數字模擬制造及仿真技術第1頁，課件共55頁，創作于2023年2月Contents

數字化制造技術

數字化仿真技術數字化案例仿真1.概念2.發展趨勢3.國內外發展現狀1.簡介2.國內外發展現狀3.基本步驟.EDEM離散元仿真技術第2頁，課件共55頁，創作于2023年2月Introduction伴隨著信息時代的來臨，全球進入了數字化時代。

數字化時代是數字化技術在生產、生活、經濟、社會、科技、文化、教育和國防等各個領域不斷擴大應用并取得顯著效益的時代。數字化制造技術是一項融合數字化技術和制造技術，且以制造工程科學為理論基礎的重大制造技術革新，具有廣闊的應用前景第3頁，課件共55頁，創作于2023年2月產品生命周期縮短交貨期成為主要競爭因素大市場和大競爭用戶需求個性化,多品種小批量生產比例增大生產周期

交貨期

市場

用戶需求產量Introduction現代制造企業的變化第4頁，課件共55頁，創作于2023年2月Introduction

制造技術發展趨勢服務化科學化信息化信息科學技術知識經濟以顧客為服務中心第5頁，課件共55頁，創作于2023年2月數字化制造數字化制造的概念指的是在虛擬現實、計算機網絡、快速原型、數據庫和多媒體等支撐技術的支持下，根據用戶的需求，迅速收集資源信息，對產品信息、工藝信息和資源信息進行分析、規劃和重組，實現對產品設計和功能的仿真以及原型制造，進而快速生產出達到用戶要求性能的產品整個制造過程。132第6頁，課件共55頁，創作于2023年2月Therelatedconcepts利用電腦模擬產生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，可以及時、沒有限制地觀察三度空間內的事物?？焖僭蛿祿焯摂M現實批量生產前，必須制出樣品以表達設計構想，快速獲取產品設計的反饋信息，并對產品設計的可行性作出評估、論證是按照數據結構來組織、存儲和管理數據的倉庫相關概念第7頁，課件共55頁，創作于2023年2月國外發展現狀數字化制造發展現狀在機械制造領域,國外各大企業都投入大量人力和物力進行計算機集成制造系統工的研究,己經出現了不少成功的應用案例,比如美國波音公司應用工技術成功開發出波音飛機,使開發周期由過去的一年縮短到年半,成本降低了,實現了從產品的設計、工藝編排、產品制造、檢測、裝配等整個過程的一體化“無紙加工”,顯著的縮短了產品開發周期,提高了質量,增強了企業的市場競爭力,充分顯示了的優越性第8頁，課件共55頁，創作于2023年2月國外發展現狀CIMS系統比較龐大,涉及企業的宏觀決策、資源優化、市場運作、資金運營等方面,國外相當部分的企業也沒有實現真正意義上的CIMS,但是在產品的設計到制造過程中成功的應用了CAD、CAPP、CAM技術,取得了不錯的效果。CIMS是通過計算機硬軟件，并綜合運用現代管理技術、制造技術、信息技術、自動化技術、系統工程技術，將企業生產全部過程中有關的人、技術、經營管理三要素及其信息與物流有機集成并優化運行的復雜的大系統。第9頁，課件共55頁，創作于2023年2月國內發展現狀(1)CAD/CAPP/CAE/CAM的推廣應用:從根本上改變了傳統的設計生產、制作模式，已經成為當前制造業發展的重要技術特征。(2)MRP/ERP的推廣應用:隨著市場經濟體制的完善，在政府、企業和科研院所等多方努力下，越來越多的企業開始重視并實施MRP/ERPMRP:物資需求計劃，以完工時期為時間基準倒排計劃，按提前期長短區別各個物品下達計劃時間的先后順序ERP是一種主要面向制造行業進行物質資源、資金資源和信息資源集成一體化管理的企業信息管理系統第10頁，課件共55頁，創作于2023年2月國外發展現狀(3)CIMS的推廣應用。從1987年開始實施到今天，己經在我國的機械、電子、航天、航空、輕工、紡織、石油、化工、冶金等十幾個主要的制造行業，200多家不同規模、不同類型的企業實施了CIMS工程，對行業和地區的制造企業的信息化、現代化起了重要的牽引導向作用。(4)Intranet/Extranet建設方面，我國企業Intranet/Extranet應用在近年也表現出了良好的發展勢頭，許多企業正在對原有信息系統進行基于Internet技術的改造或組建Intranet/Extranet平臺，企業間可以實現資源的共享，大大提高了生產第11頁，課件共55頁，創作于2023年2月國內發展現狀CIMS主要單項技術(CAD,CAPP,CAM)成功地被應用，而宏觀決策、資源優化、市場運作、資金運營等方面的應用卻參差不齊，且大多不甚理想第12頁，課件共55頁，創作于2023年2月數字化制造的發展趨勢數字化制造的發展趨勢生產產品集成化和管理網絡化智能化虛擬化綠色化柔性化第13頁，課件共55頁，創作于2023年2月數字化制造的發展趨勢1）制造信息的數字化，將實現CAD/CAPP/CAM/CAE的一體化，使產品向無圖紙制造方向發展。2）通過局域網實現企業內部并行工程，通過因特網建立跨地區的虛擬企業，實現資源共享優化配置，使制造業向互聯網輔助制造方向發展3）將數字化技術注入傳統產品，開發新產品，在我國利用適用先進制造技術改造傳統制造業，重點應是擴大利用數字化制造技術改造傳統制造業，繼續大力開展數字化制造技術的研究開發。第14頁，課件共55頁，創作于2023年2月數字化仿真技術第15頁，課件共55頁，創作于2023年2月數字化仿真技術的內涵數字化仿真技術的內涵計算機仿真技術是一門利用計算機軟件模擬實際環境進行科學實驗的技術。它具有經濟、可靠、實用、安全、靈活、可多次重復使用的優點,已經成為對許多復雜系統(工程的、非工程的)進行分析、設計、試驗、評估的必不可少的手段。它是以數學理論為基礎,以計算機和各種物理設施為設備工具,利用系統模型對實際的或設想的系統進行試驗仿真研究的一門綜合技術。第16頁，課件共55頁，創作于2023年2月數字化仿真技術的分類仿真模型的不同物理仿真：對實際存在的模型進行試驗，研究系統的性能數學仿真：用數學模型代替實際系統進行試驗研究物理-數學仿真第17頁，課件共55頁，創作于2023年2月數字化仿真技術的分類系統狀態變化連續系統：系統狀態隨時間發生連續變化，

離散系統：只在離散的時間點上發生“事件”時，系統狀態才發生變化的系統應用性質不同系統研制：用于系統分析、設計、制造、裝配、檢測及優化系統應用：用于系統操作及管理人員培訓第18頁，課件共55頁，創作于2023年2月數字化仿真技術的優勢數字化仿真技術的優勢提高產品質量和生產效率減少損失縮短產品開發周期降低產品開發成本完成復雜產品的操作和使用訓練第19頁，課件共55頁，創作于2023年2月仿真在整個產品生命周期中的應用第20頁，課件共55頁，創作于2023年2月數字化仿真技術基本步驟數字化仿真技術基本步驟建立數據模型數據模型的程序化仿真實驗第21頁，課件共55頁，創作于2023年2月數字化仿真技術基本步驟建立數據模型主要是通過演繹法、歸納法、綜合集成法等分析方法，建立一個特定對象的有限邊界的數學模型。要建立好數學模型，通常要考慮到特定對象仿真研究的預定目標和邊界、先驗知識(包括己被驗證的定理、定律、理論和模型)、觀測數據、特定領域專家的經驗等因素。建立數學模型第22頁，課件共55頁，創作于2023年2月數字化仿真技術基本步驟數學模型的實現包括兩個方面的內容，即設計仿真算法及編制仿真程序。數據模型的程序化仿真實驗仿真實驗(包括分析)是系統仿真另一個十分重要的活動，它主要是按照預先設置的實驗方案來運行仿真模型，得到一系列的仿真結果。第23頁，課件共55頁，創作于2023年2月數字化仿真軟件數字化仿真軟件SolidWorksSolidWorks為達索系統（DassaultSystemesS.A）下的子公司，專門負責研發與銷售機械設計軟件的視窗產品第24頁，課件共55頁，創作于2023年2月數字化仿真軟件主要模塊零件的建模曲面的建模鈑金設計數據轉換特征識別6.運動仿真7.應力分析8.流體分析9.模態分析第25頁，課件共55頁，創作于2023年2月數字化仿真軟件Pro/ENGINEERPro/Engineer操作軟件是美國參數技術公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件第26頁，課件共55頁，創作于2023年2月數字化仿真軟件主要模塊第27頁，課件共55頁，創作于2023年2月數字化仿真軟件UGUG（UnigraphicsNX）是SiemensPLMSoftware公司出品的一個產品工程解決方案，它為用戶的產品設計及加工過程提供了數字化造型和驗證手段第28頁，課件共55頁，創作于2023年2月數字化仿真軟件主要模塊UG入口UG實體建模UG特征建模UG自由曲面建模UG用戶自定義特征UG工程繪圖UG裝配建模UG高級裝配UG鈑金設計UG有限元前后置處理UG有限元解算器UG/ANSYS軟件接口UG加工基礎UG/PostBuilder加工后置處理UG/Nurbs樣條軌跡生成器UG車削UG型芯、型腔銑削UG平面銑削UG定軸銑削UG自動清根UG可變軸銑削UG順序銑UG線切割UG二次開發UG產品級參數化設計UG產品級參數化設計UG管路設計UG沖壓模具工程UG電氣布線第29頁，課件共55頁，創作于2023年2月數字化仿真軟件CATIA是法國達索公司的產品開發旗艦解決方案。作為PLM協同解決方案的一個重要組成部分，它可以幫助制造廠商設計他們未來的產品，并支持從項目前階段、具體的設計、分析、模擬、組裝到維護在內的全部工業設計流程。CATIA第30頁，課件共55頁，創作于2023年2月數字化仿真軟件主要模塊零件設計裝配設計交互式工程繪圖創成式工程繪圖GDR結構設計線架和曲面設計鈑金設計SMD航空鈑金設計ASL鈑金加工設計SHP三維功能公差與標注設計模具設計陰陽模設計焊接設計WDG自由風格曲面造型自由風格曲面優化基于截面線的自由風格曲面造型FSP基于草圖的自由風格曲面造型FSK創成式外形設計GSD創成式曲面優化GS汽車白車身接合ABF數字化外形編輯DSE汽車A級曲面造型ACA快速曲面重建QSR創成式零件結構分析GPS第31頁，課件共55頁，創作于2023年2月數字化仿真軟件有限元軟件ANSYSANSYS軟件是美國ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）軟件，是世界范圍內增長最快的計算機輔助工程（CAE）軟件，能與多數計算機輔助設計（CAD，computerAideddesign）軟件接口，實現數據的共享和交換，如Creo,NASTRAN,Alogor,I－DEAS,AutoCAD等。是融結構、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。在核工業、鐵道、石油化工、航空航天、機械制造、能源、汽車交通、國防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫學、輕工、地礦、水利、日用家電等領域有著廣泛的應用。第32頁，課件共55頁，創作于2023年2月數字化仿真軟件機械系統動力學自動分析ADAMS是美國機械動力公司(MechanicalDynamicsInc.)(現已并入美國MSC公司)開發的虛擬樣機分析軟件數學軟件Matlab美國MathWorks公司出品的商業數學軟件，用于算法開發、數據可視化、數據分析以及數值計算的高級技術計算語言和交互式環境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分第33頁，課件共55頁，創作于2023年2月數字化仿真軟件電子:proteus、Pspice、Psim、proteldxp單片機的有keil、quartersii。通用的有simulink流體力學的有fluent、ANSYS、CFD(FLUENT)，CFX、flow-3d、STAR-CD、ADINA虛擬儀器的有labview。。。。。操作系統的有虛擬機VM。。。。。第34頁，課件共55頁，創作于2023年2月數字化模擬仿真案例基于離散元法的均勻供種裝置數值模擬與分析第35頁，課件共55頁，創作于2023年2月基于EDEM的均勻供種裝置數值模擬與分析東北農業大學韓豹設計出一種北方粳稻育秧設備定向排種裝置，是一種通過利用排種板做“D”軌跡實現稻種定向精量排種，其在試驗過程中總結出，種箱供種量的多少以及結構對后續排種器的排種性能有重大影響。為實現該排種器獲得最佳性能，現設計出一種旋盤式供種裝置，通過改變旋轉分流盤的轉速、落料斗與旋轉分流盤間的距離實現種子的均勻分流及種子流量的控制引言第36頁，課件共55頁，創作于2023年2月基于EDEM的均勻供種裝置數值模擬與分析離散元法是將研究對象劃分為一個個相互獨立的單元，根據單元之間的相互作用和牛頓運動定律，采用動態松弛法或靜態松弛法等迭代方法進行循環迭代計算，確定每一個時間步長所有單元的受力及位移引言第37頁，課件共55頁，創作于2023年2月基于EDEM的均勻供種裝置數值模擬與分析二維圖1.上筒體2.落料斗3.間距調節機構4.下筒體5.旋轉盤6.擋料板7.導料管8.傳動機構9.內椎體10.分流體11.高度調節搖把第38頁，課件共55頁，創作于2023年2月基于EDEM的均勻供種裝置數值模擬與分析尋求最佳參數實現排種量范圍可控傷種率低等最佳性能轉盤直徑R轉盤轉速n落料間距H第39頁，課件共55頁，創作于2023年2月基于EDEM的均勻供種裝置數值模擬與分析顆粒模型的創建為最大化近似稻種顆粒模型，用EDEM進行多球填充，本文共選取9個球，其半徑r分別選取：0.8,1.1,1.2,1.3,1.3,1.2,1.1,0.8第40頁，課件共55頁，創作于2023年2月基于EDEM的均勻供種裝置數值模擬與分析顆粒模型的創建為最大化近似稻種顆粒模型，用EDEM進行多球填充，本文共選取9個球，其半徑r分別選取：0.8,1.1,1.2,1.3,1.3,1.2,1.1,0.8第41頁，課件共55頁，創作于2023年2月基于EDEM的均勻供種裝置數值模擬與分析接觸模型的選擇旋轉式均勻供種裝置的工作過程是通過旋轉盤與顆粒之間的接觸以及顆粒間相互接觸進行能量傳遞，從而實現顆粒運動最終實現顆粒的分流，因此，顆粒與幾何邊界、顆粒與顆粒間的接觸模型都設置為：彈性—阻尼—摩擦接觸力學模型第42頁，課件共55頁，創作于2023年2月基于EDEM的均勻供種裝置數值模擬與分析主要仿真參數第43頁，課件共55頁，創作于2023年2月基于EDEM的均勻供種裝置數值模擬與分析仿真過程第44頁，課件共55頁，創作于2023年2月基于EDEM的均勻供種裝置數值模擬與分析旋轉盤轉速對供種性能的影響設置旋轉分流盤直徑D=175mm、落料斗與旋轉分流盤間的距離h=4mm,將旋轉分流盤轉速設置為2.5、3.0、3.5r/s，分別對3種參數進行仿真第45頁，課件共55頁，創作于2023年2月基于EDEM的均勻供種裝置數值模擬與分析試驗結果統計表試驗結果分析表第46頁，課件共55頁，創作于2023年2月基于EDEM的均勻供種裝置數值模擬與分析轉速不同時顆粒受力變化第47頁，課件共55頁，創作于2023年2月基于EDEM的均勻供種裝置數值模擬與分析旋轉分流盤的直徑對供種性能的影響設置旋轉分流盤旋轉轉速為3.0r/s，落料斗與旋轉分流盤間的距離h=4mm,通過改變分流盤的直徑探究其直徑變化對排種性能有怎樣的影響。取其直徑D分別為165mm、175mm、185mm