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SDRC I-DEAS 三维建模引擎GEOMOD和约束求解器VGX

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I-DEAS是美国SDRC(Structural Dynamics Research Corporation)公司于60年代为美国航空航天局(NASA)开发的CAD/CAE/CAM一体化软件,曾经是NASA的御用CAE主导分析软件之一,也是和UG NX并存的、不外挂专业CAE解算器但能和专业CAE软件功能相媲美的大型CAD/CAE/CAM系统,是国际上著名的机械CAD/CAE/CAM一体化方案供应商,早期和UG、CATIA齐名并在全球范围享有盛誉。作为一款真正变量化的软件,曾主导过CAD行业从参数化设计到变量化设计的革命。国外许多著名公司,如波音、洛克希德·马丁、索尼、东芝、三星、现代、卡特比勒、福特、日产、雷诺、法雷奥等公司均是SDRC公司的大客户和合作伙伴,但后来脱离NASA商业化后由于经营不善而被UGS所在母公司EDS收购并整合成一套软件,两家约定重起用新的名字为NX(国内仍习惯叫UG),07年底和UGS一起脱离EDS被Siemense 收购称为Siemense独立的PLM软件业务部门。

1967年在NASA的支持下SDRC公司成立,并于1968年发布了世界上第一个动力学测试及模态分析软件包,1971年推出商业用有限元分析软件Supertab(后并入I-DEAS软件中,这也就是为什么I-DEAS作为一款设计软件其有限元分析还如此强大的原因)。2001年SDRC公司被EDS所收购,并将其与UGS合并重组。SDRC的有限元分析程序演变成了NX中的I-deas NX Simulation,与NX Nastran一起成为了NX产品生命周期中的仿真分析中的重要组成部分。

早在二十多年以前,美国SDRC(Structrural Dynamics Reseach Corp.)公司推出的I-DEAS系统中的Geomod模块就把所有曲面内部采用NURBS表示。I-DEAS 6.0 版更将曲面实体模型建立在单一的 NURBS 曲面上。

SDRC I-DEAS 三维建模引擎GEOMOD,约束求解器VGX

超变量化技术( VGX),设计快捷,I-deas的VGX技术是CAD技术发展的一个里程碑。它可以非常直观地、实时地针对零件上的任意特征直接以拖动方式进行图示化编辑和修改,使设计效率更高。其中的动态引导器是智能化地操作参谋,使设计操作明快、流畅。

SDRC在I-DEAS Master Series5采用了一种崭新的核心技术VGX。VGX将用来建立一组变量化特征,这些特征使实体模型的编辑技术得到重大改进,编辑工作量大大减少。I-DEAS Master Series5是第一个使用变量化特征技术的软件系统。

这种技术将在I-DEAS Master Series5中使用。在1985年参数化基于特征的实体建模技术首次应用之后,VGX可能是最引人注目的一次革命。VGX的最大好处在于,使原有的参数化基于特征的实体模型在可编辑性及易编辑性方面得到了极大的改善和提高。当用户打算做预期的模型修改时,再也不用费心去理解和查询设计历程。当然,VGX技术仍保留了I-DEAS Master Series5中应用设计历程树而形成的强有力的造型技术的优点,比如捕捉零件各特征之间的关系,这在维持设计的整体性方面是很重要的。

在20世纪90年代末大多数基于历程的参数化实体建模环境中,对零件进行编辑时,要求设计者须相当熟悉CAD软件的编程思路。而当创建参数化基于特征的实体时,如果实体发生变化,设计者须用CAD软件指定的方式为其模型编程。这时用户给出的参数要能与软件编程相匹配,历程树和特征附着的规则要能与软件逻辑相匹配。当设计人员改变实体模型的参数,并重新生成该模型时,就只能执行该零件内定的逻辑。以零件的内定逻辑来判断哪部分模型可以修改,哪些不需要对几何图形进行大范围的重新构造。    

 

如此象程序员一样思考模型编辑的逻辑必要性,会极大地干扰工程设计工作。这种思考过程需要理解实体模型的构造顺序,从而打断了改进设计形状和功能的工程过程。并且,当设计组的多个成员都在同一实体模型上工作时,每个人都要对历程树的修改达成一种"绝对正确"的理解方可对模型进行修改。由于工作习惯不同及理解差异,他们一般很难直接找到这种"绝对正确"的方式,因而很可能与模型的"逻辑"不兼容。这种不兼容的情况经常出现,致使模型的修改会引起特别的争议并浪费大量的时间。

  VGX消除了这些麻烦!因为VGX允许CAD用户实时地照顾到三维实体的各个表面,避开设计历程树,随时生成新的规则并注入零件之中。按照SDRC的计划,第一个带有VGX的版本I-DEAS Master Series5仅仅是奠定一个基础,在此之后会开发出一整套基于VGX的编辑功能。SDRC计划很快在VGX基础之上建立一整套变量化特征。即使这样,I-DEAS Master Series5的用户即将用到的这种既基于VGX的变量化特征又结合现有历程树技术的最基本的功能,就已在设计性能方面体现出了显著的实际效果。

VGX功能扩展了检验产品的约束推理能力,这种功能早在I-DEASMasterSeries的2D变量化草图中就已投入使用。构图器在已有几何体的某作图面上构图时,自动推断画出的图线与已有几何体的相对位置关系,检测并动态地以预增亮方式显示出所有可能产生的约束。可以推断出的约束包括平行、垂直、相切和共线等。VGX能识别基于3D特征上的平面及解析曲面的约束。因此,SDRC的用户仍将非常喜欢这种VGX中提供的与原来的2D动态引导器完全一致的3D动态引导功能。    

这些新的3D约束,无需添加新的命令即可通过VGX来实现。而且,原有的约束菜单不需做任何改变,功能就能由2D扩至3D。如图2所示,只需点菜单做你想做的操作。因此,用户也不用另外学习新的操作,就连点菜单的机械动作都可保持原样。    

总的来说,VGX为用户提出了一种交互操作模型的一致的三维环境。设计人员在零件上定义关系时,基本上不用再关心2D设计信息如何演变成3D信息。由于设计人员不用在2D和3D之间来回切换进行编辑,所以他们更少地去翻点菜单并以更少的形体动作来轻松完成设计模型的修改。

关于求解器,华中科技大学陈立平教授在文章《从几何约束引擎谈工业软件关键技术发展》:“20世纪70年代末至80年代初,MIT的V.C.Lin、D.C.Gossard和R.A.Light提出了基于变量和数值求解的CAD系统。1988年,美国参数技术公司PTC首先推出参数化CAD系统Pro Engineer,这是一次重要的技术革命,使得参数化技术成为CAD业界的标准。由于参数化设计的某些限制,美国SDRC公司又开发出了VGX技术。VGX是Variational Geometry Extended(超变量化几何)的缩写,是变量化技术发展的一个里程碑。它的思想最早体现在SDRC公司的软件产品I-DEAS第一版的变量化构图中。VGX技术为CAD软件带来了空前的易用性,设计人员可以非常直观地、实时地进行产品三维几何模型的操作和修改,而且只需在一个主模型中就可以动态地捕捉设计、分析和制造的意图并一气呵成地进行操作。VGX技术极大地改进了交互操作的直观性及可靠性,从而使CAD软件更加易于使用,富有效率。

2001年,SDRC在 Team Browser 中结合了I - DEAS、 Metaphase 和新开发的基于 Java 的组件的技术。

I-deas NX 的开发目的是为旧 SDRC I-DEAS 产品的当前用户提供平滑过渡,规划有序迁移到 NX。结合了 NX 功能,同时保持与 I-DEAS 用户界面的一致性。它旨在保护用户技能和组织工作流程的投资和连续性。还提供从 I-DEAS Team Data Manager 到 NX Teamcenter 的过渡。

该软件是高度集成化的CAD/CAE/CAM软件系统。它帮助工程师以极高的效率,在单一数字模型中完成从产品设计、仿真分析、测试直至数控加工的产品研发全过程,从而被全世界制造业用户而广泛应用。

I-DEAS在CAD/CAE一体化技术方面一直雄居世界榜首,软件内含诸如结构分析、热力分析、优化设计、耐久性分析等真正提高产品性能的高级分析功能。

SDRC也是全球最大的专业CAM软件生产厂商。I-DEASCAMAND是CAM行业的顶级产品。I-DEASCAMAND可以方便地仿真刀具及机床的运动,可以从简单的2轴、2.5轴加工到以7轴5联动方式来加工极为复杂的工件表面,并可以对数控加工过程进行自动控制和优化。著名的“东芝事件”背后五轴数控机床所用的数控软件系统就是I-DEAS的产品。

I-deas提供一套基于因特网的协同产品开发解决方案,包含全部的数字化产品开发流程。I-deas是可升级的、集成的、协同电子机械设计自动化(E-MDA)解决方案。I-deas使用数字化主模型技术,这种卓越能力将帮助您在设计早期阶段就能从"可制造性"的角度更加全面地理解产品。纵向及横向的产品信息都包含在数字化主模型中,这样,在产品开发流程中的每一个部门都将容易地进行有关全部产品信息的交流,这些部门包括:制造与生产,市场,管理及供应商等。


来源:山涧果子
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首次发布时间:2025-02-12
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山涧果子
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中国航空航天,军工设计制造是否摆脱达索CATIA和西门子UG,国产工业软件能否顶起大梁。。

一.成飞歼-20,采用达索CATIA V5软件进行设计。 2018年,中国《科技日报》对南京航空航天大学教授、NH40轻型飞机总设计师姚卫星进行了专访,在采访中姚教授透露:目前中国所有航空设计单位在设计建造飞机时,都要依赖国外的专业软件,如果失去了这些软件,中国整个航空产业都将陷入瘫痪! 2000年FBC-1“飞豹”战斗机,采用CATIA V5。603所在国内率先引进NT版CATIAV5软件,进行二次开发应用,从5.0版发展到5.6版,实现了飞机三维设计,超越了传统的设计。(中国第一架数字样机“飞豹凌云”) 中国第五代隐形战机歼20,采用的是远距不耦合鸭翼+边条翼+全动垂尾的布局,对气动布局细节的设计有极高要求,611所在设计歼20时就需要借助法国达索公司的CATIA软件,这是一款能够提供3D模拟设计、分析、组装的开放式设计软件,目前全球几乎所有飞机研-发团队都在使用这款软件,中国的各大航空研究所仅购买这款软件就累积耗资上亿美元,而且这款软件的后续更新、添加账号都需要支付额外的巨额费用! 除了CATIA,在歼20气动外形设计还要借助FLUENT、AAA;内部结构设计需要MSC NASTRAN、Analsis等软件;控制系统布局、人机功效模拟也要运用ADMS、Simulink。如果没有这些软件支持,歼20的设计研发效率将大大降低,很难在2011年就造出原型机。 其实中国航空设计软件的起步几乎是与国外同步,80年代中国的623所就开发了用于飞机结构设计的辅助软件HIJF,性能与当时美国的NASTRAN相差无几,但是中国的航空软件开发后并不面向市场,而是本研究团队的有限几人使用,缺少后期更新、改进的国产航空设计软件使用起来很不方便。 2017年中国商飞C919采用达索CATIA,研发过程中采用了三维数字样机(DMU)技术,该DMU不止包含了C919各部件的形状信息,还包含有部件的功能信息,是一个功能数字样机的模型。作为C919项目的设计软件唯一供应商,达索系统参与了C919的全生命周期过程,其CATIA软件是C919唯一使用的设计工具,创新的技术应用为大飞机项目的研发、制造和管理提供了有力支撑。注释:宁振波《坚持制造业创新,构建软件新生态》有如下概述 “以达索的CATIA为例,CATIA的结构设计功能强大,复杂曲面功能特别好,所以全球飞机和汽车的复杂外形设计都是用的CATIA。我们航空工业第一飞机设计研究院是国内最早大规模用CATIA的,CATIA V5就是23年前在我们团队使用过程中优化成熟的。2000年CATIA V5刚发布时有200多个模块,我们几十个人的团队分析了好几个月,确定真正适用于飞机设计的只有几十个,大部分模块是我们用不到的,我们想用的功能模块却没有,所以当时我们团队不得不花了20万美金买了两个CATIA开发包的license,10万美金一套,没有折扣。2000年到2002年新飞豹的设计,2年时间我们基于开发工具开发了上百个航空专用模块。通过新飞豹、空警2000、ARJ21再到220吨的运20等系列飞机型号的开发,我们一飞院近20多年来积累了几百个基于CATIA平台自主开发的模块。所以,虽然都是基于CATIA架构,我们一飞院的CAITA和达索公司的CATIA、波音、洛马及空客用的CAITA是完全不一样的。CATIA如此复杂庞大的架构,航空工业都只能用到一小部分,汽车行业可用的更少,大量的中小企业可用的模块更少之又少,中小企业在缺人才少资金的情况下,模块选型都非常困难。”宁振波—中国航空工业集团信息技术中心原首席顾问、信息化专家总体组成员,中国船舶上市公司独立董事。曾任航空工业603所研究室主任,2002年任第一飞机设计研究院数字化办公室主任。中航工业综合所副总工程师,金航数码公司副总经理,西北工业大学兼 职教授,工信部首批两化融合23个专家之一。荣获中华人民共和国国家科技进步二等奖(飞机全机数字化样机设计)等多个奖项。2017.12.18日人民大会堂获得光华基金中国设计贡献奖金质奖章。以及西工大使用UG NX进行仿生鱼设计二.中国兵器装备集团二〇八研究所新型步枪,采用西门子UG NX8 软件进行设计的。 三.杂谈 俄罗斯和美国,是利用军工航空高科技,降维拉动本国的工业软件发展,大力促进国际间的软件合作开发。 这也是为什么,2000年前后,Cimatron和mastercam总想着卖出软件的原因!在国家力量面前,任何一个软件,力量都是渺小的。不如打不过就加入,反而能够得到长期发展。而事实恰恰如此。中国与CATIA AutoCAD ESPRITCAM Cimatron mastercam等软件企业的合作,从上世纪70年代,就开始了。 当年首次进行飞机无纸设计的是美国波音公司的767和777两个型号,但他们使用的都是CATIA的V4版本。中航一院设计“飞豹”时,直接上马CATIA V5,几经磨难,最终的结果震惊了外国同行,连法国达索公司的高层都对此连声称叹!可以说,CATIA V5是中航一院打磨而成的!这说明我国还是有跨学科的工业软件实力。不仅仅有生产车间用的技术,同样有设计理论交叉的技术。 枪支设计是材料学运动学化学为主。设计随便哪个软件均可以。主要工作还是数据。 哪个软件做不到,solid3000一样可以,更别说现有的中望3D,CrownCAD,CAXA实体设计了。。。 国内业界有个臭毛病,以前说离不开欧特克AUTOCAD,现在说离不开达索CATIA,话一次说完,不挺好,羊拉屎一样。 针对中国航空航天,军工设计制造是否摆脱达索CATIA和西门子UG,这个问题,咨询了赵老师。航空曲面结构,这个大部分还是CATIA,这个跟传统有关系。根据他的直接经验,一般的工厂,用CAXA之类的都没有问题。航天的UG和PTC都在用,UG 一般使用CAM模块较多。。至于国产软件能不能满足要求,你不能阻止最高端的工程人员用最高端的软件对吧。就比如像华为那样的,要用就用最好的,不是最好的不用。 商飞C919,也使用扶持了不少国产软件商。。。 达索CATIA的市场态度不如西门子,西门子比达索系统看起来要亲华一点,再加上西门子在在装备和工控的全技术栈支持。即使将来禁运,肯定是千方百计找最好的工具用,要不然上次你说XXXX有源代码,XXXX会找上门,肯定是有渠道的。再往前推十几年,很多代理商实际上都是由双重使命的。在那么开放的时候,有的代理商到美国去,一下飞机就被带走。但能替代不代表人家就要用国产,比如说游击队拿到了鬼子的三八大盖,该用还是要用,尽管有汉阳造。将来TAIHAI打起来,看的是生产能力,跟这些工业软件关系可能就不大了。装备从定型到入役,有十年的时间间隔。 目前国内相继拿到几款欧美软件的源代码,再加上现有的几款软件,可以解决将来断供问题。 这就在国内孵化出几个工业软件的子行业。软件培训机构,软件插件开发团队,还有软件售后代理公司等等。这么庞大的利益既得群体,对于他们来说,国产软件的腾飞未必是好事。 而中国成了很多工业软件发展催化的主要市场。很多软件之所以放开盗版,不仅仅是为了自身的发展,更多的是为了打压竞争对手,尤其是那些年轻的软件企业。因为年轻的软件企业,历史负担少,理念更超前,专业的起点更高一筹,优势很多。一旦形成良好声誉,对一些老牌的工业软件来说,冲击是致命的。 UG之所以卖给西门子,不就证明了,UG对于美国而言,并非非此不可!很多人不晓得工业软件的发展历史,和大事件。所以很多思考角度和出发点,并不科学,而且非常不合理。 国人还是要放心,相信国家,相信我们的企业会做好的工业软件,满足各方面需求。来源:山涧果子

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