本文探討了ProE的行為建模技術(shù)相關(guān)內(nèi)容。

　　一、行為建模的特性描述

　　行為建模的運(yùn)作過(guò)程包括三相特性。

　　Smart Models:聰穎模型，內(nèi)含工程智能。利用全新的特征基礎(chǔ)的建模技術(shù)，能夠捕捉幾何、規(guī)格、設(shè)計(jì)意圖等知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　Objective-Driven Design:目標(biāo)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，即使面臨許多的設(shè)計(jì)變量、限制條件與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，仍可獲得最佳化的解決方案。

　　Open Extensible Environment:開(kāi)放型的延伸環(huán)境，能輕松與外部應(yīng)用軟件達(dá)成雙向溝通，確保設(shè)計(jì)模型自動(dòng)反映出結(jié)果。

　　二、行為建模的具體步驟和整體結(jié)構(gòu)

　　模型參數(shù)(Model Parameter)屬于基準(zhǔn)特征的一種，其目的是對(duì)要設(shè)計(jì)優(yōu)化或是可行的參數(shù)進(jìn)行分析。分析模型的物理特性、曲線特性、曲面特性和模型運(yùn)動(dòng)特性等，是行為建模前的關(guān)鍵一步。

　　敏感度分析(Sensitivity Analysis )可以用來(lái)分析模型尺寸或模型參數(shù)在指定范圍內(nèi)改變時(shí)，多種測(cè)量數(shù)量〔參數(shù))的變化方式。結(jié)果每一個(gè)選定的參數(shù)得到一個(gè)圖形，把參數(shù)值顯示為尺寸函數(shù)。

　　可行性研究與最優(yōu)化分析(Feasibility Analysis/Optimization Analysis)可以使系統(tǒng)計(jì)算尺寸值，這些尺寸值使得模型能夠滿足某些用戶指定約束，系統(tǒng)會(huì)尋找出可行的最佳解決方案。

　　多目標(biāo)設(shè)計(jì)研究(Multi-ObjectiveDesign Study)是專門用來(lái)處理因大量設(shè)計(jì)變量與設(shè)計(jì)約束矛盾，產(chǎn)生眾多設(shè)計(jì)目標(biāo)的情況，能夠?qū)ふ页鰹閿?shù)不少的解決方案，還可避免使用可行性/最佳化所發(fā)生的局部解。

　　三、示例

　　下面以機(jī)軸零件的重心定位示例來(lái)說(shuō)明敏感度分析、可行性研究和優(yōu)化研究來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。

　　問(wèn)題:為了優(yōu)化平衡，機(jī)軸零件的重心必須與它的旋轉(zhuǎn)中心重合。雖然曲柄的旋轉(zhuǎn)軸不能改變，但是其他設(shè)計(jì)條件能夠改變，如曲軸的寬度。在該零件中，要使得零件質(zhì)量達(dá)到最小時(shí)，軸與質(zhì)量中心之間的距離應(yīng)最小。

　　步驟:

　　1)創(chuàng)建一個(gè)分析特征來(lái)執(zhí)行模型分析以確定質(zhì)量屬性、計(jì)算質(zhì)量，并在重心創(chuàng)建一個(gè)坐標(biāo)系和一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)以及"質(zhì)量"參數(shù)。打開(kāi)模型，單擊分析特征圖形鈕，出現(xiàn)分析對(duì)話框，輸人一個(gè)相應(yīng)的名字(Csys_cog)，選擇模型分析(Model Analysis)類型(Type)，進(jìn)人下一步保持模型質(zhì)量屬性(Model Mass Properties) ,最后計(jì)算出一系列質(zhì)量屬性數(shù)據(jù)。

　　返回上一步，此時(shí)僅產(chǎn)生"YES"一個(gè)特征參數(shù):體積(VOLUME)，將其改為"NO"，建立模型質(zhì)量參數(shù)"MASS"設(shè)置為"YES。

　　2)創(chuàng)建一個(gè)分析特征來(lái)測(cè)量位于重心的基準(zhǔn)點(diǎn)與旋轉(zhuǎn)軸之間的距離。根據(jù)測(cè)量的結(jié)果，創(chuàng)建一個(gè)距離參數(shù)。執(zhí)行與步驟1)相同的操作，將類型"TYPE"改為測(cè)量"Measure"，下一步改為距離"Distance"，選擇基準(zhǔn)軸此時(shí)系統(tǒng)會(huì)立即計(jì)算出兩者距離。

　　3)執(zhí)行敏感度分析以確定"半徑"尺寸的改變?nèi)绾斡绊懼匦牡奈恢?進(jìn)人敏感度分析對(duì)話框，選擇半徑尺寸，輸人最小值和最大值(此為X軸的范圍)。選擇Parameters To Plot和Distance為Y軸的對(duì)應(yīng)值。最后將模型改變成動(dòng)畫，計(jì)算可以得到一定半徑對(duì)應(yīng)重心和旋轉(zhuǎn)軸的距離。

　　4)執(zhí)行敏感度分析以確定"高度"尺寸的改變?nèi)绾斡绊懼匦牡奈恢谩?/P>

　　執(zhí)行與步驟3)相同的操作，選擇"高度"尺寸，輸人最小值和最大值(此為X軸的范圍)。選擇Parameters To Plot和Distance為Y軸的對(duì)應(yīng)值。最后將模型改變成動(dòng)畫，計(jì)算可以得到一定高度對(duì)應(yīng)重心和旋轉(zhuǎn)軸的距離。

圖3 曲軸

　　5)創(chuàng)建一個(gè)分析特征以測(cè)量軸肩與零件輪廓外邊緣之間的距離。用測(cè)量來(lái)定義可行性研究中的約束。在距離線的起始點(diǎn)和末端點(diǎn)創(chuàng)建基準(zhǔn)點(diǎn)。

　　6)執(zhí)行可行性研究以確定使重心與旋轉(zhuǎn)軸重合是否可行。在研究中，在保持零件的軸肩與起外邊輪廓之間是距離不變的同時(shí)，可以改變半徑和高度尺寸。執(zhí)行可行性分析，進(jìn)行設(shè)計(jì)約束(DesignConstraints )，設(shè)置距離為0，此時(shí)求解可獲得一組可行方案值，模型也做了相應(yīng)的更新，同時(shí)可以通過(guò)模型信息來(lái)查看距離分析特征。

　　7)執(zhí)行優(yōu)化研究以使在保持與步驟6)所述的約束相同的同時(shí)，零件的質(zhì)量最小(目標(biāo)函數(shù))。執(zhí)行最優(yōu)化分析，新增目標(biāo)(Goal )，質(zhì)量最小化，求解出一組可行方案。同時(shí)可以通過(guò)模型信息來(lái)查看距離分析特征，與前面的數(shù)值進(jìn)行比較。對(duì)于模型重心類的分析，在工程中使用的程度非常廣泛。例如，起重機(jī)在裝配環(huán)境下的情況，為了能確定起重機(jī)的承載能力，可以建立一個(gè)模型零件作為起吊物體。在優(yōu)化性/可行性分析中，可以設(shè)定重心不能超過(guò)某個(gè)范圍，從而求得起吊物體的體積尺寸，在通過(guò)對(duì)優(yōu)化后的起吊物體的體積尺寸分析，最后求得起吊物體的質(zhì)量，從而確定起重機(jī)的承載能力。

　　四、小結(jié)

　　利用行為建模技術(shù)的自動(dòng)求解，能在最短的時(shí)間內(nèi)找到滿足工程標(biāo)準(zhǔn)的最佳設(shè)計(jì)。相對(duì)于傳統(tǒng)的手工反復(fù)操作的方法，行為建模的完全自動(dòng)處理有很多優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于簡(jiǎn)單的問(wèn)題可以方便的求解，復(fù)雜的問(wèn)題則可以在很短的時(shí)間內(nèi)完成尋找解決方案的任務(wù)。

　　行為建模的主要功能是對(duì)模型的物理特性作分析，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)改變模型的特征尺寸等數(shù)據(jù)。而在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，沒(méi)有考慮模型中有材料受力所帶來(lái)的內(nèi)部應(yīng)力，因此，無(wú)法處理應(yīng)力場(chǎng)，如結(jié)構(gòu)應(yīng)力、熱應(yīng)力等的問(wèn)題。處理這些應(yīng)力問(wèn)題，可以使用Pro/MECHANICA，對(duì)其作有限元分析。