[机械自动化] 基于Pro/ENGINEER的行为建模分析

摘要简述了在Pro/ENGINEER中利用行为建模功能对具有复杂容腔的模型进行分析，并在分
析的基础上进行优化设计的一种方法。
关键词Pro/ENGINEER行为建模
1前言
    Pro/Engineer是美国参数技术公司开发的一套
基于参数化与特征造型的三维CAI〕软件，它的功能
包括从产品概念设计、三维模型设计、分析计算、动
态模拟与仿真、工程图输出及加工全过程。
    行为建模是PTC软件特有的功能，它是一个功
能扩展模块。其目的是使Pro/Engineer软件不但用
于造型，更重要的是用于智能设计，寻找最佳解决方
案。行为建模就是在参数的作用下，经过约束参数
设定，从中找出合适的模型参数，并通过改变参数来
改变模型的结构外形，从而使设计过程更加智能化，
更有效率。
    联苯箱体是化纤产品中的关键部件。联苯腔体
结构复杂并且在产品中广泛使用，要求做到在联苯
腔体内部容积一定的情况下，腔体所用材料的表面
积最小(即质量最轻)。无法用手工方法进行优化设
计，利用Pro/Engineer的行为建模功能，可以方便高
效地对其进行优化分析，得出最优结果以降低材料
成本、显著提高产品的经济效益。现以联苯箱体为
实例，概述Pro/E行为建模的使用方法。
2行为建模的具体概述
2.1行为建模的具体步骤
    行为建模的具体过程如图1所示。
2.2确定设计目标和约束条件
    所谓设计目标一般指的是一种方案可以满足所
有的设计要求，而且所需的支出(如重量，面积，体
积，应力，费用等)最小。设计目标函数一般是要尽
量减小的数值。它必须是设计变量的函数，也就是
说，改变设计变量(约束条件)的数值将改变设计目
标函数的数值。
图1行为建模流程
    所谓约束条件指的是设计变量和状态变量。设
计变量(DVs)为自变量，设计目标结果的取得就是
通过改变设计变量的数值来实现的。设计变量可以
是一个变量，也可以是好几个变量。每个设计变量
都有上下限，它定义了设计变量的变化范围。状态
变量(SVs)是约束设计的数值。它们是“因变量”，
是设计变量的函数。状态变量可能会有上下限，也
可能只有单方面的限制，即只有上限或只有下限。
    约束条件(设计变量或状态变量)和设计目标函
数总称为优化变量。在行为建模优化中，这些变量
是由用户定义的参数来指定的。用户必须指出在参
数集中哪些是设计变量，哪些是状态变量，哪是目标
函数。在以上的问题中，联苯容腔体积一定的条件
下，联苯腔体所用材料的表面积最小(质量最轻)应
该是设计目标函数。约束条件我们暂定大箱筒的直
径D-BIG和高度H-BIG及小箱筒的直径D-SMALL
和高度H-SMALL为约束条件，即设计变量。