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隨著信息技術和計算機技術的不斷發展，進一步提高了計算機輔助軟件的可靠性，促進了計算機輔助技術在設計和研發流程中的廣泛應用，有效節省了成本，縮短了研發周期，強化企業的綜合競爭實力。但是部分企業在實際設計工作中，往往只采用單一的輔助設計軟件，難以將各軟件的優勢加以聯合，導致企業缺乏競爭力、設計力和創新力。因此，在包裝機械設計中聯合應用計算機輔助設計軟件對企業的長遠發展具有重要的意義。

1計算機輔助設計軟件概述

（1）優勢。

計算機輔助設計軟件主要包括Optistruct、Ansys和Pro/E這三個部分。對于Optistruct軟件而言，其作為hyperworks軟件中的重要部分，設有快速準確的有限元求解器，能夠對模塊進行優化分析和設計。用戶可以利用Optistruct軟件中的邊界類型、載荷、屬性以及材料等，優化線性屈曲、模態、頻率和靜態等。同時借助該軟件的尺寸和拓撲優化等功能優化結構時，可以在圖形上利用不同的顏色直觀表示出可優化去除或可加強和保留的部分，其中紅色顯示為可保留部分；綠色和藍色顯示為可優化去除部分。Optistruct軟件作為一種應用軟件，其能夠優化結構，因此在結構優化方面備受企業的重視。Ansys軟件作為一種輔助設計軟件，其具有仿真和有限元分析功能，能夠對部分較為簡單的結構直接進行建模，如梁結構、板件和桿件等。但是在實際的生產過程中，由于零部件較為復雜，Ansys建模無法有效滿足其實際需求，必須要以專業的Pro/E軟件為基礎進行三維建模，在此基礎上導入Ansys，從而進行有限元仿真分析。Ansys軟件與Optistruct軟件相比較而言，其能夠將結構的數值大小、變形分布以及應力進行直觀準確地反映，更側重于有限元仿真分析。Pro/E作為一種繪圖軟件，其三維建模功能極為強大，能夠對不同常規性的三維實體加以快速生成。一般而言，如果結構零件的外形相對較為復雜，則可以利用Pro/E軟件的各種專業命令，使各種類型不規則的三維實體模型在界面內生成。

（2）聯合分析流程。

計算機輔助設計軟件在實際設計和研發過程中，往往需要不斷循環驗證和設計，從而實現最優解。在包裝機械設計中聯合應用Optistruct、Ansys和Pro/E軟件，將會使開發的周期加以縮短，保證最優解結構的準確性和可靠性。三者在設計中的聯合應用流程圖如下圖。首先利用Pro/E軟件進行三維建模，促使實體模型加以快速生成，并借助Ansys軟件進行有限元仿真分析，從而得出該模型的變形云圖和應力分布云圖，對2項最大值加以求解，便于結構的優化。其次利用Optistruct軟件導入三維模型初始結構，并對結構加以優化，以此得出可優化區域的密度云圖，并在此基礎上利用Pro/E軟件，對優化模型三維圖加以建立。最后對Ansys再次導入加以驗證，并將設計結構優化前后的應變和應力加以比較，從而確定最優解。

2包裝機械設計中計算機輔助設計軟件的應用價值

（1）應用實例。

以易拉罐的包裝生產為例，在對原材料加以運送時多采用真空吸盤托架，一是利用Pro/E軟件對三維實體模型加以建立；二是利用Ansys軟件導入三維模型，從而進行有限元仿真分析，并對材料的荷載、定義邊界約束條件、網格劃分和屬性進行合理設置；三是在Optistruct軟件中導入模型，優化分析結構，有效定義優化方法和屬性，合理設置材料，科學劃分網格，并對目標和約束載荷加以優化，從而對結構進行分析求解。四是將優化模型三維實體圖建立在Pro/E軟件中，并在Ansys導入優化模型，從而進行有限元仿真分析。五是對托架結構優化前后的參數進行比較分析，當滿足應變和應力條件且具有明顯的優化效果時，則可將其確定為最優解。對于托架結構而言，其優化前的最大應變為0.916673mm，最大應力為222.742MPa；優化后的最大應變為0.384901mm，最大應力為181.787MPa；優化前后的最大應變減小了0.531772mm（58%），最大應力減小了40.955MPa（18.4%）。

（2）應用價值。

將計算機輔助設計軟件聯合應用于包裝機械設計中，其能夠有效保證Pro/E與Ansys和Optistruct之間的數據傳送。Pro/E與Ansys進行數據傳送時，能夠利用初始圖形交換標準（IGES）格式，在不同的輔助設計軟件中交換數據。同時設計人員能夠利用Pro/E對三維實體模型加以建立，并對IGES格式加以選擇保存，使其能夠導入Ansys。這樣能夠幾何修復和拓撲修復結構的進行部分，有效得出優化的幾何模型，保證有限元仿真分析的順利實施。當然，在導入的過程中，也可以采用IGES格式，但是要想對三維圖形的效果和數據進行完整保證，確保結構分析優化的準確性，應采取直接式數據傳送的方式。

3結語

綜上所述，Optistruct軟件主要是對結構的優化加以突出，Ansys軟件的有限元仿真分析功能十分強大，而Pro/E軟件則是對三維建模的繪制較為側重。將Optistruct、Ansys和Pro/E軟件聯合應用于包裝機械設計中，能夠有效保證數據之間的傳送，減少結構的最大變形和最大應力，促進結構的優化。

作者：孫瑞 單位：隴東學院信息工程學院