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

　　行為建模的運作過程包括三相特性。

　　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)計意圖等知識進行設(shè)計。

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

　　Open Extensible Environment:開放型的延伸環(huán)境，能輕松與外部應(yīng)用軟件達(dá)成雙向溝通，確保設(shè)計模型自動反映出結(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，其目的是對要設(shè)計優(yōu)化或是可行的參數(shù)進行分析。分析模型的物理特性、曲線特性、曲面特性和模型運動特性等，是行為建模前的關(guān)鍵一步。

　　敏感度分析(Sensitivity Analysis )可以用來分析模型尺寸或模型參數(shù)在指定范圍內(nèi)改變時，多種測量數(shù)量〔參數(shù))的變化方式。結(jié)果每一個選定的參數(shù)得到一個圖形，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)會尋找出可行的最佳解決方案。

　　多目標(biāo)設(shè)計研究(Multi-ObjectiveDesign Study)是專門用來處理因大量設(shè)計變量與設(shè)計約束矛盾，產(chǎn)生眾多設(shè)計目標(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

　　下面以機軸零件的重心定位示例來說明敏感度分析、可行性研究和優(yōu)化研究來達(dá)到設(shè)計目標(biāo)。

　　問題:為了優(yōu)化平衡，機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，軸與質(zhì)量中心之間的距離應(yīng)最小。

　　步驟:

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

　　返回上一步，此時僅產(chǎn)生"YES"一個特征參數(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)建一個分析特征來測量位于重心的基準(zhǔn)點與旋轉(zhuǎn)軸之間的距離。根據(jù)測量的結(jié)果，創(chuàng)建一個距離參數(shù)。執(zhí)行與步驟1)相同的操作，將類型"TYPE"改為測量"Measure"，下一步改為距離"Distance"，選擇基準(zhǔn)軸此時系統(tǒng)會立即計算出兩者距離。

　　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?進人敏感度分析對話框，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軸的對應(yīng)值。最后將模型改變成動畫，計算可以得到一定半徑對應(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軸的對應(yīng)值。最后將模型改變成動畫，計算可以得到一定高度對應(yīng)重心和旋轉(zhuǎn)軸的距離。

圖3 曲軸

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

　　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，可以改變半徑和高度尺寸。執(zhí)行可行性分析，進行設(shè)計約束(DesignConstraints )，設(shè)置距離為0，此時求解可獲得一組可行方案值，模型也做了相應(yīng)的更新，同時可以通過模型信息來查看距離分析特征。

　　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，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。同時可以通過模型信息來查看距離分析特征，與前面的數(shù)值進行比較。對于模型重心類的分析，在工程中使用的程度非常廣泛。例如，起重機在裝配環(huán)境下的情況，為了能確定起重機的承載能力，可以建立一個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)定重心不能超過某個范圍，從而求得起吊物體的體積尺寸，在通過對優(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，從而確定起重機的承載能力。

　　四、小結(jié)

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

　　行為建模的主要功能是對模型的物理特性作分析，通過優(yōu)化設(shè)計來改變模型的特征尺寸等數(shù)據(jù)。而在優(yōu)化設(shè)計中，沒有考慮模型中有材料受力所帶來的內(nèi)部應(yīng)力，因此，無法處理應(yīng)力場，如結(jié)構(gòu)應(yīng)力、熱應(yīng)力等的問題。處理這些應(yīng)力問題，可以使用Pro/MECHANICA，對其作有限元分析。