基于ANSYS和实例的结构智能设计模板的研究与应用
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摘要
结构设计一直是工程设计中是很重要的一部分。随着计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助分析(CAE)水平日益提高，对工程结构设计的智能化和模块化越来越高，对设计的高效率化的要求也越来越高。
本文主要是对结构智能设计模板进行了研究与开发。首先本文在第一章分析了CAD／CAE技术以及智能化方法在结构设计中应用的现状，提出了基于ANSYS二次开发的结构分析方法、CBR技术、基于ObjectARX的参数化绘图结合于一体进行结构智能设计的模式和基本方法。在第二章介绍ANSYS二次开发的方法和接口，并运用APDL语言进行ANSYS的二次开发。在第三章中，介绍了CBR技术的原理和特点，以龙门起重机结构设计为例，并将之运用到结构智能设计模板中。由于本文中结构智能设计模板是运用面向对象的编程语言C++进行编程，利用WINDOWS消息机制实现对应用程序ANSYS进行控制的，所以在第四章介绍了面向对象的编程以及WINDOWS消息机制的相关内容，在此基础上进行了结构智能设计模板程序的设计。目前参数化技术是衡量CAD软件优劣的重要技术指标，结构智能设计模板的重要特点之一是参数化技术的应用，在第五章主要就参数化技术的基本原理和方法进行了分析，并讨论了在结构智能设计模板中的应用。第六章主要介绍了ObjectARX的基本概念和开发方法，对ObjectARX在结构智能设计模板中的应用提出了初步的设想。第七章以一个实例——龙门起重机结构智能设计模板——将前面几章介绍的技术融合在一起，开发出了龙门起重机结构智能设计模板。第八章是总结和展望，指出了本文的主要成果和将要进一步做的工作。
本文运用ANSYS的二次开发语言APDL语言、面向对象的可视化编程技术、Windows消息机制、CBR技术以及参数化自动绘图技术等对结构智能设计模板进行了研究与开发，并将它运用于港口机械如集装箱龙门起重机的结构设计中，这不但减轻了劳动强度，提高了设计效率，而且对相关结构的设计具有一定的针对性和实用价值。
Structure design is very important part of engineering design. With the development of Computer Aided Design and Computer Aided Engineering, it is emphasized that engineering structure design must be intelligentized and individually more and more, meanwhile the Engineering structure design must be high-efficiency.
The thesis mainly focuses on studying and developing structure intelligent design template. At first chapter 1 of the thesis analyzes the development of application of CAD&CAE and intelligentized method to structure design, put forth the basic method and mode to structure intelligentized designing combining with structure analysis method based on re-development of ANSYS, with CBR method, with parametric drawing based ObjectARX. Chapter 2 introduces the method and interface of ANSYS with re-development method by APDL. Chapter 3 introduce the CBR method and applies it to structure intelligence design template. Because of
applying the object-oriented method of design software to develop structure intelligence design, applying windows message system to control application, chapter 4 introduces the object-oriented method of design software and windows message system, and applies it to the program of development of structure intelligence design template. At present,the parameter technology is an important index of CAD software, one of the important characteristics about structure intelligence design is the applycation to parameter technology. So chapter 5 analyse the basic theory and method of parametric
technology, and discusses the application to structure intelligence design template .Chapter 6 introduces the basic concept and basic exploiting method of ObjectARX , the primary idea of applying ObjectARX to structure intelligence design template is presented . Chapter 7 .with an instance of Structure intelligent design template of the gantry crane develops the structure intelligent design
template of the gantry crane in combination of the technology that the thesis comments above. Chapter 8 summarizes the research work in this thises, point out the main achievement of this thesis and work that will be done further.
This thesis studies and develops the intelligent design template of the structure with the application of the language APDL of ANSYS ,object-oriented method of design software, Windows message mechanism , CBR technology and parameter automatic drawing technology etc to port machinery like the structure design of the container gantry, It not only has lightenned labour intensity and improved efficiency of designing, but also be certain pertinence and practical value to the design of the relevant structure.
本文主要是对结构智能设计模板进行了研究与开发。首先本文在第一章分析了CAD／CAE技术以及智能化方法在结构设计中应用的现状，提出了基于ANSYS二次开发的结构分析方法、CBR技术、基于ObjectARX的参数化绘图结合于一体进行结构智能设计的模式和基本方法。在第二章介绍ANSYS二次开发的方法和接口，并运用APDL语言进行ANSYS的二次开发。在第三章中，介绍了CBR技术的原理和特点，以龙门起重机结构设计为例，并将之运用到结构智能设计模板中。由于本文中结构智能设计模板是运用面向对象的编程语言C++进行编程，利用WINDOWS消息机制实现对应用程序ANSYS进行控制的，所以在第四章介绍了面向对象的编程以及WINDOWS消息机制的相关内容，在此基础上进行了结构智能设计模板程序的设计。目前参数化技术是衡量CAD软件优劣的重要技术指标，结构智能设计模板的重要特点之一是参数化技术的应用，在第五章主要就参数化技术的基本原理和方法进行了分析，并讨论了在结构智能设计模板中的应用。第六章主要介绍了ObjectARX的基本概念和开发方法，对ObjectARX在结构智能设计模板中的应用提出了初步的设想。第七章以一个实例——龙门起重机结构智能设计模板——将前面几章介绍的技术融合在一起，开发出了龙门起重机结构智能设计模板。第八章是总结和展望，指出了本文的主要成果和将要进一步做的工作。
本文运用ANSYS的二次开发语言APDL语言、面向对象的可视化编程技术、Windows消息机制、CBR技术以及参数化自动绘图技术等对结构智能设计模板进行了研究与开发，并将它运用于港口机械如集装箱龙门起重机的结构设计中，这不但减轻了劳动强度，提高了设计效率，而且对相关结构的设计具有一定的针对性和实用价值。
Structure design is very important part of engineering design. With the development of Computer Aided Design and Computer Aided Engineering, it is emphasized that engineering structure design must be intelligentized and individually more and more, meanwhile the Engineering structure design must be high-efficiency.
The thesis mainly focuses on studying and developing structure intelligent design template. At first chapter 1 of the thesis analyzes the development of application of CAD&CAE and intelligentized method to structure design, put forth the basic method and mode to structure intelligentized designing combining with structure analysis method based on re-development of ANSYS, with CBR method, with parametric drawing based ObjectARX. Chapter 2 introduces the method and interface of ANSYS with re-development method by APDL. Chapter 3 introduce the CBR method and applies it to structure intelligence design template. Because of
applying the object-oriented method of design software to develop structure intelligence design, applying windows message system to control application, chapter 4 introduces the object-oriented method of design software and windows message system, and applies it to the program of development of structure intelligence design template. At present,the parameter technology is an important index of CAD software, one of the important characteristics about structure intelligence design is the applycation to parameter technology. So chapter 5 analyse the basic theory and method of parametric
technology, and discusses the application to structure intelligence design template .Chapter 6 introduces the basic concept and basic exploiting method of ObjectARX , the primary idea of applying ObjectARX to structure intelligence design template is presented . Chapter 7 .with an instance of Structure intelligent design template of the gantry crane develops the structure intelligent design
template of the gantry crane in combination of the technology that the thesis comments above. Chapter 8 summarizes the research work in this thises, point out the main achievement of this thesis and work that will be done further.
This thesis studies and develops the intelligent design template of the structure with the application of the language APDL of ANSYS ,object-oriented method of design software, Windows message mechanism , CBR technology and parameter automatic drawing technology etc to port machinery like the structure design of the container gantry, It not only has lightenned labour intensity and improved efficiency of designing, but also be certain pertinence and practical value to the design of the relevant structure.
引文
[1] 刘恩福《工程CAD基础与制造》机械工业出版社 1999．5 1～8
[2] 宋玉宁等 给予实例推理的产品概念设计系统 清华大学学报 1998第八期 2～8
[3] 路全胜等 智能CAD技术研究方法新进展 中国机械工程 1996年第七卷 3～6
[4] 徐明、胡守仁 基于实例推理的产品概念设计系统 清华大学学报 1998第八期 26～29
[5] 张建华 王占林 液压系统故障中基于实例推理的方法 液压原件1998．5 33～35
[6] 林建平等 基于CBR的级进冲磨结构CASE系统研究 中国机械工程第八卷第四期
[7] 周济等 机械产品总体方案的优化和智能CAD机械工程 1998．3 55～58
[8] 吴镇 基于实例库的智能化方法的研究 武汉交通科技大学硕士学位论文 97，6
[9] Dean Allemang. Combing Case-Base Reasoning and Task-Specfic Architectures. 1994 International Conference on Computer Design Cambrige 5～10
[10] Ghassan lssa,Using Analogical Reasonging for Mechanism Design. 1994International Conference on Computer Design. Cambrige 1～12
[11] JJ Shah,P Sreevalsn and A Mathew'Survey of CAD/feature-based prcess planning and NC proamming techniques'Computer Aided Engineering Vol 8No.1(1991)
[12] J.S.Busby, The Pratical Interration of Manufacture Applications, 《SoftarePratices and Experience》 Vol.22(2),1992
[13] Yu,J.Mechanical product general scheme CAD based on expert system technology,Proc of 13thASME Design Technology Conf,Boston,USA,Sep. 1987
[14] Macher,M.L.,Process models for design sysnthesis,AI Magazine,Vol. 11,No,4,1990
[15] T. and Zeid,I.Applying analogical problem solving to mechalical design,CAD,Vol23,April, 1991
[16] Pearce M.Case-based design support :a case study in architectural design,IEEE expert,Oct, 1992
[17] 马维东等 基于实例于知识的智能CAPP策略。华中理工大学学报 1995 33～38
[18] 周济，杨海滨 面向对象的方法 工程设计 96.6 44～48
[19] 程景云等 人机界面设计与开发工具 电子工业出版社 1994 36～37
[20] 毛宁 基于实例原型的设计方法及设计支持系统 华中理工大学
[21] 宁汝信《CAD／CAM技术》机械工业出版社 1998．9 1～9
[22] 童宾区《现代CAD技术》清华大学出版社 2000．1 1～12
[23] Ralph Barletta 基于实例的推理导论 计算机科学学报 1993 第25卷第四期 27～30
[24] 刘有源 面向对象的设计型专家系统知识的表达与推理策略 武汉交通科技大学学报 1996．4 25～29
[25] 冯华《Visual C++数据库开发技巧与实例》机械工业出版社 2000．7 45～70
[26] 王国强《实用工程数值模拟技术及其在ANSYS上的实践》西北工业大学出版社 1999．8 1～8，255～230
[27] 艾之久 许云 ANSYS软件接口开发实践 2000ANSYS中国用户年会论文集 2000．11 559～563
[28] 纪丰伟，陈恳 二维参数化技术的发展现状及趋势分析 机械设计与制造工程 2000．7 38～40
[29] 吴勇，陈少华，徐诚 基于Web的常用机构选型实例库系统 机械设计 2001．1 41～43
[30] 李卫民，赵春霞等 CAD二次开发中变结构变参数设计方法的技巧 机械工程师 2000．12 18～19
[31] 梅林涛，杨国义等 ANSYS 在压力容器分析优化设计中的应用2000ANSYS中国用户年会论文集 2000．11 537～543
[32] 刘海笑等 基于ANSYS软件平台的两例二次开发2000ANSYS中国用户年会论文集 2000．11 555～560
[33] 徐晓波 轮胎起重机起升机构智能CAD系统研究 武汉交通科技大学硕土学位论文 1999．3 1～10
[34] 江小鲸等《工程计算机仿真分析》清华大学出版社 1996．7 1～5
[35] 陈毅动，李绍滋等 利用Windows消息实现应用程序控制 计算及应用研究 2001 98～102
[36] 张晓鑫 基于ObjectARX的无模式标签对话框的实现 编程与应用起步 2001．7 20～24
[37] 柯旭贵 基于AutoCAD2000的参数化图形的建立 CAD研究 2000．4 62～65
[38] 万冰，胡建国 ARX在岔管过渡曲面CAD中的应用 微电脑应用2000年第16卷第6期 36～39
[39] 周凯波等 基于案例推理的信息系统构建方法研究 华中理工大学学报第28卷第9期 2000．9 13～15
[40] 邓伟等 一种新型的智能搜索引擎 计算机工程第26卷第3期 2000．3 7～9
[41] 赵卫东等 基于网络的案例推理医疗诊断 东南大学学报 第30卷第3期 2000．5 46～50
[42] 邵俊昌，李旭东《AutoCAD ObjectARX 2000开发技术指南》电子工业出版社 2000．3 1～15
[43] 陈精一，蔡国忠 电脑辅助工程分析ANSYS使用指南 中国铁道出版社 2001 1～222
[44] 王福军，张志民等 AutoCAD2000环境下C／Visual C++应用程序开发教程 北京希望电子出版社 2000．6 1～55
[45] 谭浩强 C程序设计 清华大学出版社 1991．7
[46] 杨伯荣《机械结构分析的有限元方法》华中理工大学出版社 1986
[47] 吴镇 优化设计中的智能方法与可视化技术研究 武汉理工大学博士学位论文 2001．7
[48] 将国仁 《港口起重机械》 大连海事大学出版社 1995
[49] Christopher V. Jones, "Visualization and Optionalzation", ORSA Joural on Computering, 6 (3), 221-257, Summer, 1994
[50] 姚建初 智能化设计方法的原理及应用 华中理工大学博士学位论文，1995．12
[51] 任卫平，陈定方，张建新等编译，面向对象的C++／ES，北京：中国铁道出版社 1992．2
[52] 科学可视化专题综述，计算机世界报，199．3．3
[53] 唐卫清等，科学计算可视化，软件世界，1996．5
[54] 王少梅，王红 基于实例的门机方案设计系统初探 交通与计算机 1996．6 1～2
[55] 王少梅 《港口机械CAD》 人民交通出版社 1998 7～8
[56] 周济 机械产品总体方案设计专家系统 起重运输机械 1997 5～6
[57] 潘云鹤 智能CAD方法与运用科学出版社 1997．3 187～188
[58] 林建平 基于CBR的级进冲模结构冲模系统研究 中国机械工程第八卷第四期 7～8
[59] 纪云等 基于实例推理及神经网络的CAPP系统开发工具 中国机械工程，1996第七卷第四期
[60] Dean Allemang. Combing Case-Based and Task-Specific Architectures 1994 International Conference on Computer Design.Cambrige 24～25
[61] Hammond. K.J, CHEF. A model of case-based reasoning.Proc,of AAAI—86, Philadephia, Pennsylcania, USA, 267～271
[62] 张氢 集成可视化智能优化设计理论与方法的研究及应用武汉理工大学博士学位论文 1999．4
[2] 宋玉宁等 给予实例推理的产品概念设计系统 清华大学学报 1998第八期 2～8
[3] 路全胜等 智能CAD技术研究方法新进展 中国机械工程 1996年第七卷 3～6
[4] 徐明、胡守仁 基于实例推理的产品概念设计系统 清华大学学报 1998第八期 26～29
[5] 张建华 王占林 液压系统故障中基于实例推理的方法 液压原件1998．5 33～35
[6] 林建平等 基于CBR的级进冲磨结构CASE系统研究 中国机械工程第八卷第四期
[7] 周济等 机械产品总体方案的优化和智能CAD机械工程 1998．3 55～58
[8] 吴镇 基于实例库的智能化方法的研究 武汉交通科技大学硕士学位论文 97，6
[9] Dean Allemang. Combing Case-Base Reasoning and Task-Specfic Architectures. 1994 International Conference on Computer Design Cambrige 5～10
[10] Ghassan lssa,Using Analogical Reasonging for Mechanism Design. 1994International Conference on Computer Design. Cambrige 1～12
[11] JJ Shah,P Sreevalsn and A Mathew'Survey of CAD/feature-based prcess planning and NC proamming techniques'Computer Aided Engineering Vol 8No.1(1991)
[12] J.S.Busby, The Pratical Interration of Manufacture Applications, 《SoftarePratices and Experience》 Vol.22(2),1992
[13] Yu,J.Mechanical product general scheme CAD based on expert system technology,Proc of 13thASME Design Technology Conf,Boston,USA,Sep. 1987
[14] Macher,M.L.,Process models for design sysnthesis,AI Magazine,Vol. 11,No,4,1990
[15] T. and Zeid,I.Applying analogical problem solving to mechalical design,CAD,Vol23,April, 1991
[16] Pearce M.Case-based design support :a case study in architectural design,IEEE expert,Oct, 1992
[17] 马维东等 基于实例于知识的智能CAPP策略。华中理工大学学报 1995 33～38
[18] 周济，杨海滨 面向对象的方法 工程设计 96.6 44～48
[19] 程景云等 人机界面设计与开发工具 电子工业出版社 1994 36～37
[20] 毛宁 基于实例原型的设计方法及设计支持系统 华中理工大学
[21] 宁汝信《CAD／CAM技术》机械工业出版社 1998．9 1～9
[22] 童宾区《现代CAD技术》清华大学出版社 2000．1 1～12
[23] Ralph Barletta 基于实例的推理导论 计算机科学学报 1993 第25卷第四期 27～30
[24] 刘有源 面向对象的设计型专家系统知识的表达与推理策略 武汉交通科技大学学报 1996．4 25～29
[25] 冯华《Visual C++数据库开发技巧与实例》机械工业出版社 2000．7 45～70
[26] 王国强《实用工程数值模拟技术及其在ANSYS上的实践》西北工业大学出版社 1999．8 1～8，255～230
[27] 艾之久 许云 ANSYS软件接口开发实践 2000ANSYS中国用户年会论文集 2000．11 559～563
[28] 纪丰伟，陈恳 二维参数化技术的发展现状及趋势分析 机械设计与制造工程 2000．7 38～40
[29] 吴勇，陈少华，徐诚 基于Web的常用机构选型实例库系统 机械设计 2001．1 41～43
[30] 李卫民，赵春霞等 CAD二次开发中变结构变参数设计方法的技巧 机械工程师 2000．12 18～19
[31] 梅林涛，杨国义等 ANSYS 在压力容器分析优化设计中的应用2000ANSYS中国用户年会论文集 2000．11 537～543
[32] 刘海笑等 基于ANSYS软件平台的两例二次开发2000ANSYS中国用户年会论文集 2000．11 555～560
[33] 徐晓波 轮胎起重机起升机构智能CAD系统研究 武汉交通科技大学硕土学位论文 1999．3 1～10
[34] 江小鲸等《工程计算机仿真分析》清华大学出版社 1996．7 1～5
[35] 陈毅动，李绍滋等 利用Windows消息实现应用程序控制 计算及应用研究 2001 98～102
[36] 张晓鑫 基于ObjectARX的无模式标签对话框的实现 编程与应用起步 2001．7 20～24
[37] 柯旭贵 基于AutoCAD2000的参数化图形的建立 CAD研究 2000．4 62～65
[38] 万冰，胡建国 ARX在岔管过渡曲面CAD中的应用 微电脑应用2000年第16卷第6期 36～39
[39] 周凯波等 基于案例推理的信息系统构建方法研究 华中理工大学学报第28卷第9期 2000．9 13～15
[40] 邓伟等 一种新型的智能搜索引擎 计算机工程第26卷第3期 2000．3 7～9
[41] 赵卫东等 基于网络的案例推理医疗诊断 东南大学学报 第30卷第3期 2000．5 46～50
[42] 邵俊昌，李旭东《AutoCAD ObjectARX 2000开发技术指南》电子工业出版社 2000．3 1～15
[43] 陈精一，蔡国忠 电脑辅助工程分析ANSYS使用指南 中国铁道出版社 2001 1～222
[44] 王福军，张志民等 AutoCAD2000环境下C／Visual C++应用程序开发教程 北京希望电子出版社 2000．6 1～55
[45] 谭浩强 C程序设计 清华大学出版社 1991．7
[46] 杨伯荣《机械结构分析的有限元方法》华中理工大学出版社 1986
[47] 吴镇 优化设计中的智能方法与可视化技术研究 武汉理工大学博士学位论文 2001．7
[48] 将国仁 《港口起重机械》 大连海事大学出版社 1995
[49] Christopher V. Jones, "Visualization and Optionalzation", ORSA Joural on Computering, 6 (3), 221-257, Summer, 1994
[50] 姚建初 智能化设计方法的原理及应用 华中理工大学博士学位论文，1995．12
[51] 任卫平，陈定方，张建新等编译，面向对象的C++／ES，北京：中国铁道出版社 1992．2
[52] 科学可视化专题综述，计算机世界报，199．3．3
[53] 唐卫清等，科学计算可视化，软件世界，1996．5
[54] 王少梅，王红 基于实例的门机方案设计系统初探 交通与计算机 1996．6 1～2
[55] 王少梅 《港口机械CAD》 人民交通出版社 1998 7～8
[56] 周济 机械产品总体方案设计专家系统 起重运输机械 1997 5～6
[57] 潘云鹤 智能CAD方法与运用科学出版社 1997．3 187～188
[58] 林建平 基于CBR的级进冲模结构冲模系统研究 中国机械工程第八卷第四期 7～8
[59] 纪云等 基于实例推理及神经网络的CAPP系统开发工具 中国机械工程，1996第七卷第四期
[60] Dean Allemang. Combing Case-Based and Task-Specific Architectures 1994 International Conference on Computer Design.Cambrige 24～25
[61] Hammond. K.J, CHEF. A model of case-based reasoning.Proc,of AAAI—86, Philadephia, Pennsylcania, USA, 267～271
[62] 张氢 集成可视化智能优化设计理论与方法的研究及应用武汉理工大学博士学位论文 1999．4