4.5本章小結(jié)
本章首先對(duì)常用增強(qiáng)材料進(jìn)行分析，以便更好的判斷不同鋪層方案對(duì)艇體成型質(zhì)量的影響。對(duì)滲透率進(jìn)行介紹，并根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件，對(duì)艇體真空導(dǎo)入成型中導(dǎo)流布的滲透率采用試驗(yàn)方式計(jì)算，對(duì)預(yù)成型體和剝離層的等效橫向滲透率采取經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行求解。從滲透率的角度出發(fā)，以12m玻璃鋼游艇為例，對(duì)不同鋪層方案下的充模過(guò)程進(jìn)行仿真，分析艇體質(zhì)量，并對(duì)成型缺陷進(jìn)行研究，得出最優(yōu)鋪層方案。
第5章面向艇體的真空導(dǎo)入成型工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)
5.1引言
在前面章節(jié)對(duì)艇體真空導(dǎo)入成型工藝的理論研究及關(guān)鍵技術(shù)分析的基礎(chǔ)上，本章以Visual C++為平臺(tái)進(jìn)行面向艇體的真空導(dǎo)入成型工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā).實(shí)現(xiàn)了對(duì)外部支撐軟件的集成，并對(duì)軟件主類(lèi)的協(xié)作關(guān)系以及系統(tǒng)文件的存儲(chǔ)進(jìn)行規(guī)劃，提高了設(shè)計(jì)效率及準(zhǔn)確性，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有很大促進(jìn)作用。
5.2系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)
為了實(shí)現(xiàn)面向艇體的真空導(dǎo)入成型工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，對(duì)其軟件結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)建，如圖5-1所示。系統(tǒng)由不同的結(jié)構(gòu)層組成，通過(guò)層次之間的調(diào)用實(shí)現(xiàn)功能的集成。使用這種結(jié)構(gòu)可以有效地將工藝支撐、數(shù)值計(jì)算以及輸入輸出集成在統(tǒng)一的環(huán)境下，便于用戶(hù)與系統(tǒng)之間進(jìn)行交互式設(shè)計(jì)同時(shí)方
便系統(tǒng)改進(jìn)升級(jí)。
針對(duì)每一層完成的功能，根據(jù)調(diào)用與被調(diào)用的關(guān)系，從基礎(chǔ)功能到上層結(jié)構(gòu)介紹如下：
(1)通用支撐層 本層并不是艇體真空導(dǎo)入成型工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)特有的，適用于所有CAPP系統(tǒng)，其作用是定義系統(tǒng)的通用框架及基本輸入輸出。
(2)系統(tǒng)知識(shí)層 本層為應(yīng)用層提供工藝支撐，主要實(shí)現(xiàn)艇體主要參數(shù)、真空導(dǎo)入成型工藝基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、成型材料基礎(chǔ)規(guī)格等多種參數(shù)的描述、存儲(chǔ)及維護(hù)，有利于更好的進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。
(3)系統(tǒng)應(yīng)用層 該層是系統(tǒng)的主要功能層，負(fù)責(zé)系統(tǒng)大部分功能的實(shí)現(xiàn)，包括工藝設(shè)計(jì)、充模過(guò)程仿真、仿真結(jié)果評(píng)價(jià)與保存、生成物料清單、工藝清單等。
(4)外部軟件支撐層 主要完成工藝設(shè)計(jì)的前期工作，為系統(tǒng)應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)支持，包括艇體幾何模型的建立、艇體鋪層數(shù)據(jù)規(guī)劃、模具力學(xué)性能分析等。
(5)用戶(hù)接口層 該層相當(dāng)于進(jìn)行艇體真空導(dǎo)入成型工藝設(shè)計(jì)的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，主要由各種用戶(hù)界面組成。在該層，用戶(hù)可清晰的了解系統(tǒng)的主要功能，并根據(jù)所處環(huán)節(jié)處理各種輸入輸出數(shù)據(jù)，保證系統(tǒng)正確運(yùn)行，最終得出工藝設(shè)計(jì)清單。
5.3系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)模型及接口設(shè)計(jì)
5.3.1軟件系統(tǒng)主類(lèi)UML協(xié)作圖
本系統(tǒng)利用VisualC++面向?qū)ο缶幊痰奶攸c(diǎn)完成系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)不同的功能建立相應(yīng)的軟件類(lèi)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出及處理，其軟件主類(lèi)結(jié)構(gòu)模型的UML協(xié)作圖如圖5-2所示。
項(xiàng)目管理類(lèi)完成新任務(wù)的創(chuàng)建、修改、刪除的任務(wù)，并根據(jù)系統(tǒng)功能給出工作流程，使得本系統(tǒng)容易入手。艇體信息類(lèi)負(fù)責(zé)保存、編輯艇體的基本信息，包括艇體基本尺寸、艇體力學(xué)性能等。數(shù)據(jù)庫(kù)操作類(lèi)完成系統(tǒng)與基礎(chǔ)知識(shí)庫(kù)的數(shù)據(jù)交換，并將艇體信息類(lèi)數(shù)據(jù)存入基礎(chǔ)知識(shí)庫(kù)。工藝設(shè)計(jì)類(lèi)根據(jù)艇體信息類(lèi)及基礎(chǔ)知識(shí)庫(kù)提供的知識(shí)并結(jié)合用戶(hù)交互類(lèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)艇體真空導(dǎo)入成型工藝設(shè)計(jì)的初步設(shè)計(jì)。將工藝設(shè)計(jì)類(lèi)中的信息通過(guò)數(shù)據(jù)接口導(dǎo)入數(shù)值模擬軟件進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果分析類(lèi)完成仿真結(jié)果的保存、分析，并對(duì)存在的問(wèn)題給出解決方法。參數(shù)修改類(lèi)根據(jù)仿真結(jié)果類(lèi)提供的信息，對(duì)工藝參數(shù)（澆注系統(tǒng)參數(shù)、鋪層參數(shù)）進(jìn)行改進(jìn)，并再次進(jìn)行數(shù)值模擬，直到最后結(jié)果滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。工藝表生成類(lèi)實(shí)現(xiàn)艇體真空導(dǎo)入成型工藝的自動(dòng)生成；物料清單生成類(lèi)輸出成型所需材料，并輸入到下級(jí)部門(mén)。
5.3.2系統(tǒng)外部支撐軟件接口設(shè)計(jì)
面向艇體的真空導(dǎo)入成型工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)在工作過(guò)程中，需要完成艇體幾何建模、鋪層設(shè)計(jì)、充模過(guò)程仿真等工作。此外，完整的工藝設(shè)計(jì)還應(yīng)包括模具分析，由于時(shí)間限制，本課題對(duì)模具不做研究，但在系統(tǒng)中設(shè)有模具信息模塊，以方便系統(tǒng)的升級(jí)。為了實(shí)現(xiàn)上述功能，本系統(tǒng)對(duì)幾何建模軟件Pro.E、網(wǎng)格模型劃分軟件HyperMesh、充模過(guò)程仿真軟件PAM-RTM以及用于模具分析的ANSYS之間的數(shù)據(jù)交換進(jìn)行研究。
Pro/Engineer軟件以參數(shù)化著稱(chēng)，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位；ANSYS軟件是覆蓋了多個(gè)領(lǐng)域的通用有限元分析軟件。兩者之間的數(shù)據(jù)交換已經(jīng)非常成熟，在本系統(tǒng)中通過(guò)將Pro/E中建立的模型導(dǎo)出為ANSYS能直接讀取的IGES格式來(lái)實(shí)現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)交換。另外，Pro.E與HyperMesh之間的數(shù)據(jù)交換也要借助于IGES格式文件，通過(guò)HyperMesh菜單欄文件命令下的import子面板實(shí)現(xiàn)。
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FiberSIM與PAM-RTM之間的數(shù)據(jù)交換是基于PAM-RTM對(duì)FiberSIM的集成。在PAM-RTM中，利用其文件菜單提供的導(dǎo)入FiberSIM鋪層文件命令，可以非常方便的實(shí)現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)交換。值得注意的是，導(dǎo)入的FiberSIM文件必須為XML格式。
為了在PAM-RTM中進(jìn)行仿真計(jì)算，需要將HyperMesh生成的網(wǎng)格文件保存為bdf格式。由于PAM-RTM開(kāi)放性較差，進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)相對(duì)困難。為獲取PAM-RTM中的仿真結(jié)果，本系統(tǒng)通過(guò)生成并修改存儲(chǔ)PAM-RTM仿真結(jié)果的dtf文件來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與PAM-RTM之間的數(shù)據(jù)交換。
5.3.3系統(tǒng)文件存儲(chǔ)規(guī)劃
面向艇體的真空導(dǎo)入成型工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)涵蓋了從生產(chǎn)任務(wù)建立到工藝設(shè)計(jì)結(jié)果輸出的整個(gè)過(guò)程，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)將產(chǎn)生大量的文件。為了方便系統(tǒng)的管理和維護(hù)，對(duì)文件的存儲(chǔ)路徑進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖5-3所示。
首先在根目錄上創(chuàng)建總的文件夾即項(xiàng)目文件夾。針對(duì)艇體真空導(dǎo)入成型藝過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)，在項(xiàng)目文件夾下創(chuàng)建相應(yīng)的第二級(jí)文件或文件夾，包括項(xiàng)目信息、艇體幾何模型、艇體分析模型、系統(tǒng)臨時(shí)文件等重要文件以及模具信息文件夾、工藝參數(shù)文件夾、數(shù)值模擬文件夾、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)文件夾。然后，將澆注系統(tǒng)設(shè)置、鋪層信息、樹(shù)脂性能、增強(qiáng)材料性能、成型環(huán)境信息等數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)于工藝參數(shù)文件夾；在數(shù)值模擬文件夾內(nèi)存放充模、固化等仿真文件。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)文件夾用于存放艇體實(shí)際成型過(guò)程中的相關(guān)數(shù)據(jù)，為以后的工藝設(shè)計(jì)提供支持和范例。
5.4軟件系統(tǒng)的主要界面與實(shí)例演示
5.4.1艇體真空導(dǎo)入成型工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)主界面
面向艇體的真空導(dǎo)入成型工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)主界面如圖5-4所示。系統(tǒng)菜單欄提供常用的項(xiàng)目操作以及外部文檔的輸入輸出等操作。在系統(tǒng)主窗口頂部有五個(gè)控件，使系統(tǒng)的使用者一目了然的查看系統(tǒng)的主要功能及工作流程：系統(tǒng)功能框圖項(xiàng)使用戶(hù)能夠詳細(xì)了解系統(tǒng)將要進(jìn)行的工作；項(xiàng)目管理項(xiàng)則負(fù)責(zé)建立新的生成計(jì)劃，并錄入艇體信息；工藝設(shè)計(jì)項(xiàng)完成澆注系統(tǒng)、鋪層方案、成型溫度、真空度等艇體真空導(dǎo)入成型所需參數(shù)的設(shè)置；工藝模擬項(xiàng)通過(guò)腳本調(diào)用外部支持軟件完成工藝仿真，并顯示仿真結(jié)果，供用戶(hù)進(jìn)行分析和調(diào)用；數(shù)據(jù)庫(kù)管理實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目、工藝設(shè)計(jì)結(jié)果等的存儲(chǔ)和管理。
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