1、三維CAD建模與結(jié)構(gòu)分析是新產(chǎn)品開發(fā)的重要環(huán)節(jié)，建模與分析的融合統(tǒng)一技術是實現(xiàn)產(chǎn)品高效設計的關鍵技術之一，對提高產(chǎn)品設計效率具有重要意義。當前CAD/CAE集成中存在模型轉(zhuǎn)換、簡化及網(wǎng)格剖分等大量耗時的前處理過程，產(chǎn)品設計過程中邊界條件等 CAE分析信息的重用問題仍無十分有效的解決方案，極大影響產(chǎn)品設計效率。為此，本文從產(chǎn)品CAD建模與CAE分析特征的統(tǒng)一表達與構(gòu)建產(chǎn)品特征信息的重用機制等方面對產(chǎn)品建模與分析的融合統(tǒng)一方法進行了深入系統(tǒng)

2、的研究，初步構(gòu)建了一套建模-分析一體化的原型系統(tǒng)。論文主要研究工作如下：
　　(1)針對產(chǎn)品建模與分析之間模型的差異，詳細探討分析與建模信息之間的關聯(lián)及表示方法，將邊界條件等結(jié)構(gòu)分析信息表示為特征，提出融合特征概念及邊界條件特征信息的映射方法，實現(xiàn)產(chǎn)品 CAD/CAE特征信息的有機融合與共享，有利于提高產(chǎn)品CAE與CAD模型的統(tǒng)一性，避免模型之間的反復轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)冗余，從而為建模-分析一體化奠定技術基礎。
　　(2)為解決現(xiàn)有

3、產(chǎn)品構(gòu)造過程中分析特征信息重用問題，對傳統(tǒng)建模特征編碼方法及技術進行拓展，重點研究全域邊界條件與子域邊界條件特征信息編碼、傳播與解碼機制及相關算法，提出一種邊界條件特征的混合編碼策略及方法，并將分析與建模特征編碼統(tǒng)一作為屬性與產(chǎn)品模型關聯(lián)，為CAE分析中邊界條件特征信息重用提供算法基礎。
　　(3)為實現(xiàn)基于歷史的建模-分析一體化構(gòu)造過程中融合特征的重構(gòu)，對融合特征的重用機制及管理進行了研究，重點探討邊界條件特征與建模特征的依賴關

4、系及邊界條件特征編碼傳播的數(shù)據(jù)一致性，并基于建模-分析融合特征依賴關系圖方法，提出邊界條件特征自適應重構(gòu)算法。該方法能夠支持不同邊界條件重構(gòu)，從而有效保證分析與建模特征的重用性，減少用戶繁瑣的重復交互，從而提高產(chǎn)品設計效率。
　　(4)針對以有限元計算為主的CAE分析與CAD網(wǎng)格模型不一致以及對資源要求較高的問題，本文基于融合統(tǒng)一的邊界網(wǎng)格模型，采用邊界積分理論進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能分析，該方法能統(tǒng)一CAD與CAE的網(wǎng)格模型，降低網(wǎng)格維

5、度，節(jié)省資源以及提高計算精度。同時結(jié)合快速多極算法與 GPU并行計算等方法提出了二次邊界積分的加速算法，該算法有利于提高分析效率，為實現(xiàn)產(chǎn)品幾何建模與結(jié)構(gòu)性能分析一體化提供快速分析計算理論基礎及核心算法。
　　(5)針對現(xiàn)有 CAD/CAE集成技術及其系統(tǒng)架構(gòu)的局限性，提出產(chǎn)品建模、性能分析有機融合的三維CAD/CAE一體化系統(tǒng)架構(gòu)，以及CAD/CAE特征融合統(tǒng)一的重構(gòu)機制與策略，從而實現(xiàn)對產(chǎn)品建模與分析特征數(shù)據(jù)模型、特征歷史的統(tǒng)

6、一管理，有效降低CAD/CAE集成化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)冗余性。
　　(6)以上述理論研究為基礎，以自主研發(fā)的三維建模軟件-InteSolid為基礎，重點對該系統(tǒng)特征表示方法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、核心算法以及特征管理機制進行拓展，并研究開發(fā)了一套支持建模-分析一體化的原型系統(tǒng)，該系統(tǒng)實現(xiàn)了建模與分析特征的統(tǒng)一融合與自適應重構(gòu)，減少建模-分析特征的重復定義，有效提高產(chǎn)品設計效率。此外，通過部分建模與分析工程算例對本文提出的系列關鍵技術及算法進行驗證，實