[发明专利]一种核电厂支撑钢结构的CAD/CAE集成方法及系统

说明书

本发明公开了一种核电厂支撑钢结构的CAD/CAE集成方法及系统，其包括CAD系统，用于生成支撑钢结构的CAD模型；CAD/CAE集成工具，用于搜索CAD模型数据，将CAD模型数据转换成能被CAE系统识别的命令流；CAE系统，用于接收命令流，并根据命令流重构支撑钢结构的CAE有限元模型并输出。本发明中的CAD/CAE集成方法和系统可通过提取CAD模型中的关键特征信息，对CAD模型进行拓扑变换，并自动生成CAE软件能识别的数据格式，最终在CAE软件中快速重构有限元模型。同时利用PML开发了支撑钢结构CAD/CAE集成工具，实现了真正意义上的CAD/CAE模型零失真转换。

技术领域

本发明涉及核电工程设计领域，尤其涉及一种核电厂支撑钢结构的CAD/CAE集成方法及系统。

背景技术

CAD(即Computer Aided Design，计算机辅助设计)和CAE(即Computer AidedEngineering，计算机辅助工程)软件是以数字化技术为核心的核电项目工程中必不可少的辅助工具。CAD软件用于产品设计，CAE软件用于对产品的性能进行分析和仿真优化。在核电产品的设计过程中，需要对设计专业建立的CAD模型进行有限元分析以验证其机械性能。为了避免在CAE软件中重新建模，传统的CAD/CAE集成方法就是将CAD模型直接导入到CAE软件中。然而，使用这种传统的CAD/CAE集成方法进行有限元分析还必须有以下前提：CAD软件的输出接口和CAE软件的输入接口必须兼容，即有共同的几何模型数据交换标准，目前应用比较广泛的数据交换标准有STEP、IGES、DXF、STL等。

而一旦CAD和CAE软件接口不兼容，则无法进行CAD/CAE的集成应用。例如，在AP1000核电项目的工程钢结构设计和分析过程中，PDMS(即Plant Design ManagementSystem，工厂设计管理系统)软件用于工程钢结构的设计，GT STRUDL(以下简称GTS)软件用于对工程钢结构的设计进行仿真分析。然而PDMS是一款对外输出接口很少的设计软件，仅支持输出RVM格式和批处理文件，无法输出GTS软件能识别的数据格式(例如DXF、CIS/2、STAAD-Pro等)，只能根据设计图纸在GTS软件中手动建立有限元模型，不仅在建模质量上存在较大的隐患，而且分析效率低下，在进度上也难以满足项目的要求。

同时，在传统的CAD/CAE集成方法(见图1)中，即便CAD和CAE软件拥有共同的几何模型数据交换标准，但由于CAD和CAE软件在拓扑标识和几何元素定义方面并不完全一致，在不同系统之间转换模型时会出现拓扑关系逼近和几何元素重构。这样往往会产生模型信息的丢失和冗余，需要耗费大量精力在具有强大有限元前处理功能的软件中修复模型。即便如此，CAD模型仍不能直接用于有限元分析，还必须事先手动进行几何特征的简化、网格的划分、材料和截面属性的定义、约束和载荷的施加等一系列的前处理。此外，如果发生设计变更，CAD模型的一点微小变动都可能会导致有限元分析的前处理工作重新进行。

因此，有必要提供一种新的支撑钢结构，尤其是核电工程支撑钢结构的CAD/CAE集成方法和系统，以此来解决传统CAD/CAE集成方法中软件接口兼容性的问题，使得即使在CAD/CAE软件的接口不兼容的情况下仍然可以实现CAD/CAE的集成，实现CAD/CAE模型的零失真转换，极大地提高工程分析验证环节的工作效率和质量水平。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种支撑钢结构，尤其是核电厂支撑钢结构的CAD/CAE集成方法和系统，以此来解决传统CAD/CAE集成方法中软件接口兼容性的问题，实现CAD/CAE模型零失真转换，降低核电厂支撑钢结构有限元建模过程中的人因错误风险，保证了支撑钢结构力学分析的质量，提高支撑钢结构力学分析的效率。

本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下：

一方面，提供一种核电厂支撑钢结构的CAD/CAE集成方法，包括：