数字样机与数字仿真.

1.10 数字样机的发展阶段
• “甩图板”阶段：从1982年欧特克发布2D绘图标准AutoCAD开 始，到现在还不断有人提出要训练用图板画图，太“落伍” 了！ • 三维（3D）设计阶段：从1988年PTC发布第一个参数化设 计标准软件Pro/E开始，先后诞生了低、中、高端的一系 列三维设计软件。是过渡阶段。 • 数字样机（“无图纸”）阶段：从上世纪90年代诞生世界 第一架数字样机“波音777”开始。当今叫得最响的是“欧 特克” ，水平最高应用时间最早的是“达索” （它称电 子样机）。 • “如今，单纯的二维或三维设计的年代已经过去，数字化 样机的时代正在到来。”有人如是说。 • 2D→3D→数字样机，不可抗拒，要急起直追！
1 何谓数字样机和技术
• 数字样机技术是以CAX/DFX技术为基础，以机械系 统运动学、动力学和控制理论为核心，融合虚拟 现实、仿真技术、三维计算机图形技术，将分散 的产品设计开发和分析过程集成在一起，使产品 的设计者、制造者和使用者在产品的早期可以直 观形象地对数字化的虚拟产品原型进行设计优化、 性能测试、制造仿真和使用仿真，为产品的研发 提供全新的数字化设计方法。
1.8 数字样机应用实例和效益
• 实例1：歼轰-7“飞豹”战机的无图纸设计（数字 样机）。（2003年，用CATIA） • 效益：由于采用了数字样机技术，才取得了改进 的成功。 • 实例2：波音777的无图纸设计（数字样机）。
（上世纪90年代，用CATIA）
• 效益：开发费用和时间节约50%；设计更改、返工 率减少93%以上；出现问题比传统制造减少50%～ 80%。
1.1.1 狭义数字样机
• 狭义数字样机：从计算机图形学角度出发， 认为数字样机是利用虚拟现实技术对产品 模型的设计、制造、装配、使用、维护与 回收利用等各种属性进行分析与设计，在 虚拟环境中逼真地分析与显示产品的全部 特征，以替代或精简物理样机。
1.1.2 广义数字样机
• 广义数字样机：从制造的角度出发，认为 数字样机是一种基于数字计算机的产品描 述，从产品设计、制造、服务、维护直至 产品回收的整个过程中全部所需功能的实 时计算机仿真，通过计算机技术对产品的 各种属性进行设计、分析与仿真，以取代 或精简物理样机。
1 何谓数字样机和技术
• 1.1 数字样机概念 • 数字样机强调将产品整个生命周期的模型实现数 字化，而不仅仅是最终产品的数字化。数字样机 贯穿于从产品的概念设计（工业设计）、工程设 计（基于三维CAD和二维CAD的双向集成，机电软 件混合设计等技术）、工程分析（虚拟仿真）、 市场推广（动漫和3D广告制作）全过程的集成应 用。传统的基于实物物理样机的设计开发试验研 制方法，在很大程度上将被基于计算机的三维数 字样机技术所取代。
1.5 PTC公司讲的数字样机 • PTC则对数字样机赋予了另一方 面的含义。即数字样机中不仅 包含产品的数字化模型，还包 含各类产品文档的数字化模型， 以及产品设计过程中的计算过 程。
1.6 中国航空制造业 对数字样机的描述
• 数字样机是对产品的真实化、集成化的虚拟仿真， 用于工程设计、干涉检查、机构仿真、产品拆装、 加工制造和维护检测等模拟环境，要求具备集成 化造型、可视化、功能检测、产品结构和配置管 理等完整的功能，并为数据管理、信息传递和决 策过程等三大领域提供方案。它覆盖了产品从概 念设计到售后服务的全生命周期，是支持产品设 计和工作流程控制、信息传递与共享、决策制定 的公共数据平台。
1.4 达索讲的电子样机
• 法国达索系统公司的数字样机概念则强化了对产品的详细 设计、三维可视化、制造过程仿真、工程分析实现集成应 用。 • 它的电子样机DMU 是达索系统公司的得意之作。 • “DMU为一实用的对整个产品或产品的部分进行计算机电 子模拟的技术。它需具有完整的功能，包括：集成的造型， 可视化，功能性检测，产品结构和配置管理等功能，为数 据管理， 信息转递和决策过程三大领域提供方案。最终 能更快，更好地以最低成本开发和生产汽车和其它产 品。”
1.2 欧特克讲的数字样机 和数字化样机
• 数字样机是相对于物理样机的概念，是一 个能够考察产品的外型、装配性、可加工 性以及功能特性的三维数字模型，而数字 化样机是开发和应用数字样机的过程，是 在产品开发的数字阶段，使用数字样机进 行设计、优化、分析、模拟、数据管理乃 至市场宣传的技术解决方案。
歼轰-7“飞豹”战机
Βιβλιοθήκη Baidu
波音777
飞豹改进型
中国国际航空B777-200
中国南方航空B777-200ER
国泰航空B777
1.9 飞机数字样机的分类
• 按研制进程分为：一级样机（含概念样机、 方案样机）；二级样机；三级样机。 • 按功能分为：结构样机；系统样机；分区样 机；全机样机。 • 为支持培训、市场营销等特殊项目而构建的 数字样机为专用数字样机。
数字样机与数字仿真
—不可抗拒的产品研发新潮
目录
• 1 何谓数字样机和技术 • 1.1 数字样机概念 • 1.2 欧特克讲的数字样 机和数字化样机 • 1.3 西门子讲的数字样 机 • 1.4 达索讲的电子样机 • 1.5 PTC公司讲的数字样 机 • 1.6 中国航空制造业对 数字样机的描述 • 1.7 数字样机的技术特 点 • 1.8 数字样机的应用实 例和效益 • 1.9 飞机数字样机的分 类 • 1.10 数字样机的发展阶 段 • 1.11 数字样机研发软件 选用 • 2 何谓数字仿真 • 3 现代先进的产品研发 理念 • 4 我们的教育应符合时 代潮流 • 展示部分自做作品
数字样机流程图
概念设计 工程设计 数字仿真 工艺设计 生产制造 使用维护
1.3 西门子讲的数字样机
• Siemens PLM，即原来的UGS公司在NX5软件中推出 了主动数字样机技术。该技术将轻量化三维模型 内置于数字样机之中，实现轻量化三维模型和实 体模型的混合应用。该技术的最大优点是，设计 师需要编辑的部分采用实体模型，确保精度，而 其它部分采用轻量化三维模型，大大提高显示速 度。使得数字样机的显示和编辑对计算机硬件的 要求大大降低。
1.7 数字样机的技术特点
• • • • • 无论是狭义的还是广义的数字样机，都具有如下技术特点： ⒈真实性。 ⒉面向产品全生命周期。 ⒊多学科交叉性。 ⒋全面实现数字化。强调将产品整个生命周期的各个研发 环节实现数字化。 • ⒌不需要制造成本，不仅能一直保持最新版本的设计方案， 而且所有数据都可以进行保存、回溯和跟踪。 • ⒍绿色环保。