經過多年的研究和開發，世界上已有一大批商品化的鑄造過程數值模擬軟件，表明這項技術已經趨於成熟。下面是小編精心收集的計算機輔助工程論文，希望能對你有所幫助。
計算機輔助工程論文1
【摘要】隨着科學技術的不斷進步，計算機輔助工程計量的技術也日趨成熟並得到廣泛應用。下面就廣聯達圖形算量作以簡要概述。
【關鍵詞】計算機輔助工程計量
一、GCL7.0圖形算量軟件應用綜述
廣聯達圖形算量軟件GCL7.0是專爲在目前傳統定額模式向清單模式過渡時期量身定做的先進實用的算量工具，適用於定額模式和清單模式下不同的算量需求。只需按照圖紙提供的資訊定義好各種構件的材質、尺寸等屬性，同時定義好構件立面的樓層資訊，然後將構件沿着定義好的軸線畫入或佈置到軟件中相應的位置，最後在彙總過程中軟件將會自動按照相應的規則進行扣減計算，並得到相應的報表。由於軟件內置了清單工程量計算規則以及當地定額計算規則，所以能夠同時滿足清單環境下招標人、投標人的不同需求。
二、軟件算量的設計思路
1.軟件繼承了手工算量思想
手工算量最常見的方法是統籌法，也就是先計算出三線一面，即“L中”、“L外”、“L內”及“S底”這四個最基本的參數，然後利用其他數據和基本參數的關係列出相應的式子，計算對應的工程量，續而完成所有工程量的計算工作。
2.軟件的整體算量思路
圖形算量軟件GCL7.0是利用代碼算量的。在軟件中，三線一面就相當於代碼，當然軟件中的代碼不僅限於三線一面，還有牆長、牆寬等等。代碼是按構件爲單元進行劃分，是不能再分解的最小量。每個工程的基本代碼都可以有不同的數值。
軟件算量的思路如下：
（1）建模。設定構件屬性，用畫圖方法畫出各個構件形成與設計圖相同的建築物。
（2）提取圖元固有的代碼（圖元代碼）並計算構件代碼。圖元代碼是幾何圖形固有的代碼，如長方形的長和寬；長方體的長、寬和高；點的個數；線的長度等。對於建築物內的構件也有固有的圖元代碼，就是構件幾何尺寸代碼。用圖元代碼按工程量計算規則計算出的構件基本代碼就是構件代碼。
（3）提取形成構件代碼過程中公式的中間變量。假設某地區規則中地面面積應扣獨立柱所佔面積，但是根據具體情況需要得到不扣獨立柱的面積，所以軟件給出的中間變量未扣柱的面積，直接選用即可。正因爲代碼開放，才能最大限度地滿足用戶想算什麼量，就有什麼量的要求。
（4）用構件代碼及中間變量列表達式形成所需的工程量。代碼不是工程量，工程量是按代碼列式組合計算出的。代碼開放後，就可以利用計算機提供的各種代碼變量進行組合或者直接得到想要的計算的工程量。如門窗工程量代碼中提供的“洞口三面尺寸”可以計算側壁塊料用量。所以使用熟練後可以直接用代碼組合算出更多構件的工程量，達到少畫圖就能算量的境界。
3.軟件最大限度地遵循手工算量流程
每個有經驗的造價人員，都有自己的一套算量方法。但是很多初學算量的人不知道該按照什麼樣的流程，其實任何建築物都是由若干個樓層組成的，圖紙也是按照樓層來設計的，所以不論是手工算量還是軟件算量，我們都要建立“層”的概念。
下面以建築物首層爲例，回顧一下在手工算量時，首層要計算哪些工程量。
牆、門窗、過樑、樑、柱——外圍部分；
板——頂蓋部分；
地面、踢腳、牆裙、牆面、天棚——內裝修部分；
外勒腳、外牆面——外裝修部分；
樓梯、水池、室內回填土——室內部分；
陽臺、雨篷、散水、平整地等——室外部分。
而使用圖形算量軟件來做，上述計算步驟相對來說就更好統一，也更簡單了。建築物的任何一層都由這六大實體組成，所不同的是，手工算量需要列出六大實體的計算式子，軟件算量則是將六大實體“搬”入計算機。
三、GCL7.0圖形算量軟件特點
要想快速瞭解軟件，最好從瞭解特點出發。在清單計價模式下，計量規則發生了許多變化，對軟件的要求也越來越高，我們透過分析手工算量的具體難點，瞭解軟件的解決方法，也就可以進一步地認識圖形算量軟件的奧妙。
1.各種計算規則全部內置，不用記憶規則，軟件將自動按規則扣減
由於軟件直接將清單計算規則和各種地方定額規則內置，使用者不用考慮清單計算規則和定額規則有哪些不同，也不用考慮各種構件間複雜的扣減關係，只要按照軟件的操作提示在相應的位置描述構件，比如把門窗放在相應的牆段上，軟件在計算牆體是會自動扣減門窗所佔體積的。
2.一圖兩算，清單規則和定額規則平行扣減，畫一次圖同時得出兩種工程量
在新建工程時只要選擇了清單規則和定額規則，軟件就會將所有構件按照兩種規則平行扣減，互不干擾，最終得出兩種不同的量——實體的清單工程量和實際的施工量，既滿足了清單模式下招標人算量準確、清楚描述項目名稱，同時計算清單量和標底的要求，也滿足了清單模式下投標人審覈招標方清單工程量的同時計算施工方案量的要求，達到一圖兩算的目的，大大提高了算量的效率。
3.內置清單規範，智能形成完善的清單報表
招標方的關鍵是算準量，並且能夠準確描述所包含的項目特徵和主要工作內容，這對招標方清單項目的嚴謹性有很重要的意義。對清單項的描述是否清晰，直接影響招標方的工程量風險。軟件與清單緊密結合，完全按照清單規範設計，對每一實體即時選定對應的清單項目，並自動生成有12位編碼的報表，而且可以包含相關的所有項目特徵和工作內容。
這樣即可將工程量與清單聯繫起來，彙總得到標準的符合規範要求的工程量清單表。它既是招標方招標檔案中不可缺少的部分，也是招標方組價的基礎。
4.完全匯入設計院CAD圖紙，不用畫圖而直接算量
圖形算量軟件顧名思義是靠圖形來算量的，所以必須將圖形繪製到軟件中，纔會計算出量，可是畫圖畢竟也需要時間，如果對軟件操作不熟練，時間也不會短，那麼有沒有快速的導圖辦法呢？
軟件處理方式：軟件可以實現匯入CAD設計檔案，如果能得到設計院的CAD檔案，只需將檔案匯入，軟件即可快速識別出檔案中的圖形，將圖紙檔案中的數據轉換成算量的模型，構件屬性和圖形位置一併讀入。快速完成牆、門窗、柱、樑等最多、最難畫的幾類構件的繪製，大大地提高了工作效率。
5.直接匯入清單工程量
軟件同時提供多種方案代碼，在複覈招標方提供的清單量的同時計算投標方自己的施工方案。投標方可將清單工程量匯入，在定義構件屬性的同時複覈招標方提供的清單工程量，並對每一個清單項按實際的施工方案匹配相應的消耗量定額，按照兩種規則同時計算定額施工方案量和清單工程量，一圖兩算。
6.軟件在計算複雜的工程量時更顯優勢
房間的裝修一直是手工計算中最複雜的，地面、牆面、天棚面、踢腳線、牆裙、吊頂、要計算的量太多太多。而且塊料、抹灰計算的規則又各有不同。柱、樑的位置，門窗立樘位置，直接影響各項抹灰量。此外還會有獨立柱，附牆柱的單獨裝修，多層吊頂，局部地面、天棚的裝修，以及單牆的獨特裝修等等。如果軟件能夠很好地解決整體裝修的問題，所有量得全，細部量算得準，確實會給預算人員省去不少重複勞動。
還有很多預算員最怕算基礎，尤其遇到有地下室或高低不平的情況。因爲基礎裏的構件是很多的，條基、滿基、柱、牆、樑一點也不比地上部分少，底標高又不同，每個構件都要計算相互間的扣減，計算起來是相當麻煩的。但以上問題應用算量軟件來解決就很輕鬆、很方便。
（1）房間裝修計算。利用畫好的牆、樑、板、柱的形狀和位置自動形成房間，所有房間的`內部裝修量利用內置的規則扣減，自動計算，只要輸入裝修房間命令（點下鼠標），任何房間的複雜裝修都將一次性計算完畢。
（2）基礎計算。基礎層設定了層高，所有構件設定了底標高，軟件就會按實際位置及高度根據規則扣減。對於條基、柱基等難算的量可將一層的牆柱複製下來，依據位置形成條基、柱基，截面形狀可以從軟件內置的圖形庫中選取。對於土方工程量，軟件會自動完成計算。由於構件繁多，不在同一高度引起的基礎計算難題在軟件中將不復存在。
綜上所述，用軟件算量可以利用建築物本身的整體關聯性，和計算機運算優勢結合快速地計算所有的工程量，如應用佈置、複製、批量修改、工程合併等多種軟件功能，可以多人協同工作。再加上深入的清單專業知識，明確的清單形成流程，將清單和算量緊密得結合起來，在畫圖的同時形成清單格式，匯入組價軟件，直接進入到套價、收費程序，可方便地計算出清單和標底。同時，算量軟件的報表可將工程量構件、樓層、位置逐步細分輸出，方便覈對查找。計價軟件輔助生成分部分項工程費、措施費、其他項目費和整個報價的表格，並將報表進行完善。一個工程一個檔案，所有工程數據全可標註在軟件中，算到哪，開啟工程一目瞭然。工程轉移、另存、管理方便安全，由此讓複雜的算量工作變得更加準確、清晰、簡單、高效，最大限度地解決了算量難的問題。
計算機輔助工程論文2
摘要：本文介紹了CA精密鑄工藝。重點闡述了計算機輔助工程，包括三維CAD、凝固過程數值模擬等在精密鑄件研製過程中的應用。IDEAS可以方便地進行三維設計或逆向工程，獲得三維模型，然後透過快速成型技術，能迅速得到鑄造原型;用ProCast對鑄件的澆注工藝進行模擬，以優化澆注參數，消除鑄造缺陷。
關鍵詞：CA精密鑄造計算機輔助工程
1引言：
精密鑄造是用可溶(熔)性一次模型使鑄件成型的方法。精密鑄造的最大優點是表面光潔，尺寸精確，而缺點是工藝過程複雜，生產週期長，影響鑄件質量的因素多，生產中對材料和工藝要求很嚴[1]。在生產過程中，模具設計和製造佔很長的週期。一個複雜薄壁件模具的設計和製造可能需一年或更長的時間。隨着世界工業的進步和人們生活水平的提高，產品的研發週期越來越短，設計要求響應時間短。特別是結構設計需做些修改時，前期的模具製造費用和製造工期都白白地浪費了。因而模具設計和製造成爲新產品開發的瓶頸。計算機輔助工程的發展，使得傳統產業與新技術的融合成爲可能。三維CAD可以把設計從畫圖板中解放出來，大大簡化了設計者的設計過程，減少出錯的機率。並且隨着快速成型(RP)技術，特別是激光選區燒結工藝(SLS)的發展[2,3,4]，三維模型可以透過RP設備，快速轉變成精密鑄造所需的原型，打破了模具設計的瓶頸。另外在傳統鑄造中，開發一個新的鑄件，工藝定型需透過多次試驗，反覆摸索，最後根據多種試驗方案的澆鑄結果，選擇出能夠滿足設計要求的鑄造工藝方案。多次的試鑄要花費很多的人力、物力和財力。採用凝固過程數值模擬，可以指導澆注工藝參數優化，預測缺陷數量及位置，有效地提高鑄件成品率。CA精密鑄造技術就是將計算機輔助工程應用到精密鑄造過程中，並結合其他先進的鑄造技術，以高質量、低成本、短週期來完成複雜產品的研發和試製。目前，利用CA精鑄技術，已完成多種航天、航空、兵器等關鍵部件的試製，取得滿意的效果。
2材料與實驗方法
CA精鑄可應用於不鏽鋼、耐熱鋼、高溫合金、鋁合金等多種合金，CA精鑄工藝流程見圖1。三維模型可採用IDEAS、UGII、PROE等三維設計軟件進行設計，工藝結構和模型轉換採用MagicRp進行處理和修復，在AFSMZ320自動成型系統上進行原型製作，採用熔體浸潤進行原型表面處理，凝固過程數值模擬採用PROCAST和有限差分軟件進行計算。
3CA精密鑄造工藝的關鍵問題及相關技術討論
近年來，與CA精鑄技術相關的三維CAD設計、反求工程、快速成型、澆注系統CAD、鑄造過程數值模擬(CPS)以及特種鑄造等單體技術取得了長足的進步，這些成就的取得爲集成化的CA精鑄技術的形成奠定了基礎，促進了CA精鑄技術的迅猛發展和應用。爲了使各單體技術成功地用於CA精鑄，必須消除彼此之間的介面，將這些技術有機地結合起來。從而在產品開發中做到真正意義上的先進設計+先進材料+先進製造。
3.1三維模型的生成與電子文檔交換
如何得到部件精確的電子數據模型，是CA精鑄至關重要的第一步。隨着三維CAD軟件、逆向工程等技術的發展，這項工作變得簡單而且迅捷。在此主要介紹利用IDEAS進行實體建模和數據轉換的過程。IDEAS9集成了三維建模與逆向工程建模模組。透過MasterModeler模組可以得到複雜模型(見圖2)，既可以進行全幾何約束的參數化設計，又可進行任意幾何與工程約束的自由創新設計;曲面設計提供了包括變量掃掠、邊界曲面等多種自由曲面的造型功能。逆向工程Freeform可將數字化儀採集的點雲資訊進行處理，創建出曲線和曲面，進行設計，曲面生成後可直接生成RPM用檔案，也可傳回主建模模組進行處理(見圖4)。實體檔案生成後需轉變成STL檔案(見圖3)以作爲RP設備的輸入。轉換過程應注意選擇成型設備名稱，通常選用SLA500，三角片輸出精度在0.005~0.01之間。採用MagicRp處理時應注意乘上25.4，得到實際設計尺寸。
3.2凝固過程的數值模擬
3.2.1凝固過程的數值模擬原理
鑄造是一個液態金屬充填型腔、並在其中凝固和冷卻的過程，其中包含了許多對鑄件質量產生影響的複雜現象。實際生產中往往靠經驗評價一個工藝是否可行。對一個鑄件而言，工藝定型需透過多次試驗，反覆摸索，最後根據多種試驗方案的澆鑄結果，選擇出能夠滿足設計要求的鑄造工藝方案。多次的試鑄要花費很多的人力、物力和財力。
鑄造過程雖然很複雜，偶然因素很多，但仍遵循基本科學理論，如流體力學、傳熱學、金屬凝固、固體力學等。這樣，鑄造過程可以抽象成求解液態金屬流動、凝固及溫度變化的問題，就是要在給定的初始條件和邊界條件下，求解付立葉熱傳導方程、彈塑性方程。計算機技術的發展，使得求解物理過程的數值解成爲可能。應用計算機數值模擬，可對極其複雜的鑄造過程進行定量的描述。
透過數學物理方法抽象，鑄造過程可表徵成幾類方程的耦合：
1熱能守恆方程： 2連續性方程： 3動量方程： 常用的數值模擬方法主要是有限差分法、有限元法。有限元差分法數學模型簡單，推導簡單易於理解，佔用內存較少。但計算精度一般，當鑄件具有複雜邊界形狀時，誤差較大，應力分析時需將差分網格轉換成有限元網格進行計算。有限元法技術根據變分原理對單元進行計算，然後進行單元總體合成，模擬精度高，可解決形狀複雜的鑄件問題。無論採用什麼數值方法，鑄造過程的數值模擬軟件應包括三個部分：前處理、中間計算和後處理。前處理主要爲中間計算提供鑄件、型殼的幾何資訊;鑄件和型殼的各種物理參數和鑄造工藝資訊。中間計算主要根據鑄造過程設計的物理場，爲數值計算提供計算模型，並根據鑄件質量或缺陷與物理場的關係預測鑄件質量。後處理是指把計算所得結果直觀地以圖形方式表達出來。圖5是鑄造過程的數值模擬系統組成。
鑄造過程流場、溫度場計算的主要目的時就是對鑄件中可能產生的縮孔縮鬆進行預測，優化工藝設計，控制鑄件內部質量。
透過在計算機上進行鑄造過程的模擬，可以得到各個階段鑄件溫度場、流場、應力場的分佈，預測缺陷的產生和位置。對多種工藝方案實施對比，選擇最優工藝，能大幅提高產品質量，提高產品成品率。
3.2.2鑄造過程數值模擬軟件[5]
經過多年的研究和開發，世界上已有一大批商品化的鑄造過程數值模擬軟件，表明這項技術已經趨於成熟。這些軟件大都可以對砂型鑄造、金屬型鑄造、精密鑄造和壓力鑄造等工藝進行溫度場、應力場和流場的數值模擬，可預測鑄件的縮孔、疏鬆、裂紋、變形等缺陷和鑄件各部位的纖維組織、並且與CAD實體模型有數據轉換接口，可將實體檔案用於有限元分析。
ProCAST是目前應用比較成功的鑄造過程模擬軟件。在研製和生產複雜、薄壁鑄件和近淨型鑄件中尤能發揮其作用。是目前唯一能對鑄造過程進行傳熱-流動-應力耦合分析的系統。該軟件主要由八大模組組成：有限元網格剖分，傳熱分析及前後處理，流動分析，應力分析，熱輻射分析，顯微組織分析，電磁感應分析，反向求解等。
它能夠模擬鑄造過程中絕大多數問題和物理現象。在對技術充型過程的分析方面，能提供考慮氣體、過濾、高壓、旋轉等對鑄件充型的影響，能構模擬出消失模鑄造、低壓鑄造、離心鑄造等幾乎所有鑄造工藝的充型過程，並對注塑、壓蠟模和壓制粉末材料等的充型過程進行模擬。ProCAST能對熱傳導、對流和熱輻射三類傳熱問題進行求解，尤其透過“灰體淨輻射法”模型，使得它更擅長解決精鑄尤其是單晶鑄造問題。應力方面採用彈塑性和粘塑性模型，使其具有分析鑄件應力、變形的能力。
對鑄件進行分析時，簡單的模型網格可以直接在ProCAST生成。複雜模型可以由IDEAS等軟件生成，劃分網格後輸出*通用交換檔案，該檔案應帶有節點和單元資訊。Meshcast模組讀入網格檔案後輸出四面體單元用於前處理。PreCast對模型進行材料、介面傳熱、邊界條件、澆注速度等參量進行定義，最後由ProCAST模組完成計算。
應用IDEAS與ProCAST，我們對某發動機部件進行了凝固過程模擬。該部件由於有一個方向尺寸較薄，澆注過程中極易發生裂紋與變形，透過模擬，對澆注系統結構進行了優化，減少應力集中，防止變形和開裂，取得明顯的效果。
結論：
1.計算機輔助工程與精密鑄造結合而成的CA精密鑄造技術具有很強的通用性，可以縮短研製週期，節約開發成本;
S與RPOCAST的配合，可以對複雜件進行鑄造過程數值模擬;
3.計算機凝固模擬技術可用於複雜件的澆注系統設計和優化，並能較爲準確的預測缺陷及其位置、變形開裂傾向，用於指導澆注系統的優化。