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随着信息技术和计算机技术的不断发展，进一步提高了计算机辅助软件的可靠性，促进了计算机辅助技术在设计和研发流程中的广泛应用，有效节省了成本，缩短了研发周期，强化企业的综合竞争实力。但是部分企业在实际设计工作中，往往只采用单一的辅助设计软件，难以将各软件的优势加以联合，导致企业缺乏竞争力、设计力和创新力。因此，在包装机械设计中联合应用计算机辅助设计软件对企业的长远发展具有重要的意义。
1计算机辅助设计软件概述
（1）优势。
计算机辅助设计软件主要包括Optistruct、Ansys和Pro/E这三个部分。对于Optistruct软件而言，其作为hyperworks软件中的重要部分，设有快速准确的有限元求解器，能够对模块进行优化分析和设计。用户可以利用Optistruct软件中的边界类型、载荷、属性以及材料等，优化线性屈曲、模态、频率和静态等。同时借助该软件的尺寸和拓扑优化等功能优化结构时，可以在图形上利用不同的颜色直观表示出可优化去除或可加强和保留的部分，其中红色显示为可保留部分；绿色和蓝色显示为可优化去除部分。Optistruct软件作为一种应用软件，其能够优化结构，因此在结构优化方面备受企业的重视。Ansys软件作为一种辅助设计软件，其具有仿真和有限元分析功能，能够对部分较为简单的结构直接进行建模，如梁结构、板件和杆件等。但是在实际的生产过程中，由于零部件较为复杂，Ansys建模无法有效满足其实际需求，必须要以专业的Pro/E软件为基础进行三维建模，在此基础上导入Ansys，从而进行有限元仿真分析。Ansys软件与Optistruct软件相比较而言，其能够将结构的数值大小、变形分布以及应力进行直观准确地反映，更侧重于有限元仿真分析。Pro/E作为一种绘图软件，其三维建模功能极为强大，能够对不同常规性的三维实体加以快速生成。一般而言，如果结构零件的外形相对较为复杂，则可以利用Pro/E软件的各种专业命令，使各种类型不规则的三维实体模型在界面内生成。
（2）联合分析流程。
计算机辅助设计软件在实际设计和研发过程中，往往需要不断循环验证和设计，从而实现最优解。在包装机械设计中联合应用Optistruct、Ansys和Pro/E软件，将会使开发的周期加以缩短，保证最优解结构的准确性和可靠性。三者在设计中的联合应用流程图如下图。首先利用Pro/E软件进行三维建模，促使实体模型加以快速生成，并借助Ansys软件进行有限元仿真分析，从而得出该模型的变形云图和应力分布云图，对2项最大值加以求解，便于结构的优化。其次利用Optistruct软件导入三维模型初始结构，并对结构加以优化，以此得出可优化区域的密度云图，并在此基础上利用Pro/E软件，对优化模型三维图加以建立。最后对Ansys再次导入加以验证，并将设计结构优化前后的应变和应力加以比较，从而确定最优解。
2包装机械设计中计算机辅助设计软件的应用价值
（1）应用实例。
以易拉罐的包装生产为例，在对原材料加以运送时多采用真空吸盘托架，一是利用Pro/E软件对三维实体模型加以建立；二是利用Ansys软件导入三维模型，从而进行有限元仿真分析，并对材料的荷载、定义边界约束条件、网格划分和属性进行合理设置；三是在Optistruct软件中导入模型，优化分析结构，有效定义优化方法和属性，合理设置材料，科学划分网格，并对目标和约束载荷加以优化，从而对结构进行分析求解。四是将优化模型三维实体图建立在Pro/E软件中，并在Ansys导入优化模型，从而进行有限元仿真分析。五是对托架结构优化前后的参数进行比较分析，当满足应变和应力条件且具有明显的优化效果时，则可将其确定为最优解。对于托架结构而言，其优化前的最大应变为0.916673mm，最大应力为222.742MPa；优化后的最大应变为0.384901mm，最大应力为181.787MPa；优化前后的最大应变减小了0.531772mm（58%），最大应力减小了40.955MPa（18.4%）。
（2）应用价值。
将计算机辅助设计软件联合应用于包装机械设计中，其能够有效保证Pro/E与Ansys和Optistruct之间的数据传送。Pro/E与Ansys进行数据传送时，能够利用初始图形交换标准（IGES）格式，在不同的辅助设计软件中交换数据。同时设计人员能够利用Pro/E对三维实体模型加以建立，并对IGES格式加以选择保存，使其能够导入Ansys。这样能够几何修复和拓扑修复结构的进行部分，有效得出优化的几何模型，保证有限元仿真分析的顺利实施。当然，在导入的过程中，也可以采用IGES格式，但是要想对三维图形的效果和数据进行完整保证，确保结构分析优化的准确性，应采取直接式数据传送的方式。
3结语
综上所述，Optistruct软件主要是对结构的优化加以突出，Ansys软件的有限元仿真分析功能十分强大，而Pro/E软件则是对三维建模的绘制较为侧重。将Optistruct、Ansys和Pro/E软件联合应用于包装机械设计中，能够有效保证数据之间的传送，减少结构的最大变形和最大应力，促进结构的优化。
作者：孙瑞 单位：陇东学院信息工程学院