本發(fā)明涉及計算機(jī)科學(xué)，尤其涉及一種用于精密零件模型的三維仿真設(shè)計方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的精密零件設(shè)計方法通常無法充分考慮零件在多種復(fù)雜工況下的表現(xiàn)。在真實使用環(huán)境中，精密零件不僅受到單一物理力場的作用，還常常面臨多個物理場的耦合作用，這導(dǎo)致了設(shè)計和實際性能之間的差距。依賴傳統(tǒng)設(shè)計方法，往往難以全面預(yù)測零件在復(fù)雜工況下的真實表現(xiàn)，甚至遺漏一些潛在的設(shè)計缺陷，導(dǎo)致最終產(chǎn)品的可靠性和安全性不足。傳統(tǒng)的設(shè)計和驗證方法通常依賴大量的原型制作和物理測試，這種方式不僅耗時耗力，而且成本高昂。在傳統(tǒng)的設(shè)計流程中，通常需要通過多次迭代的物理試驗來驗證設(shè)計是否滿足預(yù)期要求，而每一次試驗都需要消耗大量的資源和時間。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于此，本發(fā)明有必要提供一種用于精密零件模型的三維仿真設(shè)計方法及系統(tǒng)，以解決至少一個上述技術(shù)問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，一種用于精密零件模型的三維仿真設(shè)計方法，包括以下步驟：

3、步驟s1：獲取精密零件設(shè)計需求數(shù)據(jù)，基于精密零件設(shè)計需求數(shù)據(jù)進(jìn)行三維幾何模型構(gòu)建，得到精密零件三維幾何模型數(shù)據(jù)；獲取精密零件材料特性參數(shù)，利用精密零件材料特性參數(shù)進(jìn)行材料特性模型構(gòu)建，得到精密零件材料特性模型數(shù)據(jù)；

4、步驟s2：利用精密零件三維幾何模型數(shù)據(jù)及精密零件材料特性模型數(shù)據(jù)進(jìn)行多物理場耦合模型構(gòu)建，得到精密零件多物理場耦合模型；

5、步驟s3：對精密零件多物理場耦合模型進(jìn)行數(shù)值求解，得到多物理場仿真結(jié)果數(shù)據(jù)；對多物理場仿真結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行多物理場分析，并基于多物理場分析結(jié)果進(jìn)行精密零件設(shè)計參數(shù)調(diào)整，得到精密零件設(shè)計參數(shù)；

6、步驟s4：對精密零件設(shè)計參數(shù)進(jìn)行虛擬測試，并將虛擬測試結(jié)果與多物理場仿真結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，基于對比分析結(jié)果對精密零件多物理場耦合模型進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，得到校準(zhǔn)精密零件多物理場耦合模型；

7、步驟s5：基于校準(zhǔn)精密零件多物理場耦合模型進(jìn)行可靠性及安全裕度評估，并基于可靠性及安全裕度評估結(jié)果對精密零件設(shè)計參數(shù)進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，得到精密零件優(yōu)化設(shè)計參數(shù)；

8、步驟s6：利用校準(zhǔn)精密零件多物理場耦合模型對精密零件優(yōu)化設(shè)計參數(shù)進(jìn)行仿真模擬，生成精密零件仿真分析報告。

9、本發(fā)明通過對精密零件的幾何和材料屬性進(jìn)行詳細(xì)建模，為后續(xù)的多物理場耦合分析奠定了堅實基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，利用數(shù)值求解方法對多物理場耦合模型進(jìn)行仿真計算，得到精密零件在實際工況下的仿真結(jié)果數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)方法中的物理原型測試相比，數(shù)值仿真能夠更高效地預(yù)測零件的性能，節(jié)省了大量的原型制作和物理測試所需的時間和成本。通過虛擬測試和對比分析，能夠進(jìn)一步驗證仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性，并對設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化。這一過程能夠在早期發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的問題，并進(jìn)行調(diào)整，從而避免了物理測試中的重復(fù)工作和多次迭代，減少了資源消耗。通過對設(shè)計參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，精密零件能夠在保證性能的同時降低成本和開發(fā)周期。通過可靠性和安全裕度評估，確保設(shè)計在極限工況下的穩(wěn)定性。通過多次的仿真分析和校準(zhǔn)，能夠有效提升零件設(shè)計的穩(wěn)健性，確保其在實際應(yīng)用中的高效運行。通過生成精密零件仿真分析報告，提供了詳細(xì)的數(shù)據(jù)支持，為產(chǎn)品的開發(fā)、生產(chǎn)和后期維護(hù)提供了重要依據(jù)。

10、優(yōu)選地，本發(fā)明還提供一種用于精密零件模型的三維仿真設(shè)計系統(tǒng)，用于執(zhí)行上述的用于精密零件模型的三維仿真設(shè)計方法，所述用于精密零件模型的三維仿真設(shè)計系統(tǒng)包括：

11、精密零件模型創(chuàng)建模塊，用于基于精密零件設(shè)計需求數(shù)據(jù)進(jìn)行三維幾何模型構(gòu)建，得到精密零件三維幾何模型數(shù)據(jù)；獲取精密零件材料特性參數(shù)，利用精密零件材料特性參數(shù)進(jìn)行材料特性模型構(gòu)建，得到精密零件材料特性模型數(shù)據(jù)；

12、多物理場耦合模塊，用于利用精密零件三維幾何模型數(shù)據(jù)及精密零件材料特性模型數(shù)據(jù)進(jìn)行多物理場耦合模型構(gòu)建，得到精密零件多物理場耦合模型；

13、仿真分析與優(yōu)化模塊，用于對精密零件多物理場耦合模型進(jìn)行數(shù)值求解，得到多物理場仿真結(jié)果數(shù)據(jù)；對多物理場仿真結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行多物理場分析，并基于多物理場分析結(jié)果進(jìn)行精密零件設(shè)計參數(shù)調(diào)整，得到精密零件設(shè)計參數(shù)；

14、虛擬驗證與校準(zhǔn)模塊，用于對精密零件設(shè)計參數(shù)進(jìn)行虛擬測試，并將虛擬測試結(jié)果與多物理場仿真結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，基于對比分析結(jié)果對精密零件多物理場耦合模型進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，得到校準(zhǔn)精密零件多物理場耦合模型；

15、可靠性與安全性評估模塊，用于基于校準(zhǔn)精密零件多物理場耦合模型進(jìn)行可靠性及安全裕度評估，并基于可靠性及安全裕度評估結(jié)果對精密零件設(shè)計參數(shù)進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，得到精密零件優(yōu)化設(shè)計參數(shù)；

16、仿真報告生成模塊，用于利用校準(zhǔn)精密零件多物理場耦合模型對精密零件優(yōu)化設(shè)計參數(shù)進(jìn)行仿真模擬，生成精密零件仿真分析報告。

17、本發(fā)明通過基于精密零件設(shè)計需求數(shù)據(jù)構(gòu)建三維幾何模型，能夠精確表達(dá)精密零件的形狀和尺寸，確保設(shè)計數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。通過獲取并利用精密零件材料特性參數(shù)，構(gòu)建了材料特性模型，使得材料的物理、力學(xué)性質(zhì)得到精確模擬，從而為后續(xù)的仿真分析提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。這一模塊為后續(xù)的多物理場耦合模型和仿真分析奠定了堅實的基礎(chǔ)。利用精密零件的三維幾何模型數(shù)據(jù)和材料特性模型數(shù)據(jù)，構(gòu)建了多物理場耦合模型，實現(xiàn)了不同物理場之間的交互和耦合。這一模塊能夠準(zhǔn)確反映精密零件在不同工況下的物理行為，確保仿真結(jié)果的全面性和高效性，幫助模擬零件在實際應(yīng)用中的表現(xiàn)。對多物理場耦合模型進(jìn)行數(shù)值求解，生成精密零件的仿真結(jié)果數(shù)據(jù)，能夠準(zhǔn)確預(yù)測零件在不同條件下的性能表現(xiàn)。通過對仿真結(jié)果進(jìn)行多物理場分析，可以及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題，進(jìn)而調(diào)整精密零件的設(shè)計參數(shù)。此過程能有效提高零件的設(shè)計質(zhì)量，確保其性能滿足實際應(yīng)用的需求。利用虛擬測試與多物理場仿真結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，驗證仿真模型的準(zhǔn)確性，并根據(jù)分析結(jié)果優(yōu)化多物理場耦合模型的參數(shù)。通過此模塊，能夠提高模型的預(yù)測精度，確保設(shè)計的可靠性，為后續(xù)的優(yōu)化工作提供科學(xué)依據(jù)。該模塊為精密零件設(shè)計提供了強(qiáng)有力的驗證手段，保證了設(shè)計的正確性和合理性?；谛?zhǔn)后的多物理場耦合模型，進(jìn)行精密零件的可靠性和安全裕度評估。通過對極限工況下的安全裕度計算和可靠性分析，能夠評估精密零件在實際使用過程中的風(fēng)險，并根據(jù)評估結(jié)果對設(shè)計參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。這一模塊幫助確保設(shè)計的零件在使用過程中具有較高的安全性和穩(wěn)定性。利用優(yōu)化后的設(shè)計參數(shù)對精密零件進(jìn)行仿真模擬，生成詳細(xì)的仿真分析報告。報告將提供精密零件在優(yōu)化設(shè)計后性能表現(xiàn)和各項技術(shù)指標(biāo)的詳細(xì)分析結(jié)果，為工程師和決策者提供準(zhǔn)確的設(shè)計依據(jù)。此模塊為整個設(shè)計流程提供了結(jié)果匯總和評估工具，使得設(shè)計團(tuán)隊能夠明確地評估設(shè)計優(yōu)化的效果和改進(jìn)空間。

技術(shù)特征：

1.一種用于精密零件模型的三維仿真設(shè)計方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于精密零件模型的三維仿真設(shè)計方法，其特征在于，步驟s1包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于精密零件模型的三維仿真設(shè)計方法，其特征在于，步驟s2包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于精密零件模型的三維仿真設(shè)計方法，其特征在于，步驟s3包括以下步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于精密零件模型的三維仿真設(shè)計方法，其特征在于，步驟s31包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于精密零件模型的三維仿真設(shè)計方法，其特征在于，步驟s4包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于精密零件模型的三維仿真設(shè)計方法，其特征在于，步驟s43包括以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于精密零件模型的三維仿真設(shè)計方法，其特征在于，步驟s5包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于精密零件模型的三維仿真設(shè)計方法，其特征在于，步驟s6包括以下步驟：

10.一種用于精密零件模型的三維仿真設(shè)計系統(tǒng)，其特征在于，用于執(zhí)行如權(quán)利要求1所述的用于精密零件模型的三維仿真設(shè)計方法，所述用于精密零件模型的三維仿真設(shè)計系統(tǒng)包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及計算機(jī)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于精密零件模型的三維仿真設(shè)計方法及系統(tǒng)。該方法包括以下步驟：獲取精密零件設(shè)計需求數(shù)據(jù)，基于精密零件設(shè)計需求數(shù)據(jù)進(jìn)行三維幾何模型構(gòu)建，得到精密零件三維幾何模型數(shù)據(jù)；獲取精密零件材料特性參數(shù)，利用精密零件材料特性參數(shù)進(jìn)行材料特性模型構(gòu)建，得到精密零件材料特性模型數(shù)據(jù)；利用精密零件三維幾何模型數(shù)據(jù)及精密零件材料特性模型數(shù)據(jù)進(jìn)行多物理場耦合模型構(gòu)建，得到精密零件多物理場耦合模型。本發(fā)明通過精確構(gòu)建三維幾何模型、多物理場耦合分析、優(yōu)化設(shè)計調(diào)整、虛擬測試與模型優(yōu)化、仿真模擬生成報告，提高了精密零件設(shè)計的準(zhǔn)確性及可靠性，有效降低了實際生產(chǎn)風(fēng)險。

技術(shù)研發(fā)人員：李偉,陳瑞杰,張桐,吳飛翔,唐黎明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳市正工精密五金塑膠有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15