基于SDAI/AP209的有限元后处理技术研究
摘要
本文研究基于STEP国际标准的SDAI标准数据存取接口和AP209协议，来实现有限元分析本体程序和后处理系统之间的数据交换。讨论了通过SDAI接口，实现AP209格式文件的读入和输出，并用OpenGL对其数据进行可视化和结果查询。本文中论述的技术的最终目的是实现多目标，即能与多个有限元分析本体程序实现连接。
论文第一章概述了国内外CAE技术的过去、现在的研究和应用状况及其未来的发展趋势，并论述了本文的研究目的、意义及主要研究内容和技术路线。
论文第二章简要介绍了STEP标准的发展和现状，及详细说明了SDAI的一些主要内容。作为一种产品全生命周期数据的形式化信息建模工具，STEP的描述语言EXPRESS在本文中得到了简要的陈述。
作者在第三章中阐述了基于SDAI／AP209接口进行有限元后处理的意义，并对有限元分析过程对数据的需求进行了分析，对AP209信息模型的构成进行了详细的分析与介绍。
第四章是基于SDAI／AP209有限元后处理系统的实现部分。该部分介绍了基于SDAI／AP209有限元后处理系统的设计流程图，信息获取及数据处理等内容。
第五章介绍了独立于操作系统的三维图形库OpenGL，以及OpenGL在VC++6.0环境下的MFC图形编程方法和人机交互技术。
论文的第六章介绍了本有限元后处理系统所实现的功能。
最后，在第七章总结了全文的主要研究成果，并展望了未来的研究方向。
The method based on SDAI (Standard Data Access Interface) and AP209 protocol in STEPC Standard for the Exchange of Product Model Data)international standard for data exchanging between the finite element analysis (FEA) program and the post-processing systems is studied in this dissertation. The process of data input and output of AP209 formatted file by SDAI, and visualization of these data by OpenGL are discussed. The aim of technology studied in the paper is to realize multiple targets, i.e. it can connect with several FEA programs.
The history, application and development tendency of CAE are introduced, and the purpose, significance, contents and technical line are given in Chapter 1.
In Chapter 2, the development of STEP standard and the main contents of SDAI are introduced. As an all life cycle information modeling tool for products, EXPRESS-the describe language for STEP is briefly discussed.
The significance of post-processing of FEA based on SDAI/AP209 is put, the requirement of data for the whole process of FEA is analyzed, and the structure of the information model based on AP209 is discussed in great detail in Chapter 3.
Chapter 4 describes the realization of the FEA post-processing system based on SDAI/AP209, introduces the design stream figure and the method to obtain information and treat data.
The OpenGL 3D figure base and MFC figure programming and man-computer interaction method for OpenGL under the VC++6.0 environment are introduced in Chapter 5.
Chapter 6 introduces the function of the developed FEA post-processing system.
Finally, Chapter 7 summarizes the main fruits of the whole study, and gives the prospects for the tendency of the research.
论文第一章概述了国内外CAE技术的过去、现在的研究和应用状况及其未来的发展趋势，并论述了本文的研究目的、意义及主要研究内容和技术路线。
论文第二章简要介绍了STEP标准的发展和现状，及详细说明了SDAI的一些主要内容。作为一种产品全生命周期数据的形式化信息建模工具，STEP的描述语言EXPRESS在本文中得到了简要的陈述。
作者在第三章中阐述了基于SDAI／AP209接口进行有限元后处理的意义，并对有限元分析过程对数据的需求进行了分析，对AP209信息模型的构成进行了详细的分析与介绍。
第四章是基于SDAI／AP209有限元后处理系统的实现部分。该部分介绍了基于SDAI／AP209有限元后处理系统的设计流程图，信息获取及数据处理等内容。
第五章介绍了独立于操作系统的三维图形库OpenGL，以及OpenGL在VC++6.0环境下的MFC图形编程方法和人机交互技术。
论文的第六章介绍了本有限元后处理系统所实现的功能。
最后，在第七章总结了全文的主要研究成果，并展望了未来的研究方向。
The method based on SDAI (Standard Data Access Interface) and AP209 protocol in STEPC Standard for the Exchange of Product Model Data)international standard for data exchanging between the finite element analysis (FEA) program and the post-processing systems is studied in this dissertation. The process of data input and output of AP209 formatted file by SDAI, and visualization of these data by OpenGL are discussed. The aim of technology studied in the paper is to realize multiple targets, i.e. it can connect with several FEA programs.
The history, application and development tendency of CAE are introduced, and the purpose, significance, contents and technical line are given in Chapter 1.
In Chapter 2, the development of STEP standard and the main contents of SDAI are introduced. As an all life cycle information modeling tool for products, EXPRESS-the describe language for STEP is briefly discussed.
The significance of post-processing of FEA based on SDAI/AP209 is put, the requirement of data for the whole process of FEA is analyzed, and the structure of the information model based on AP209 is discussed in great detail in Chapter 3.
Chapter 4 describes the realization of the FEA post-processing system based on SDAI/AP209, introduces the design stream figure and the method to obtain information and treat data.
The OpenGL 3D figure base and MFC figure programming and man-computer interaction method for OpenGL under the VC++6.0 environment are introduced in Chapter 5.
Chapter 6 introduces the function of the developed FEA post-processing system.
Finally, Chapter 7 summarizes the main fruits of the whole study, and gives the prospects for the tendency of the research.
引文
[1] ISO-103 03-1 Industrial Automation and Integration--Product Data Representation and Exchange: Parti : Overview and Fundamental Principles.
[2] ISO-10303-11 Industrial Automation and Integration:Product Data Representation and Exchange--Part 11, Description methods: The EXPRESS language reference manual .
[3] ISO-10303-21 Industrial Automation and Integration--Product Data Representation and Exchange--Part 21, Implementation methods: Clear text encoding of the exchange structure .
[4] ISO-10303-41 Industrial Automation and Integration--Product Data Representation and Exchange--Part 41, Integrated generic resources:-Fundamentals of product description and support .
[5] ISO-10303-42 Industrial Automation and Integration--Product Data Representation and Exchange--Part 42, Integrated generic resources: Geometric and topological representation .
[6] ISO-103 03-43 Industrial Automation and Integration--Product Data Representation and Exchange--Part 43, Integrated generic resources: Representation structures .
[7] ISO-10303-44 Industrial Automation and Integration--Product Data. Representation and Exchange--Part 44, Integrated generic resources: Product structure configuration.
[8] ISO-10303-203 Industrial Automation and Integration--Product Data Representation and Exchange--Part 203, Application protocol: Configuration controlled 3 D designs of mechanical parts and assemblies .
[9] ISO 10303-104 Industrial Automation Systems and Integration?Product Data Representation and Exchange--Part 104:Integrated application resource: Finite element analysis .
[10] ISO 10303-209 Industrial Automation Systems and Integration-Product Data Representation and Exchange--Part 209: Composite and Metallic Structural Analysis and Related Design .
[11] 胡玲凤，《CAD／CAE／CAM／PDM应用分析》，《金属热处理》，2001年10月。
[12] 朱恒山，艾志久，邓家裼，《CAD与CAE集成的研究》，《计算机工程与设 计》，2002年9月。
[13] 周万民，《CAE系统及其新发展》，《信息技术》，2001年第10期。
[14] 崔俊芝，《计算机辅助工程(CAE)的现在和未来》，2000年6月。
[15] 王自勤，《计算机辅助工程(CAE)技术及其应用》，《贵州工业大学学报》(自然科学版)，2001年8月，第30卷第4期，Vol．30 No．4
[16] 严开涛，何钺，《STEP的标准数据存取接口SDAI》，《电脑与信息技术》，1997第二期。
[17] 董洪智，陈关龙，林忠钦，胡轶敏，《数据交换标准在CAD／CAM系统中的应用研究》，《锻压机械》，1998年5月。
[18] 严开涛，邓家提，《STEP集成开发平台》，《计算机工程与应用》，1998年8月。
[19] 倪冬明，童若锋，董金祥，《STEP几何模式实体的实现》，《计算机应用研究》，1999年第七期。
[20] 李建明，孟明辰，徐光，许隆文《SDAI的实现及应用研究》，《机械工业自动化》1996年12月
[21] 严开涛，何钺，《SDAI建模研究》，《计算机辅助设计与图形学学报》，1998年11月。
[22] 黄忠东，杨小虎，董金祥，《SDAI实现中若干关键技术的研究》，《计算机辅助设计与图形学学报》，2001年11月。
[23] 周羽，吴鸿麟，汪嘉春，《基于STEP的通用有限元数据基的构成》，《计算机辅助设计与图形学学报》，1999年5月，Vol．11，No．3。
[24] 黄飚，刘一鹗，《SDAI的实现研究》，《航空学报》，1994年10月。
[25] 王平，李嘉璠，《一种产品数据的图形表达方法——EXPRESS-G》，《计算机辅助设计与制造》，1999年9月
[26] 周憬旻，董金祥，李善平，《在CIMS中支持STEP应用协议的研究与实现》，《计算机工程》，1999年4月，Vol．25，No．4。
[27] 严开涛，邓稼，刘书舟，《SDAI的C++联编及其基于VERSANT的实现》，《计算机辅助设计与图形学学报》，1999年5月。
[28] 严开涛，何钺，邓家提，《关系数据库山SDAI实现的研究》，《计算机工程与科学》，1997年11月。
[29] 蔡长韬，殷国富，陈学斌，倪亚辉，《基于STEP的机械零件CAD／CAPP的集成方法》，机械科学与技术，1999年9月，Vol．18，No．5。
[30] 陈纪兵，杨军，赵有珍，邓家提，《Jave SDAI研究与实现》，《北京航空航天大学学报》，2000年12月。
[31] 张思荣，谭建荣，张家泰，邱长华，《STEP应用协议201工具的研究和开发》，《机械科学与技术》，1999年7月，Vol．18，No．4。
[32] 赵继政，魏生民，杨彭基，《基于Jave的SDAI实现》，《计算机工程与应用》，1993年3月。
[33] 杨志，董金详，寿宇澄，《一种支持SDAI的数据库模式定义语言》，《计算机辅助设计与图形学学报》，1997年7月。
[34] 赵有珍，张彤，刘一鹗，邓家提，《符合SDAI的工程数据管理系统的实现研究》，2000年2月。
[35] 万立，黄金国，王同洋，张新访，《采用标准数据接口SDAI的CAD／CAM系统集成》，《计算机工程》，1996年3月。
[36] 黄忠东，杨小虎，胡天磊，董金祥，《一个开放可扩展的SDAI实现系统》，《计算机学报》，2002年3月。
[37] 天津大学计算机系(300072)刘，《在MFC中使用OpenGL》，《电脑与信息技术》，1999年第四期。
[38] 李敏，蔡伟，孙继银，《用MFC开发OPENGL的三维图形功能》，《航空计算技术》，2000年3月，Vol．30，No．1。
[39] 陶永劲，陈立亮，刘瑞祥，杨宠，《OpenGL技术在铸造CAE前处理模块中的应用》，《特种铸造及有色合金》2001年第6期。
[40] 罗婷，张颖江，陈雯，《利用OpenGL实现有限元后处理》，《湖北工学院学报》，2000年12月。
[41] 谭林森，张帅普，《有限元后处理可视化系统的涉及》，《华中理工大学学报》，1997年7月。
[42] 何东，马新武，《用OpenGL开发有限元可视化后处理系统》，《山东工业大学学报》，2001年2月。
[43] 李超，陈武凡，《微机上的OpenGL的应用研究》，《计算机应用研究》，1999年，第10期。
[44] 谢志鹏，陈锻生，《用OpenGL开发三维交互式虚拟场景》，《计算机应用》，2000年8月，Vol．20，No．8。
[45] 张翔宇，林志勇，华蓓，陈意云，《OpenGL在人脸建模和动画中的应用》，《计算机应用》，2000年8月，Vol．20，No．8。
[46] 张继强，张晋，陈德桂，《Win97下的OpenGL编程方法及应用》，《计算机工程》，1998年8月，Vol．24，No．8。
[47] 林锐，石教英，《基于OpenGL的场景管理、三维交互与用户界面设计》，《计算机应用研究》，2000年第3期。
[48] 张杰，俞娜，《OpenGL融合技术在实体造型中的应用》，《计算机时代》2000年第5期。
[49] 伍铁军，周来水，周儒荣，《用OpenGL实现几何模型真实感图形显示》，《计算机工程应用》，1999年11月。
[50] 关沫，黄有群，《OpenGL实现编程技巧两则》，《沈阳工业大学学报》，2000年8月。
[51] 刘才，高贞彦，彭秀艳，李学忠，《利用OpenGL实现医学图像三维表面重建》，2000年第16卷第1期。
[52] 徐全生，冯艳君，《利用OpenGL实现三维有限元网格图的消隐显示》，《沈阳工业大学学报》，2000年6月，第22卷第3期。
[53] 老虎工作室，吴斌，毕丽蕴，《OpenGL编程实例与技巧》，人民邮电出版社，1999年12月。
[54] 龚志钰、李章政，《材料力学》，《科学出版社》
[55] 陆明万、罗学富，《弹性理论基础》第二版，《清华大学出版社》《施普林格出版社》
[56] 罗婷，张颖江，陈雯《利用OpenGL实现有限元后处理》，《湖北工学院学报》，2000年12月，第15卷第4期，Vol．15No．4
[57] 董金祥、杨小虎，《产品数据表达与交换标准STEP及其应用》，《机械工业出版社》
[58] 孙黎明，李世其，《有限元后处理中的一种快速多等值面面绘制算法》，《武汉纺织工学院学报》，1999年3月。
[59] 孙文理，杨文硕，满志强，《有限元分析后处理中应力与位移显示的算法》，《哈尔滨理工大学学报》，2000年10月。
[60] 刘理，刘土光，张标标，李天匀，《有限元分析后处理程序中的等值面生成算法》，《华中理工大学学报》，1999年7月。
[61] 仲梁维，《三维有限元后处理程序设计》，《微电脑应用》，1997年1月。
[2] ISO-10303-11 Industrial Automation and Integration:Product Data Representation and Exchange--Part 11, Description methods: The EXPRESS language reference manual .
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[4] ISO-10303-41 Industrial Automation and Integration--Product Data Representation and Exchange--Part 41, Integrated generic resources:-Fundamentals of product description and support .
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[7] ISO-10303-44 Industrial Automation and Integration--Product Data. Representation and Exchange--Part 44, Integrated generic resources: Product structure configuration.
[8] ISO-10303-203 Industrial Automation and Integration--Product Data Representation and Exchange--Part 203, Application protocol: Configuration controlled 3 D designs of mechanical parts and assemblies .
[9] ISO 10303-104 Industrial Automation Systems and Integration?Product Data Representation and Exchange--Part 104:Integrated application resource: Finite element analysis .
[10] ISO 10303-209 Industrial Automation Systems and Integration-Product Data Representation and Exchange--Part 209: Composite and Metallic Structural Analysis and Related Design .
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[55] 陆明万、罗学富，《弹性理论基础》第二版，《清华大学出版社》《施普林格出版社》
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