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图3.1 CATIA软件零件设计界面
3.2 CATIA V5版本的特点
CATIA V5版本是IBM和达索系统公司长期以来在为数字化企业服务过程中不断探索的结晶。围绕数字化产品和电子商务集成概念进行系统结构设计的CATIA V5版本，可为数字化企业建立一个针对产品整个开发过程的工作环境。在这个环境中，可以对产品开发过程的各个方面进行仿真，并能够实现工程人员和非工程人员之间的电子通信。产品整个开发过程包括概念设计、详细设计、工程分析、成品定义和制造乃至成品在整个生命周期中的使用和文护。CATIA V5版本具有以下特点：
1.重新构造的新一代体系结构
为确保CATIA产品系列的发展，CATIA V5新的体系结构突破传统的设计技术，采用了新一代的技术和标准，可快速地适应企业的业务发展需求，使客户具有更大的竞争优势。
2.支持不同应用层次的可扩充性
CATIA V5对于开发过程、功能和硬件平台可以进行灵活的搭配组合，可为产品开发链中的每个专业成员配置最合理的解决方案。允许任意配置的解决方案可满足从最小的供货商到最大的跨国公司的需要。
3.与NT和UNIX硬件平台的独立性
CATIAV5是在Windows NT平台和UNIX平台上开发完成的，并在所有所支持的硬件平台上具有统一的数据、功能、版本发放日期、操作环境和应用支持。CATIA V5在Windows平台的应用可使设计师更加简便地同办公应用系统共享数据；而UNIX平台上NT风格的用户界面，可使用户在UNIX平台上高效地处理复杂的工作。
4.专用知识的捕捉和重复使用
CATIA V5结合了显式知识规则的优点，可在设计过程中交互式捕捉设计意图，定义产品的性能和变化。隐式的经验知识变成了显式的专用知识，提高了设计的自动化程度，降低了设计错误的风险。
5.给现存客户平稳升级
CATIA V4和V5具有兼容性，两个系统可并行使用。对于现有的CATIA V4用户，V5年引领他们迈向NT世界。对于新的 CATIA V5客户，可充分利用CATIA V4成熟的后续应用产品，组成一个完整的产品开发环境。
3.3有限元技术及软件介绍
有限元法初创于20世纪中期，随着计算机技术和计算方法的发展，在计算力学和计算工程领域里，有限元法己成为最有效的计算方法，它几乎可以解决所有连续介质和场的问题。经过半个世纪的发展，以及一大批有限元辅助软件被不断推出，有限元法已成为结构分析中最为成功的方法，被研究机构和人员广泛使用，它强大的解决大型科学和工程问题的能力，取得了巨大的经济和社会效益。有限元法(FEM：Finite Element Method)是将连续体离散为有限个单元然后再将它们集合而成，这些单元之间通过有限的几个节点连接，亦即用有限个单元的集合来代替原来具有无限个自由度的连续体。由于有限单元法可以对连续体自由的分割，节点的数量也可以控制，它可适用于任意复杂的几何形状和不同的边界条件，应用范围较广。单元的类型多种多样，例如线、面和实体或称为一文、二文和三文等单元。单元的边界由节点进行分割，单元之间通过节点连接，并承受一定的载荷，这样就组成了有限单元集合体。此外，通过设置一个简单的位移函数来对每一单元进行控制，近似模拟其位移分布规律，最后利用虚功位移原理对每个单元的平衡方程求解，即是建立了单元节点力和节点位移之间的关系。最后把所有单元的平衡方程集合起来，就可建立整个物体的平衡方程组。对整个平衡方程组施加边界约束条件后，解此方程组求得节点位移，并计算出各单元的应力。
3.3.1 大型有限元软件ABAQUS
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