在汽车覆盖件生产行业,为了提高产品的质量,降低开发周期和成本,很多企业都开始尝试采用CAD/CAE协同应用的方式进行产品开发,但这种应用还仅限不同CAD/CAE系统间的简单拼接,集成度不高,不能实现统一并行建模环境和CAD/CAE的无缝集成。因此开发性价比高、能够满足企业用户需要的CAD/CAE无缝集成的系统,将有非常高的实际应用价值及市场潜力。本课题来源于国家自然科学基金项目“面向自主设计的汽车覆盖件成形性快速仿真及工艺优化技术研究”(编号为50575080)和国家“863”计划“基于仿真的汽车零部件可成形性设计与工艺优化”(编号为2006AA04Z140)。主要是在CATIA系统平台上开发具有完整的前后置处理和求解功能的钣金产品设计可成形性仿真系统SFA (Sheet Forming Analysis Environment Based on CATIA)。论文研究了CATIA V5的平台特点和技术特点,分析了CATIA V5基于组件的体系结构及其二次开发的原理、接口、工具、方法、步骤等。论证了CAD/CAE无缝集成的设计思想,并在此基础上完成了系统结构设计、界面设计和接口设计。整个系统分为前置处理、后置处理和求解三个主要模块进行设计,兼顾模块间的独立性和关联性。采用面向对象的方法,完成了程序实现工作,包括:程序框架、数据结构和数据流的实现。重点研究了分析文档、分析特征、域模型、解集等分析模型的数据处理机制。在用户界面实现时,详细说明了交互式应用所涉及的C++对象,同时介绍了文档窗口的创建原理,工厂和工作台的含义和创建步骤,命令和命令头的定制方式。通过L型盒、油底壳、汽车地板等典型零件的实验结果与模拟结果比较,验证了系统的准确性和实用性。相对于其他数值模拟系统而言,SFA具有以下显著特点:具有完整的前后置处理和求解功能,能够进行曲面网格剖分、工艺参数和工艺条件设置、求解计算、后处理物理量云图显示、生成分析报告等。界面风格与CATIA保持一致,操作简单快捷。求解器基于改进的有限元逆算法和DKQ壳单元,可快速精确地分析产品设计过程中的可成形性,预测潜在的成形缺陷。SFA系统与CATIA平台无缝集成,避免了模型格式转换带来的数据损失问题。