本發明公開了一種核電廠支撐鋼結構的CAD/CAE集成方法及系統，其包括CAD系統，用于生成支撐鋼結構的CAD模型；CAD/CAE集成工具，用于搜索CAD模型數據，將CAD模型數據轉換成能被CAE系統識別的命令流；CAE系統，用于接收命令流，并根據命令流重構支撐鋼結構的CAE有限元模型并輸出。本發明中的CAD/CAE集成方法和系統可通過提取CAD模型中的關鍵特征信息，對CAD模型進行拓撲變換，并自動生成CAE軟件能識別的數據格式，最終在CAE軟件中快速重構有限元模型。同時利用PML開發了支撐鋼結構CAD/CAE集成工具，實現了真正意義上的CAD/CAE模型零失真轉換。

技術領域

本發明涉及核電工程設計領域，尤其涉及一種核電廠支撐鋼結構的CAD/CAE集成方法及系統。

背景技術

CAD(即Computer Aided Design，計算機輔助設計)和CAE(即Computer AidedEngineering，計算機輔助工程)軟件是以數字化技術為核心的核電項目工程中必不可少的輔助工具。CAD軟件用于產品設計，CAE軟件用于對產品的性能進行分析和仿真優化。在核電產品的設計過程中，需要對設計專業建立的CAD模型進行有限元分析以驗證其機械性能。為了避免在CAE軟件中重新建模，傳統的CAD/CAE集成方法就是將CAD模型直接導入到CAE軟件中。然而，使用這種傳統的CAD/CAE集成方法進行有限元分析還必須有以下前提：CAD軟件的輸出接口和CAE軟件的輸入接口必須兼容，即有共同的幾何模型數據交換標準，目前應用比較廣泛的數據交換標準有STEP、IGES、DXF、STL等。

而一旦CAD和CAE軟件接口不兼容，則無法進行CAD/CAE的集成應用。例如，在AP1000核電項目的工程鋼結構設計和分析過程中，PDMS(即Plant Design ManagementSystem，工廠設計管理系統)軟件用于工程鋼結構的設計，GT STRUDL(以下簡稱GTS)軟件用于對工程鋼結構的設計進行仿真分析。然而PDMS是一款對外輸出接口很少的設計軟件，僅支持輸出RVM格式和批處理文件，無法輸出GTS軟件能識別的數據格式(例如DXF、CIS/2、STAAD-Pro等)，只能根據設計圖紙在GTS軟件中手動建立有限元模型，不僅在建模質量上存在較大的隱患，而且分析效率低下，在進度上也難以滿足項目的要求。

同時，在傳統的CAD/CAE集成方法(見圖1)中，即便CAD和CAE軟件擁有共同的幾何模型數據交換標準，但由于CAD和CAE軟件在拓撲標識和幾何元素定義方面并不完全一致，在不同系統之間轉換模型時會出現拓撲關系逼近和幾何元素重構。這樣往往會產生模型信息的丟失和冗余，需要耗費大量精力在具有強大有限元前處理功能的軟件中修復模型。即便如此，CAD模型仍不能直接用于有限元分析，還必須事先手動進行幾何特征的簡化、網格的劃分、材料和截面屬性的定義、約束和載荷的施加等一系列的前處理。此外，如果發生設計變更，CAD模型的一點微小變動都可能會導致有限元分析的前處理工作重新進行。

因此，有必要提供一種新的支撐鋼結構，尤其是核電工程支撐鋼結構的CAD/CAE集成方法和系統，以此來解決傳統CAD/CAE集成方法中軟件接口兼容性的問題，使得即使在CAD/CAE軟件的接口不兼容的情況下仍然可以實現CAD/CAE的集成，實現CAD/CAE模型的零失真轉換，極大地提高工程分析驗證環節的工作效率和質量水平。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明提供了一種支撐鋼結構，尤其是核電廠支撐鋼結構的CAD/CAE集成方法和系統，以此來解決傳統CAD/CAE集成方法中軟件接口兼容性的問題，實現CAD/CAE模型零失真轉換，降低核電廠支撐鋼結構有限元建模過程中的人因錯誤風險，保證了支撐鋼結構力學分析的質量，提高支撐鋼結構力學分析的效率。

本發明就上述技術問題而提出的技術方案如下：

一方面，提供一種核電廠支撐鋼結構的CAD/CAE集成方法，包括：