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运用ANSYS Workbench快速优化设计

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发表于 2010-9-13 22:22:00 | 显示全部楼层 |阅读模式

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SolidWorks是一个优秀的、应用广泛的3D设计软件,尤其在大装配体方面使用了独特的技术来优化系统性能。本文给出几种改善SolidWorks装配体性能的方法,在相同的系统条件下,能够提高软件的可操作性,进而提高设计效率。  " K6 H$ g* Q/ Q/ B4 J; I

  众所周知,大多数3D设计软件在使用过程中都会出现这样的情况,随着装配零件数量和复杂度增加,软件对系统资源的需求就相对增加,系统的可操作性就会下降。造成这种状况的原因有两种:一是计算机系统硬件配置不足,二是没有合理使用装配技术。本文对这两种情况进行分析并提出相应的解决方案。 

" X/ _: o$ Y* |: e, F

   一、计算机系统配置不足的解决方案 

4 K, }8 k5 @9 X- c6 p5 q

  SolidWorks使用过程中,计算机硬件配置不足是导致系统性能下降的直接原因,其中CPU 、内存、显卡的影响最大。如果计算机系统内存不足,Windows就自动启用虚拟内存,由于虚拟内存位于硬盘,造成系统内存与硬盘频繁交换数据,导致系统性能急剧下降;CPU性能过低时,延长运算时间,导致系统响应时间过长;显卡性能不佳时引起视图更新慢,移动模型时出现停顿现象,并导致CPU占用率增加。 

, u# M& f5 M4 Y0 i4 d0 [

  运行SolidWorks的计算机推荐以下配置方案: 

' V1 D1 [- X/ `; Z4 z

  CPU:奔腾Ⅱ以上 

! x7 D4 w/ @$ Q/ ^; ^9 ^- t

  内存:小零件或装配体(少于300个特征或少于1000个零件),内存最少为512M;大零件或装配体(大于1000个特征或2500个零件),内存需要1G或更多;虚拟内存一般设为物理内存的2倍。 

9 ? ~& f7 D6 B6 b- ]

  显卡:支持OpenGL的独立显卡(避免采用集成显卡),显存最好大于64M。 

0 E/ _" ^6 S) r& f) U8 X! H

  对于现有的计算机,使用以下方法分析系统瓶颈,有针对性地升级计算机。 

( P( T, ^! H$ Y* H/ a; |

  (1)在SolidWorks使用过程中启动Windows任务管理器,在性能页,如果CPU的占用率经常在100%,那么系统瓶颈就在CPU或显卡,建议升级CPU或显卡;如果系统内存大部分被占用,虚拟内存使用量又很大,操作过程中硬盘灯频繁闪烁,这说明系统瓶颈在内存,建议扩大内存。以笔者的个人计算机为例:如图1包含2500个立方体的装配体,CPU利用率正常,内存偏低,系统操作性能有些下降。如图2包含10000个立方体的装配体,CPU利用率100%,物理内存不够,启动了虚拟内存,此时系统操作性能急剧下降,无法正常进行设计工作。

; \+ x% u* R! E/ R0 T4 ^' W7 U

3 }% v3 A$ {; p9 f4 o

图1 包含2500个立方体的装配体

( E6 D D2 k# \. t" L0 }

5 C8 M2 A5 D1 R0 s# ], m0 ~

图2 包含10000个立方体的装配体

0 D- O2 {: i( T: E& Y* ^; c. X

  (2)使用SolidWorks RX(性能诊断)工具测试您的计算机系统是否满足SolidWorks的需求,该工具得出更加详细的诊断结果和建议。如图3 SolidWorks Rx诊断报告,SolidWorks2006版以上软件包含该工具。

! P+ k i4 ~2 \+ ? z

- X+ ?; J1 e, o: p) p0 X) ~

图3 SolidWorks Rx诊断报告

$ P' d$ r) g [' q: |/ r

  二、合理使用装配技术提高系统性能的解决方案 

4 B* H. {3 R' d) r3 I0 {

  1.轻化零部件 

$ \" d" ^, C) b4 H

  在SolidWorks装配体中,零部件有多种状态,分别是:还原、轻化、压缩、隐藏。不同状态的零部件占用不同的系统资源。零部件的各种状态定义如下: 

/ m6 t7 F; B- G

  还原状态:零部件的模型信息完全装入内存; 

/ a$ D; o2 ]2 Y$ u

  轻化状态:零部件的模型信息部分装入内存,只在需要时才装入内存并参与运算; 

4 @7 ]5 C0 B* m, d& _ V( |9 |- a

  压缩状态:零部件的模型信息暂时从内存中清除,零件功能不再可用也不参与运算; 

* H1 J' ]* Q+ j- T- j( A

  隐藏状态:零部件的模型信息完全装入内存,但是零部件不可见。 

" M1 s5 m9 r' c4 ]9 h5 ~- f9 q. ~

  零部件在各种状态下的性能比较如表1:

- M5 f K7 m# j) d; x2 \

/ a' g4 P4 `7 E; J

表1 零部件各种状态下的性能比较 

+ O- H9 y4 r$ C4 n! i# R- A

  零部件占用系统资源越多,系统总体性能下降就越多。通过表1得出,轻化零部件使装入和重建模型的速度加快;压缩零部件不仅加快装入和重建模型的速度,还加快了显示性能;隐藏零部件加快显示性能,但不能改变装入和重建模型的速度。通过综合使用不同的零部件状态,设计人员能获得更高的装配体性能。 

9 } p. s# }/ e# \; N' O

  2.使用简化零部件 

* ^+ c0 o5 J# U, t4 v) w! W; S

  零部件大都带有装配体不必要的模型信息,如装饰性圆角、倒角、部分孔、凹槽和凸台等。如果零部件把这些信息带入装配体内,就会占用部分资源,降低系统性能。设计人员通过创建零部件的简化配置,压缩不必要的信息(如图4所示),简化零件资源消耗,装入/重建模型时的速度就会更快。另外,装配使用简化零部件后,选择和浏览模型就更加容易,设计工程图时,也不会显示不必要的细节。

% r) w' `9 x! C5 [

( {4 q# Z1 Y& D, D0 c

图4

6 I i$ N! g: l( L4 s2 Q G( `0 Z

  3.使用装配体配置 

3 ^5 v" f( E1 A3 W# S

  装配体设计过程中,设计人员一般针对装配体某个模块进行集中操作。如图5的电控柜,设计人员分别设计电容、熔断器、柜门、铜牌等模块。设计铜牌时,熔断器、柜门和开关等与铜牌没有任何关联,它们的存在不仅降低系统性能,还会干扰设计人员的视线。所以设计铜牌时,设计人员通过压缩熔断器、柜门等不相关的零部件,就能明显提高插入和重建模型的速度。图5中 a)、b)、c)分别给出未简化、简化和使用装配体配置的三种图例,分析如下:

% j- v, E8 o% B* k( f: C

  (1)图5 a)所示的未简化配置图例,装配体中显示很多细节。如:立柱上的孔等,这样会消耗大量系统资源,导致插入/重建模型速度慢,显示速度慢,拖动模型时出现明显的停顿现象。 

* C4 y9 {& G/ F% A8 ^

  (2)图5 b)所示的使用零部件简化配置图例,零部件的很多细节都不显示也不参与运算。这样插入/重建模型速度明显提高,显示速度明显的改善,拖动模型时基本没有出现停顿现象。 

% c! g' Y; S+ P3 B

  (3)图5 c)所示的使用装配体配置图例,在设计铜牌时,使用装配体配置,压缩掉不必要的零部件,并使用简化配置,使插入/重建模型速度大大提高,显示的速度也有很大的提高,拖动时不再出现停顿现象。 

! c$ h. n8 G& V( K

  综上所述,可以得出:同等条件下,使用装配体配置得到的系统性能优于使用简化零部件的性能,使用简化零部件得到的系统性能优于未使用简化零部件的性能。 

5 @2 A1 W( Z v% P+ l% k- |) e

  设计人员根据装配体的功能模块,分别创建装配体配置。设计时根据需要切换到相应的配置,这样与在整个装配体内设计相比,局部设计能大大提高系统的性能。

7 z( a3 O# a4 \ V

& X1 y4 l G+ j& ~

图5

r v' j/ a' j+ K/ M$ J& N D( }

  4.使用子装配体 

+ a1 V8 c, {' D3 l9 N! |

  装配体设计中,部分设计人员在单个装配体内装入大量零件,而不使用子装配体,使单个装配体内同层零件过多导致以下问题: 

2 e! S/ R" [6 f, p2 C( o/ B

  (1)插入/重建模型速度慢:同层零件过多,每插入一个零部件或重建模型时,所有配合关系、几何信息都重新计算,这样就占用大量的系统资源。如果装配体划分为多个子装配体,整体操作时,就不计算子装配体内的配合和几何信息,使计算量大大减少,提高系统性。 

4 Y! Q. H- {$ W& [8 g4 n& ?8 X- Q2 f

  (2)查找指定配合困难:如果同层零件过多,配合数量会更多,这样就很难在其中找到指定配合。一旦配合出现错误,分析和更改就十分困难。按模块划分子装配体,错误就被限制在子装配体内,分析查找错误就会更容易。 

( G2 i9 x! ~0 N: H

  (3)查找零件困难:如果装配体内零件过多,那么要查找指定零件就变得十分困难。把零件划分到不同子装配体,按树型结构查找就方便得多。 

0 C( |; Y& ~4 y; Q# `

  所以设计装配体时,按照功能模块划分子装配体,这样整体结构就更加清晰,更改和排查错误更方便,同时也缩短插入和重建模型的时间,挺高系统性能。 

1 E: f$ l5 n8 n+ w8 Y8 D" g$ Q- Y8 {: V

  5.使用大装配体选项 

0 K/ R, v# F4 A3 v" x/ M; S3 N r

  SolidWorks对于大装配体设计作了大量的优化。通过使用选项中的“大装配体选项”就可以优化软件的系统设置,提高大装配体的性能。当大型装配体模式打开时,以下选项在其各自系统选项页或工具栏中不可使用(变为灰色),并且如表2所述自动设定。当大型装配体模式关闭时,选项返回到其先前设定。

, l9 ~9 B; T- t! c- S. y! X

9 ]5 E* c3 U# C. d* ?

表2大装配状态下的系统选项设置 

( Q: ?& w6 a. p9 G

  三、结束语 

* _6 K9 m3 {+ \# j3 w T H

  通过升级计算机硬件可以直接提高系统的性能,通过合理使用装配体技术可以在一定条件下获得最佳的系统性能,综合使用以上方法能以最小的代价提高设计的效率。

e: Y: Z7 r" x. G( S2 t. v" B
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