运用ANSYS Workbench快速优化设计

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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。
" y  H" r. N% F) S8 c　　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。
　　　一、计算机系统配置不足的解决方案
" Y% D7 i5 N3 @* E2 R# V　　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。
　　运行SolidWorks的计算机推荐以下配置方案：
　　CPU：奔腾Ⅱ以上
7 T6 e4 }8 Y3 t* B1 x, a　　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。
　　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。
! i- S* n) o8 l; g　　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。
　　(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。
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图1 包含2500个立方体的装配体
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图2 包含10000个立方体的装配体
　　(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。

图3 SolidWorks Rx诊断报告
, D8 L) v0 o) z& e* o1 B* i+ B( F, Q　　二、合理使用装配技术提高系统性能的解决方案
　　1.轻化零部件
　　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：
　　还原状态：零部件的模型信息完全装入内存；
　　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；
) |/ R3 C: y. B/ ?6 s: p8 A3 v$ t　　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；
% c9 ^6 ?$ ^  x7 f* |　　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。
　　零部件在各种状态下的性能比较如表1：
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4 }% d* _3 {) x1 o表1 零部件各种状态下的性能比较
　　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。
! c( h2 Q9 f+ Z6 O. I1 O　　2.使用简化零部件
5 E! R: ~3 c6 ~　　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。

6 w; F$ s# u0 Q) N9 e图4
　　3.使用装配体配置
3 H/ Y7 V7 ^& T# [9 \9 ]; p- M　　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：
  j1 X4 ~8 o1 l) E6 E1 I7 x4 b' t$ ?　　(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。
　　(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。
3 d# l! v; c6 w8 c& [3 O　　(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。
5 v0 m$ m* k4 c& w4 K4 g　　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。
　　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。
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8 a! p' R( v8 i! B# d8 j图5
　　4.使用子装配体
　　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 q' b" N+ R) h7 _, l. ~$ p　　(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 i, T5 C! B& q　　(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。
　　(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。
　　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。
3 ?. _" [5 d6 e4 H% m1 U; ^　　5.使用大装配体选项
　　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。
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% w; {! S# }% R# w% n' N8 ?4 L表2大装配状态下的系统选项设置
　　三、结束语
　　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。
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