Catia,Ug,Cero設計軟體工作站解決方案

07-24

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主要內容

當今飛機三維設計具有三維可視、多部門協同設計等特點，CAD軟體創建三維模型達到了逼真相片級效果，常規圖形工作站面對複雜圖形計算受到挑戰，本文對全三維飛機設計的主要因素--三維模型特點進行了分析，給出用於協作時代，超大規模三維模型設計的工作站、伺服器硬體配置方案，本文主要內容：

（一）高性能圖形工作站、存儲是飛機協同設計製造重要保證

（二）飛機三維模型特點與工作站硬體配置分析

（三） CATIA飛機設計工作站、伺服器硬體配置方案

3.1 大型三維建模工作站配置推薦

3.2 大型裝配設計工作站配置推薦

3.3 超高解析度沉浸式工作站配置推薦

3.4 協同設計產品數據管理伺服器配置推薦

引子

大型飛機產品結構極其複雜，氣動外形要求嚴格、設計不斷修改、產品構型眾多、零件材料和形狀各異、內部結構複雜、空間緊湊、各類系統布置密集以及零組件數量巨大等特點

，另外協作單位幾千家，整個設計體現全三維參數化、協作式、關聯設計，三維軟體設計（CATIA、UG、PTC Creo等）具有全方位、功能豐富、可視化等，作為軟體運行平台---圖形工作站性能表現變得至關重要

（一）高性能圖形工作站是飛機設計製造重要利器

飛機設計軟體從過去的二維設計、三維設計、參數化三維設計、參數化可視化三維設計，到現在的協同式全三維可視參數化設計，這個變化是因為產品開發周在不斷縮短和設計模型要求精細、嚴格和高精度

從方案設計、初步設計、詳細設計、逆向設計、虛擬裝配、數字樣機和虛擬製造，每個環節都實現了100%的數字化，軟體也變得功能豐富無所不能，三維模型的反覆修改和相應參數不斷自動變更，以及藉助計算機的虛擬現實技術，實現產品完美三維展示

因此，在飛機設計製造的所有環節，三維模型流暢的展現（轉動、縮放等）是飛機設計基本保證，現在模型比過去越來越逼真，工作站硬體性能要求更高已經成為必備

（二）三維建模主要計算特點分析

(1) 飛機三維模型數據結構、存儲、調用

首先三維設計中-三維模型，它貫穿整個設計與製造所有環節，飛機設計製造的數字化描述的體現，一個完整的三維數據模型不是簡單的幾何圖形，是所有幾何信息和非幾何製造信息的集合體，它包含了3個要素：

第一個是產品生命周期的不同階段屬性信息和特徵的集成；

第二個是產品屬性信息及形狀、特徵、尺寸、公差能夠數字化表達、處理和轉換；

第三個因素就是集成化的模型應該在分散式環境下管理，便於協同設計，三維實體模型能夠作為生產製造過程中的唯一依據

複雜的三維模型文件的存儲，肯定是由多個不同類屬性文件組成，存儲結構複雜、數據量大，從硬碟調到內存，將數據解壓縮到內存，同時實時數據的模型還原，通過計算機CPU和圖卡，展現出近似實物模型的三維模型，這個過程中，圖形工作站的CPU和GPU計算速度、硬碟存儲IO都很高要求

（2）CPU-三維建模演算法最關鍵要素

在概念方案、初步設計、詳細設計、虛擬裝配、數字化樣機、虛擬製造和高端可視化各個環節，要對飛機關鍵配件的三維模型展現和診斷、分析，另外逼真的三維模型幫助創意設計師、設計工作室和工程部門可以在優化其產品方面協同工作，以達到審美和工程目的

屏幕展現近乎實物樣品---高精度三維可視模型，是通過建模演算法和虛擬技術實現，建模方式主要有實體建模、曲面建模、網格建模，飛機設計主要軟體 CATIA V5/V6、西門子NX、PTC Creo，建模功能強大，支持設計各個階段主流建模方式

為了讓三維模型達到逼真的實物效果，離不開高精度的曲面建模演算法，涉及曲面相交時繁雜的數學計算，精度高模型其計算量幾何級變大（從G0，G1，G2到G3），此外還要進行諸如布光、跟光等更為複雜的運算，通常這個計算是單核模式，CPU比過去承擔更重的計算任務，CPU頻率高對複雜、精緻三維模型流暢移動、旋轉操作影響極大

（3）圖形生成與模型卡頓原因

計算機在屏幕將圖形展現出來，是由CPU和顯卡共同完成的，CPU主要承擔三維模型幾何頂點數據的計算，供顯卡生成圖形，顯卡拿到這些數據，生成幾何三角形，再著色和紋理貼圖，圖形就這麼生成出來，所有這些數據在內存里，圖形顯示數據在顯存里