最适合CAE分析的CAD文件格式是什么？

 对于众多从事仿真分析的工程师们而言，处理类型繁多的CAD文件是非常常见的事情。与此同时，这也带来了非常多的麻烦，因此不同类型的CAD文件会导致许多不兼容的情况发生，比如同一个文件，在Abaqus中可以顺利打开，而到了midasNFX中却出现了错误。

 对于这种情况，会大大拖慢我们的工程进度，耗费我们大量的时间与精力去处理。因此，如何高效率地解决这类问题，一直是工程师们关注的重点，今天，有限元科技小编就跟大家分享一下：导入合适的CAD文件格式将提升CAE仿真分析的效率。

 首先，对于出现的各种有关CAD格式的问题，都可以通过系统的分析找到解决办法。一般而言，我们需要在第一步中确定问题出在哪一步，是在分析中的什么环节发生了错误。

 例如，用Abaqus导入一个模型，出现了错误无法导入。发现了问题出在哪一步，我们可以选择用学生版本的Abaqus再去尝试一下，发现可以导入，但模型却丢失了很多部分。

 一般而言，到这一步的时候，已经非常让人头大了。但我们可以通过两次失败尝试得到一个结论：CAD文件存在问题。

 第二步：找出问题的原因

 既然通过几次尝试发现并不是软件出了什么问题，并且导入的模型一部分是高亮，一部分是缺失，我们就需要更多的信息以便分析模型出错的原因。

 有必要说明的是，CAD文件虽然种类很多，但其都是一系列几何图形文件的一种数据保存形式。虽然在可视化界面中，我们可以清晰地了解几何模型的特征，但究其本质，其都是一系列的方程与代码组合而成，非常复杂（一个梁的几何文件，其代码绝不是类似“ABEAM”）。

 对于STEP类型的文件，我们可能知道其代码的一些特征，但也绝不会真的去一行一行检查文本行，去找到底问题出在哪里，那样的话就太耗费时间与精力了。但从所周知，模型文件都是一部分一部分组合而成的，我们可以单独分析其一个模块，这样有目的的分析效率就会高很多。

 例如，在Nastran中，网格与节点的划分如下图所示。首先将节点定义，再通过节点定义单元，再加上属性的ID，这样网格便定义成功。

 不仅是Nastran，众多有限元分析软件的方法都与此类似。通过了解这种方法，有助于我们分析CAD文件无法导入的问题。还是在原先的STEP文件的例子中，我们通过查看发现，其模型中存在NURBS曲线，NURBS曲线的建立方式不同于CAE分析软件，不是基于节点建立的，所以Abaqus这类有限元分析软件无法成功导入模型。

 深圳市有限元科技有限公司是Abaqus软件的一级代理商，并代理国外其他多款cae软件，有限元科技是以工程仿真软件开发为核心，集cae咨询、cae培训、cae软件研发与销售为一体的高科技企业。公司秉承以最高质量的产品和最高质量的服务满足客户的各种需求的服务理念，致力于为客户提供一站式cae整体解决方案，目前已为全国超过500家企业提供cae分析服务。

 总结

 当我们导入或者导出CAD文件时，需要注意：

 这是几维文件：1维、2维还是3维；

 导出方式是什么；

 需要导入的方式有什么。

 就好像几何文件是大象一样，导出的时候会分解为一系列数据文件，导入的时候则又会将数据文件读入从而再建立起“大象”这个模型。

 而现在建模软件种类繁杂，各种领域各种技术方案非常多，因此导出的时候数据文件的兼容性也很难得到一定的保障。

 因此，我们回过头来，想一下NURBS曲线究竟是什么。NURBS曲线大多应用于图像处理类的软件中，比如Maya和3Dstudiomax，是建立复杂可视模型的一个重要组成部分，其全称为www.featech.com.cnNon-uniformrationalB-spline。

 可惜的是，NURBS曲线并不兼容Abaqus，无法在Abaqus中被修改或者删除，在midasNFX中甚至无法打开。

 IGES格式

 IGES是InitialGraphicsExchangeSpecification的缩写，这种格式的CAD文件最早出现于1980年，由美国国家标准局首先命名为NBSIR80-1978，并且是美国空军ICAM计划（1976-1984）中诞生出来的。

 ICAM全称是IntegratedComputerAidedManufacturingwww.featech.com.cn，其目的是为了提高航空航天制造业的工艺水准与研发能力。因此，美国空军迫切需要一个能够自动生成CAD模型的一款软件，IGES格式的CAD文件便由此诞生。

 自1988年以来，为了统一CAD文件格式（美军也遭遇过CAD文件格式不兼容的痛苦经历），美国国防部提出武器系统中所有数字产品与生产制造的信息都必须支持IGES格式，且作为首要的格式提供。因此，可以发现，现有市面上的CAE分析软件大多都支持IGES格式。

 IGES文件由80个字符的ASCII码组成，如下左图所示为模型在可视化界面下的效果图，下右图则是IGES的ASCII码，由上至下一共五个部分：Start/Global/DirectoryEntry/ParameterData/Terminate，这五个部分由五个首字母S，G，D，P，T表示。

 几何图形的数据保存于两个部分，并且格式也有所不同。一部分位于DirectoryEntry中，以固定长度表示，另一部分位于Parameter中，并且为了方便阅读，以逗号作分隔。

 STEP格式

 STEP是StandardfortheExchangeofProductmodeldata的简称，其源自ISO标准，ISO10303是针对计算机-产品解释性语言与数据交换的标准，在3D的CAD模型文件中应用广泛。

 STEP格式的CAD文件最早是在1984年出现的，其目的是为了接替IGES的重任，并且可以将一个产品的所有生产信息集成到一个独立的模型文件中。

 在接下来的几年中，STEP的这一特性得到了广泛的认可和应用，特别是在航空航天、汽车制作、电子设备等产业，得到了极大的关注。

 因此，STEP格式的文件也顺理成章地成为了CAE分析行业的标准格式。但与此同时，STEP格式的文件仍然存在一些弊端，比如他的解释性语句非常生涩、难以理解，其由多种类型的语言组合而成，例如Pascal，ADA和C++。

 PARASOLID格式

 PARASOLID最初是由一家名为ShapeDataLimited的公司开发的几何模型的内核文件，最终由SiemensPLMSoftware购买并开发成统一的CAD文件格式。PARASOLID的开源特性使得其可以被很多公司用来开发三维模型与有限元分析，并且其拥有许多优良特性：布尔运算、特征建模、表面处理、板材建模等等。其最常见的扩展名为.x_t，以及.x_b。

 当然，关于CAD文件的格式，还有许多内容，但文章篇幅有限，不再一一介绍。但文章开头最关键的问题：最适合CAE分析的CAD文件格式是什么呢？答案当然不是“XX是最适合的CAD文件格式”这么简单（遗憾）。因为，就如上文介绍的一些CAD文件格式来看，不同格式的CAD文件之间，存在着巨大的差别，不是在可视化界面下，而是其深层次的解释性语言与逻辑。

 但一般而言，这其中仍然有一个规律存在着，比如大多数的工程CAD文件并不支持如NURBS这类复杂的曲线（图像处理软件中使用的，比如Maya和3DstuidioMax）。为此，可以推荐IGES和STEP这两种格式，因为这两种格式的文件可以被99%的CAE分析软件所认可和读取。除此之外，还有一些软件公司的自家CAD格式（Solidworks，Catia，Inventor，Parasolid），这些格式有利于对特定产品的数据读取，更快、失真更少、空间更节省、更保密，但与此同时，兼容性就会不可避免地有所降低。

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