传统的AE软件需要客户预先购买并进行内部部署后才能推广应用。近年来,随着Internet和电子商务的迅猛发展,一种部署软件应用的新模式:应用服务提供商(ApplicationServiceProvider,ASP)得到了迅速的发展。在这种模式下,客户无需购买预先打包的软件进行内部部署,而是将应用软件及相关的客户数据集中部署在提供服务的ASP端,客户通过Internet租用服务,随时随地地远程管理应用模块或与应用软件包交互。这种ASP应用模式可以为软件应用企业带来诸多好处,主要表现在:节省企业在建设IT系统时的大笔投资;减轻企业在IT人才方面的压力;ASP服务的收费模式非常灵活,减轻了中小企业的资金负担;降低企业的培训成本;减轻了应用系统的后续维修与升级问题;ASP服务能为企业提供更好的环境,企业可以享受更高水平的服务。
基于上述软件应用技术的新发展,文章构造了一个基于=eb的远程塑料注射成型AE系统,该系统可以作为ASP服务器端软件,为推广应用注射成型AE提供了一条新途径。
2塑料注射成型CAE远程模拟系统2.1塑料注射成型CAE模拟bookmark1塑料注射成型的流动属于非牛顿、非等温、自由移动边界的流动问题(4)腔半壁厚,u,为,方向的速度,",%T为其在壁厚方向的速度平均。
传统的塑料注射成型充填模拟软件都是采用基于“中性层”模型(Middle-Plane)的有限元/有限差分方法。所谓中性层是假想的位于模具型腔和型芯中间的层面,其模拟过程如所示。基于这种型腔模型的CAE软件在应用中具有很大的局限性,主要表现在:(1)CAE软件的使用人员必须理解中性层的概念,用户直接由产品模型构造中性层感到困难;(2)独立开发的CAE系统造型功能往往很差,依据模腔的CAD模型自动生成中性层模型又十分困难,这极大地妨碍了CAE软件的推广和普及;免,设计效率因此大打折扣,CAD、CAE的集成也不可能实现。
考虑到上述的不足,作者创造性地引入型腔的表面模型取代中性层模型,这一创新使得由现行的模具设计CAD系统产生的型腔模型可以直接应用于CAE软件,突破了原有软件的建模瓶颈,其模拟过程如所示,相应的详细算法见基金项目:国家自然科学基金资助项目(编号= 19由-于爵统支持多里户d主服务还:提供了用户数据的保密8形式1激发一个程序接收用户提交的数据文件。bookmark11 2.2系统框架基于Web的远程塑料注射成型CAE系统的总体结构如所示,图中的各模块相对独立,可在不同的平台开发,各模块之间的交互通过一组预先定义的通讯信息来完成。基于这种消息传递机制,分布在局域网(LA5)上的各模块共同协作,象传统的单一机器上的系统一样构成一个整体运作。数值计算作为模拟系统的核心功能,占整个模拟过程的绝大部分时间,在该系统中分布着多个相同的数值计算模块,当用户的数量增长并超过某一阀值时,系统动态地追加这些模块,相反,如果用户数减至某一阀值,系统会自动释放某些模拟模块以备他用,这样既提高了系统的响应性能,又不降低资源的利用率。
2.3系统构造如所示的塑料注射成型CAE模拟远程系统分成如下几部分:主服务器、任务规划器、图形产生器、模拟单元和用户界面。
2.3.1主服务器主服务器充当系统的中心控制器。如所示,主服务器提供与客户端的Internet连接,它实际上是一个基于Java的过程,允许多用户并行在线操作。由于服务器端的硬件资源总是有限的,所以主服务器允许系统管理者自由调整并行连接的最大数量。一旦与客户端建立了连接,主服务器便发出指令给图形产生器,由图形产生器根据指令和用户提交的几何模型文件生成并返回GIF格式的图形(如所示)。用户选择浇口和设置工艺参数后,主服务器便注册此任务并将其发送给任务规划器等待处理。另外,主服务器还接收来自模拟单元的模拟分析结果数据,并自动给远程用户发送E-mail告知所提交的模拟工作己完成。由于有限元的数值模拟是十分费时的工作,根据零件的复杂程度,可能需要几分钟到几个小时,因此,主服务器允许用户查看所提交任务的状态,估算需等待的时间。机制,同时要保持每一组数据的完整性,事实上,每一个用户必须在系统内注册以获得一个用户ID和密码,系统所产生的每一个数据都标识了用户ID和任务ID. 2.3.2任务规划器任务规划器负责分配任务,创建并管理主服务器所提交的任务队列,该队列米用先到先服务(first-come-first-serve)的原则。任务规划器的另一主要目的是平衡所有模拟单元的工作负荷以保证每一任务的平均响应时间最短,负荷分配的基本方式为:任务规划器为每一个模拟单元设置一个状态信号,“忙”或模拟单元处理完任务后发送消息给规划器,规划器将其状态重设为空闲,如果所有的模拟单元都处于忙状态,规划器进入等待状态。
2.3.3模拟单元模拟单元是一个基于Java的程序,主要包含两个部分:一个部分负责同主服务器通讯,另一部分负责驱动、控制本机上的数值计算程序,基于计算效率的考虑,本机上的数值计算程序米用C++语言开发。
2.3.4图形产生器图形产生器的主要功能是根据远程用户所提交的数据文件产生GIF格式的产品几何图形,另一方面,图形产生器同时还根据模拟单元所产生的结果数据文件产生GIF格式的模拟结果等值线图或阴影图。系统的主服务器负责向用户发送所生成的图形。
2.3.5用户界面基于浏览器的用户界面应该具有以下功能:用户可以提交需要上载的制品图形文件。
提供一个窗口以显示所有从服务器发出的图形(包括制品几何图形、分析结果图形),当然,系统还应提供一些控件(如按钮、编辑框和选择列表等),以便用户对图形进行缩放、平移、旋转等操作。
应能自动保存所接受的所有图形文件,以便用户由某一视点重新浏览时无需重新产生图形和下载。
应该提供一个子窗口供用户选择塑料材料牌号和设置工艺参数。
根据零件复杂程度,系统完成一个模拟任务可能需要几分钟到几小时。因此系统应能在分析结束时自动向用户发送邮件。
为了满足上述需求,文章采用JavaJDK来开发基于浏览器的用户界面(如所示)。然而,由于安全方面的原因,Javaapplet不能进入客户端的本地文件系统,因此,这里采用2.4系统应用步骤基于上述系统的塑料注射成型充填模拟过程分为如下三步:前处理。首先由用户提供零件几何模型的STL格式文件,目前的主流CAD软件(如UG、IDEAS、PrE、AutCAD等)都可输出这种格式,该零件的几何模型的GIF格式文件将显示在客户端的一个基于Javaapplet的窗口,用户可以缩放、平移、旋转该零件以选择浇口(塑料注入位置)。另外,用户还需完成一个基于Web的数据表,包括选择塑料材料的品种牌号和设置各种成型工艺参数(如注射时间、注射温度、模具温度等)。
数值计算。服务器端获取上述数据后,就可进行数值计算了,这个过程几乎没有人机交互。
后处理。分析完成后,将产生一组结果数据。客户可以浏览分析结果(如流动前沿、压力分布、温度分布等)的GIF格式的等值线图或阴影图,同时还会获得一个超文本格式的分析报告。
3原型系统的实现3.1硬件平台当前文章的原型系统仅仅包括5台机器,安装LINUX或WinT操作系统,一台配置为128MBGAM和IntelCPUPentium 450MHz的机器作为主服务器和任务规划器,为了获得流畅的图形信息,配备256MBGAM和IntelCPUPentium800MHz的机器充当图形产生器,另外3台配置IntelPentium 733MHzCPU的机器充当三个模拟单元。
3.2),首先必须注册以便获得帐号和口令。用户提交几何模型数据文件后,系统显示该零件的几何图形以便用户设置浇口,然后定义工艺参数。上述前处理完成后,系统便进入注射成型CAE模拟,模拟结果由模拟单元发回主服务器后,系统将自动发出一个E-mail消息。由于图形产生器生成GIF格式图形所占用的CPU时间很少,图形更新的式,允许用户在线操作图形,根据该测试结果,大部分的GIF格式的图形小于200K(800*600分辨率),通常只需要0.5秒CEGET内的远程用户就能在客户端获得图形,非CEGET用户可能需要较长的时间,然而,这种延时并不妨碍用户平滑地操作系统。
4结论该文构造了一个高性能的基于Web的远程塑料注射成型模拟系统,该系统给用户提供了一个无需维护、易于使用的ITGTET上的CAE工具,该工具的基本特征是客户无需安装任何软件就能应用CAE系统。同时,系统结合多台机器来完成计算任务,因此在多用户环境中可以高效快速地响应。如果将系统的数值计算算法设为并行算法X13Y,可将一个完整的计算任务分解在多台机器上同时运行,这样一来,在多用户环境中,虽然每一个任务的总体处理时间没有变化,每一个任务的平均响应时间将大大减少,因此,系统的性能可望优于传统的模拟系统。同时,系统的构造方法也适用于其它CAE系统。
对模具设计生产企业而言,通过ASP应用CAE软件还具有其独到的适宜性,主要表现在/模具设计生产企业多属中小企业,CAE软件并非其核心业务,但应用CAE软件对提高产品质量、减少试修模费用与时间具有十分重要的意义,企业应用CAE技术势在必行。
CAE软件一般采用有限元、有限差分、边界元等数值方法,其计算与数据量相当可观,需要配备高性能的计算机;同时由于软件技术含量高,其价格也相对昂贵。十分适合应用ASP技术。
CAE软件分析将生成海量数据,一般是通过等值线/阴影图的方式将结果显示在屏幕上,一般设计人员很难根据这些数据的分布判定成型质量并进行修正,ASP可以为企业提供主动参与式专家服务,指导做出分析报告。
CAE软件的交互操作相对较少,在目前Internet带宽还十分有限的情况下,比较切实可行。
实际上,ASP模式的核心理念是实现从产品到服务的重心转移,包括注意力的转移,即软件不再以销售为主要目的、以服务为增值形式,相反,而是以提供服务增值和解决方案为主要价值取向,销售成为一种辅助的方式。
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