35、全面了解CAD及相关设计分析软件

全面解析CAD及设计分析软件

seed

于 2025-10-29 14:35:12 发布

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分类专栏：掌握AutoCAD的必经之路文章标签： CAD AutoCAD MicroStation

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全面了解CAD及相关设计分析软件

1. 其他CAD软件介绍

此外，还有RealCAD、VectorWorks（原MiniCad）、IntelliCAD、Form Z和Rhino等CAD应用，其中Form Z和Rhino常用于建模和可视化。

2. CAD及相关概念

CAD（Computer Aided Design） ：即计算机辅助设计，是使用计算机进行设计的通用术语，也指允许在制造前在计算机上设计、工程和测试产品的软件家族。可用于2D绘图（如AutoCAD）或3D参数化实体建模，后者常用于航空航天、机械、汽车和海军工程领域，相关软件有CATIA、NX、Pro - Engineer、IronCAD和SolidWorks等。
FEA（Finite Element Analysis） ：有限元分析，用于结构和应力分析、测试热性能等，相关软件有NASTRAN、ALGOR、ANSYS等。
CFD（Computational Fluid Dynamics） ：计算流体动力学，用于模拟物体周围和内部的流体流动，预测空气动力学和水动力学性能，相关软件有Fluent、Flow 3 - D等。
CAM（Computer Aided Manufacturing） ：计算机辅助制造，将设计从计算机转移到车间制造原型，相关软件有Mastercam、FastCAM等。
CAE（Computer Aided Engineering） ：计算机辅助工程，严格定义是利用信息技术支持工程师进行分析、模拟、设计、制造、规划、诊断和修复等任务。现在指从一个平台完成所有这些任务的能力。

下面用mermaid流程图展示产品设计、测试和制造的传统流程：

graph LR
    A[设计（如CATIA）] --> B[FEA测试（如NASTRAN）]
    B --> C[CFD测试（如Fluent）]
    C --> D[制造（如Mastercam）]

3. 高端CAD/CAM/CAE PLM软件

软件名称	官网	特点	版本	适用企业
CATIA	www.3ds.com	世界领先的CAD/CAM/CAE软件，最初为法国达索公司的幻影战斗机项目开发，现为波音等公司常用。已发展为完整的PLM解决方案，是行业标准，但较复杂，用户友好性一般。	CATIA V6 R2010	航空航天、汽车、海军设计
NX	www.ugs.com	由原UGS公司推出的CAD/CAM/CAE PLM软件，融合了Unigraphics和I - DEAS软件，现由西门子AG拥有。	NX 6	通用汽车、劳斯莱斯等
Pro/Engineer	www.ptc.com	历史上具有重要意义，1988年引入参数化建模概念，改变了CAD行业。用户通过构建特征列表来创建模型，可修改、重新排序或删除特征来改变模型。	Pro/E Wildfire 5.0	-

4. 中高端CAD/CAM/CAE产品

软件名称	官网	特点	版本
SolidWorks	www.solidworks.com	达索公司的中高端CAD/CAM/CAE产品，作为主要CAD软件的低成本竞争对手，功能丰富，在小型设计公司中广受欢迎。	SolidWorks 2008
Inventor	www.autodesk.com	AutoCAD制造商推出的用于实体建模和设计的中高端产品，最初是中低端产品，现已成为SolidWorks甚至Pro/Engineer的主要竞争对手。	Inventor 2010
IronCAD	www.ironcad.com	中高端市场的软件，近年来因用户友好性和直观的3D设计方法而获得市场份额。	IronCAD 10
Solid Edge	www.solidedge.com	原UGS公司（现西门子AG）的中高端产品，在成本和功能上与SolidWorks相当。	Solid Edge V20

5. FEA和CFD主要软件

软件名称	官网	特点	版本
NASTRAN	www.NEiNastran.com	最初为NASA开发的开源代码，用于航空航天领域的结构分析。纯形式是有限元分析求解器，不能创建自己的模型或网格，开发者添加了前后处理器。	NEiNastran V9
ANSYS	www.ansys.com	用于结构、热、CFD、声学和电磁模拟的主要FEA产品。	-
ALGOR	www.algor.com	用于结构、热、CFD、声学和电磁模拟的主要FEA产品。	-
Fluent	www.Fluent.com	CFD软件的行业标准，占据约40%的市场份额。导入几何图形、创建网格和边界条件，使用Navier - Stokes方程求解各种流体流动。	Fluent 6.3

6. CNC/G - Code

CNC/G - Code即计算机数控代码，由CAM软件创建，供CNC机器读取。G - Code已有数十年历史，最初由熟练的机械师根据要制造的部件几何形状编写，现在仍可手动编写。大多数行以“G”开头，描述CNC机器在加工过程中的功能，经过练习可通过阅读代码大致想象出制造的部件。

7. AutoCAD文件扩展名

7.1 AutoCAD主要扩展名

扩展名	含义	说明
.BAK	备份文件	每次保存绘图时创建和更新（需在选项对话框中开启设置），与主DWG文件同名，可在原DWG文件丢失时重命名为有效的DWG文件。
.DWF	设计网页格式文件	用于在线查看绘图或使用DWF查看器查看，可与无AutoCAD的人共享文件，只允许查看不允许修改，与Adobe PDF竞争。
.DWG	绘图文件格式	AutoCAD著名的绘图文件扩展名，许多Autodesk其他软件产品和一些竞争对手软件可读取，版本间格式有内部编程变化，但对大多数用户不可见。
.DWT	绘图模板	AutoCAD的模板格式，本质是DWG文件，用于避免项目间重复设置步骤。
.DXF	绘图交换格式	通用文件格式，用于不同CAD软件间的数据交换，AutoCAD绘图保存为DXF后理论上可被大多数其他设计软件读取。

7.2 AutoCAD次要扩展名

.ac$：AutoCAD崩溃时生成的临时文件，AutoCAD未运行时可删除。
.ctb：设置笔和线宽时创建的颜色表文件。
.cui：可自定义用户界面文件，用于更改菜单和工具栏。
.err：AutoCAD崩溃时生成的错误文件，可删除。
.las：可导入/导出的图层状态文件。
.lin：线型定义文件，可修改和扩展。
.lsp：LISP文件，用于修改、自定义和自动化AutoCAD以扩展其功能。
.pat：填充定义文件，可修改和扩展。
.pgp：包含可自定义命令快捷键的程序参数文件。
.scr：用于自动化的脚本文件。
.sv$：自动保存功能的临时文件，自动保存开启时出现，崩溃时保留，可重命名为DWG或删除。

7.3 其他软件扩展名

扩展名	含义
.ai	Adobe Illustrator文件
.bmp	位图，一种使用像素的图像文件格式
.doc	MS Word文件（也包括WordPerfect和WordStar）
.dgn	MicroStation文件扩展名，可打开原生DWG文件
.eps	封装PostScript文件
.jpg	JPEG图像文件，常用于摄影图像压缩
.pdf	Adobe Acrobat文件扩展名，安装Acrobat后可将AutoCAD绘图打印为PDF
.ppt	MS PowerPoint文件扩展名
.psd	Photoshop文件扩展名
.vsd	MS Visio绘图文件扩展名，是简单流行的“拖放式”CAD软件，可接受AutoCAD文件
.xls	MS Excel文件扩展名

这些文件扩展名在使用AutoCAD及相关软件时经常会遇到，了解它们有助于更好地进行文件管理和协作。

全面了解CAD及相关设计分析软件

8. 各软件优势与挑战分析

9. 软件选择建议

根据不同的使用场景和需求，选择合适的CAD及相关软件至关重要。以下是一些选择建议的mermaid流程图：

graph LR
    A[使用场景] -->|建筑设计| B[ArchiCAD、TurboCAD、SolidWorks、Inventor]
    A -->|土木工程| C[MicroStation、AutoCAD]
    A -->|航空航天、汽车、海军设计| D[CATIA、NX、Pro/Engineer]
    A -->|小型设计公司| E[SolidWorks、IronCAD、Solid Edge]
    A -->|有限元分析| F[NASTRAN、ANSYS、ALGOR]
    A -->|计算流体动力学| G[Fluent]
    A -->|计算机辅助制造| H[Mastercam、FastCAM]

建筑设计 ：如果注重对象间的参数关系和3D过渡，ArchiCAD是不错的选择；对于预算有限且需要一定功能的小型项目，TurboCAD可考虑；而SolidWorks和Inventor在功能和成本上有较好的平衡，适用于不同规模的建筑设计公司。
土木工程 ：MicroStation因历史原因在该领域广泛使用，其处理外部参照的能力很适合大型土木工程；AutoCAD作为市场领导者，也有大量的土木工程用户。
航空航天、汽车、海军设计 ：CATIA是行业标准，能提供完整的PLM解决方案；NX融合多种技术，被众多知名企业采用；Pro/Engineer的参数化建模概念在复杂设计中优势明显。
小型设计公司 ：SolidWorks以低成本和丰富功能受到欢迎；IronCAD的用户友好性和直观设计方法吸引了很多新手；Solid Edge在成本和功能上与SolidWorks相当。
有限元分析 ：NASTRAN是经典的求解器，适用于航空航天领域；ANSYS和ALGOR功能全面，可进行多种类型的模拟分析。
计算流体动力学 ：Fluent是行业标准，占据约40%的市场份额，其求解能力和广泛应用使其成为首选。
计算机辅助制造 ：Mastercam是全球领先的CAM软件，FastCAM也有其独特的优势，可根据具体需求选择。

10. 未来发展趋势

随着科技的不断进步，CAD及相关设计分析软件也在不断发展。以下是一些可能的发展趋势：
- 集成化 ：未来的软件可能会将CAD、CAM、CAE等功能更紧密地集成在一起，实现从设计到制造的一站式解决方案，减少数据在不同软件间传输的损失和错误。
- 智能化 ：引入人工智能和机器学习技术，软件可以自动优化设计方案、预测性能、进行故障诊断等，提高设计效率和质量。
- 云化：基于云计算的软件服务将越来越普及，用户可以通过互联网随时随地访问和使用软件，减少本地硬件的投入和维护成本。
- 虚拟现实和增强现实（VR/AR） ：在设计过程中应用VR/AR技术，让设计师更直观地感受和交互设计作品，提高设计的准确性和创新性。

11. 总结

CAD及相关设计分析软件在工程设计、制造等领域发挥着重要作用。不同的软件有其各自的特点和适用场景，了解这些软件的功能、文件扩展名、优势和挑战等信息，有助于用户根据自身需求选择合适的软件。同时，关注软件的未来发展趋势，能够帮助企业和个人在不断变化的技术环境中保持竞争力。在实际应用中，还需要不断学习和实践，以充分发挥软件的潜力，提高工作效率和质量。

希望通过本文的介绍，能让读者对CAD及相关软件有更全面的了解，在工作和学习中做出更明智的选择。

总之，无论是专业的工程师还是初学者，都应该不断探索和掌握这些软件，以适应日益发展的工程设计和制造需求。