工程CAD是计算机辅助设计领域的一个重要分支既具有广泛的应用价值同时又给一些传统的方法和理论带来了挑战分析计算是工程CAD的重要任务之一其目的是对设计模型的可靠性稳定性进行分析验证为后续详细设计提供必要的支持本文在回顾了国内外工程CAD研究现状特别是工厂钢结构及其相关分析计算功能现状以及存在的问题的基础上研究分析了工程物理行为的表示提出工程CAD设计与分析计算的层次化统一模型和以转换系统为主的模型转换方法有效地解决了不同专业之间工程对象几何拓扑以及物理行为的统一表达这些设计问题源于实际工程针对该问题的探索性研究具有重要的理论意义和实用价值具体研究工作如下1针　对工程CAD设计与分析计算的特点提出了层次化结构的统一模型将点线面一体化模型与描述模型属性的链模型相结合解决了几何拓扑与属性的一致性描述以及物理行为的语义表达等复杂建模问题统一模型有效地解决了不同专业之间工程对象几何拓扑以及物理行为的表达以及工程设计阶段的分离等问题2将　链模型应用到弹性体物理量的表示上链模型将物理量与对应的弹性体联系起来通过链模型上定义的运算实现物理量之间的转换这种运算方式不仅简化了分析计算过程中物理量的表示以及转化过程而且兼顾了灵活性与效率3将　核心模型到专业模型的转换系统分为两部分基于拓扑不变性的转换函数集以及基于拓扑属性以及约束转换的规则集高度灵活的转换系统方便了模型之间的转换4研　究了工程设计与分析计算统一建模方法在钢结构设计系统中的应用通过对钢结构模型的拓扑抽象建立了支持全设计周期的核心模型讨论了核心模型到分析计算过程中荷载模型的转换使得软件系统的建模过程与工程师的思维习惯相一致易于用户学习与使用5分　析了现有的工程优化方法结合钢结构分析计算的实际问题对工程组合优化工程布局优化进行研究提出用动态分层标柱方法来绘制计算简图在制图效率和标注质量上都取得了满意的效果上述研究成果在商品化软件PDSOFT钢结构设计等CAD系统中得到了应