1 引言
ANSYS 软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。
由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发,它能与多数CAD 软件接口,实现数据的共享和交换,如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I-DEAS, AutoCAD 等,是现代产品设计中的高级CAD 工具之一。ANSYS 软件是第一个通过IS09001 质量认证的大型分析设计类软件,是美国机械工程师协会(ASME) 、美国核安全局(NQA) 及近二十种专业技术协会认证的标准分析软件。目前全球有70%以上的高校及科研单位采用ANSYS 软件作为分析软件,在中国ANSYS 软件用户迅速增长,应用遍及工业的各个领域。
在应用ANSYS 进行有限元分析中,有限元建模耗费了工程技术人员大量的时间与精力。虽然ANSYS 带有自建模功能,但是这个建模功能非常有限,只能处理一些相对简单的模型。随着ANSYS 的应用日益广泛,它需要处理的模型也越来越杂, ANSYS自带的建模功能就显得非常不足。Pro/E, SOLIDWORKS,UC等CAD 造型软件拥有强大的参数化设计能力,可以进行复杂的实体造型。
因此,如果把这些CAD 造型软件与ANSYS 结合使用,充分利用CAD 造型软件快速准确建模的特长,就可以很好地解决ANSYS 建模能力的不足。许多工程技术人员就利用这些CAD软件建模,利用ANSYS 与CAD 软件之间的图形接口将模型导人ANSYS。研究ANSYS 与CAD 造型软件的快速方便的接口,能有效提高建模速度,提高模型质量,简化分析工作,对工程技术人员来说意义十分重大。
2 直接使用ANSYS 提供的图形接口
ANSYS 提供了与大多数CAD 软件进行数据共享和交换的图形接口, ANSYS 自带的图形接口能识别ICES 、Para Solid 、CAM、Pro/E、UG等标准的文件。使用这些接口转换模型的方法很简单,只要在CAD 中将建好的模型使用"另存为"或者"导出命令",保存为ANSYS 能识别的标准图形文件,通常使用的有ICES 和ParaSolid 文件。在ANSYS 中使用File->Import(或者IOPTN 命令)导人模型,然后进行模型拓扑结构修改。对于CATIA 和PROlE等CAD 软件, ANSYS 能直接识别它们的文件,不需要另存其他格式的文件。对于AUTOCAD,UC、SOUDWORKS来说,由于ANSYS 不能直接识别,所以要保存为ANSYS能识别的格式。
2.1 ANSYS 与AutoCAD 之间的接口
AutoCAD 是用于计算机辅助制图和设计软件包,AutoCAD与ANSYS 之间建立接口时AutoCAD建立的模型必顿是3D 模型。
(1)在AutoCAD 中打开自Ie,选择Expo此,保存类型选ACIS(*.sat),输入要传出AutoCAD 文件名,在ANSYS 中打开file,选择Import 下的SAT 文件类型输入传出AutoCAD 文件名即可。
(2)利用ANSYS 自带的iges 格式进行文件交换, AutoCAD2000以上版本要从AutoDesk 网站下载转换工具再打开file 菜单下的Expo扰,选择文件类刑为*.iges,输入文件名。在ANSYS 下将Import 下的文件类型选为iges,输入AutoCAD2000 输出的文件名即可。
2.2 Ansys 与UG 之间的接口
Ugigraphics(简称UC)是由美国EDS 公司推出的一个功能强大的应用软件,它提供基于过程的产品设计环境,从产品的概念设计到产品建模,分析和制造,真正实现了数据的无缝集成。在UC 中file 下的Export 选择parasolid,文件后缀名为x_t,输出为文本格式,然后在ANSYS 中file下的Import 输入UC 输出的文件名即可。在UG 的环境文件中设假好ANSYS 的版本号、路径,则在UG 中可以调用ANSYS 分析引擎;在ANSYS 中\ANSYS57、ac4\Bin中设定UG的parasolid版本即可以直接读入UG的part文件。
2.3 ANSYS 与SOLIDWORKS 之间的接口
Solid Works 是微机版技术指标化特征造型软件的新秀,向广大机械设计人员提供用户界面更友好,运行环境更大众化的实体造型实用功能。将solidwork的文件另存为*.sat格式,再到anays 里file->import*.sat,然后运用plotctr-"style"solid modelselect"fine",replot 即可重绘出实体模型。也可以将文件另存为*.IGES 或者*.X_T 格式,操作步骤同上。
有一点要注意的是,另存的时候要保存在ANSYS 的工作目录下,否则会造成无法导入。
3 ANSYS 与PRO/E 的接口
PRO/E是个全方位的3D 产品开发软件,它集合零件设计,产品组合,模具开发,造刑设计,应力分析等功能为一体。PRO/E可以与ANYSY 直接集成,拥有其它CAD 软件没有的优势,为了保证上述两种软件的版本兼容,PRO/E 的版本小于同期的ANSYS的版本。
3.1 连接方法—
将ANSYS 直接集成在Pro/E 中:
(1) 新建环境变量ANSYS_PROE_CMD,其值为Pro/e 自动批处理文件的路径其名称,如ANSYS_PROE_CMD =c :\programfiles\Proe2001\Proe2001 (后缀.bat不要写)或者在新建变量path指向Pro/e自动批处理文件的路径,然后让ANSYS_PROE_CMD=Pro/e2001.
(2) 设置ANSYS 与PRO/E的接口。选择"程序"→ ANSYS->Utilities->ANS_ADMIN. 如图1 所示,出现对话框,选择Configurationoptions. 点击OK 继续。又出现对话框,如图2 所示,选择Configuration Connection for ProlE点击OK 继续。确定后在随之打开的对话框中将图形显示设备设置为"3D". 选择有许可的ANSYS产品,如图3 所示。在最后的对话框,在对话框上一栏填写Prole 的安装路径。点击"OK" ,完成接口设置,如图4 所示。
(3) 在Pro/e 中完成建模后直接点击"ANSYS Geom" ,系统会自动将ANSYS 打开,将单前模型导人到ANSYS 中去,只要使用"PLOT" 菜单中的"Volumes" 选项,就可以将实体模型显示出来。
(4) 在ANSYS 中设置模型材料、选择单元、添加约束和载荷、分网,最后进行分析和显示分析结果。
3.2 连接方法二
在ANSYSY 环境中直接导人Pro/e的模型文件:
(1) 按照连接方法1,将ANSYS 和PROlE的接口设置好;
(2) 用PRO/E完成建筷后,直接将模型文件复制到ANSYS的工作目录下。使用ANSYS 中的"Input" -"Pro/e"选项导入该模型文件,并使用"Plot" 中的"Volume" 选项显示实体模型:
(3) ANSYS 进行加裁、分网等处理,最后进行分析和分析结果的显示。
3.3 连接方法三
利用Prole 自带的有限元分析软件:
(1) 按照连接方法1,将ANSYS 和PRO/E的接口设置好;
(2) 在pro/e 中建模,然后利用与pro/mechanica (pro/e 自带的有限元分析软件)无缝集成,在pro/mechanica 中完成前处理。
(3) 利用ANSYS 求解器进行计算。
4 ANSYS Workbench 简介
ANSYS Workbench Environment (AWE)是ANSYS 公司新近开发的新一代前后处理环境。几乎所有的CAD 软件在WlNDOWS界面下都可以应用ANSYS WORKBENCH 。用户在安装ANYSY WORKBENCH 后,就可以在CAD 软件上看到ANSYSWORKBENCH 的插件,从而直接将模型转化为ANSYS 模型。AWE 通过独特的插件构架与CAD 系统中的实体及面筷型双向相关,具有很高的CAD 几何导人成功率,当CAD 模型变化时.不需对所施加的载荷和支撑重新施加;AWE 与CAD 系统的双向相关性还意味着可通过AWE 的参数管理器可方便地控制CAD 模型的参数,从而将设计效率更加向前推进一步。AWE 在分析软件中率先引人参数化技术,可同时控制CAD 几何参数和材料、力方向、温度等分析参数,使得AWE 与多种CAD 软件具有真正的双向相关性,通过交互式的参数管理器可方便地输入多种设计方案,并将相关参数自动传回CAD 软件,自动修改几何模型,模型一旦重新生成,修改后的模型即可自动无缝地返回AWE 中。同时,ANSYS 还提供了方便灵活的实体建模方法,协助用户进行几何模型的建立。ANSYS 软件提供了极其丰富的材料库和单元库,单元类型共有200多种,用来模拟工程中的各种结构和材料。
5 结论
ANSYS 是一种大型通用有限元分析软件,其长处在于有限元分析;而CAD 软件的优势在于三维设计造型。针对这两种优秀的工程应用软件的功能和特点,提出了各种连接方式,并阐述了相关的操作使用技术,特别是对于PRO/E,给予了详细的使用说明。通过实践证明这几种方式都取得了令人满意的效果。
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