ANSYS与PROE接口技术研究

ANSYS软件是一个功能强大的结构设计分析和结构优化软件包,具有多物理场耦合的功能,允许在同一模型上进行各种各样的耦合计算,如热结构耦合,磁结构耦合,流体热耦合等,可以用于进行结构的静力分析、动力分析、结构的高度非线性分析、电磁分析、计算流体动力学分析、设计优化、弹性接触分析等等。实体建模采用基于NURBS的三维实体描述法、几何体素以及布尔运算。ANSYS设计数据访问模块(DDA)能够使用户将由CAD建立的模型转换传送到ANSYS软件中,避免了不必要的重复建模工作。
1 ANSYS与Pro/E的接口技术
   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复杂,ANSYS自带的建模功能就显得非常不足。
   Pro/E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Pro/E与ANSYS结合使用,充分利用Pro/E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Pro/E建模,通过ANSYS与Pro/E之间的图形接口将模型导入ANSYS。研究ANSYS与Pro/E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于分重大。
2 使用ANSYS提供的图形接口
   ANSYS提供了与Pro/E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Pro/E标准的文件。使用这些接口转换模型的方法很简单,只要在Pro/E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IGES和Parasolid文件。在ANSYS中使用File一Import导入模型,然后进行模型拓扑结构修改。对Pro/E软件,ANSYS能直接识别它的文件,不需要另存其他格式的文件。使用这些图形接口虽然快速方便,但是往往会出现很多问题,甚至会发生不能识别的问题。例如IGES(The lnitial Graphics Exchange specification)文件是ISO标准中规定的标准图形交换格式之一,IGES作为一种表达产品数据并将其转换成中性文件格式的行业标准,实现文件之间的交换具有很大的优势,但是ANSYS对IGES的支持不够,在导入IGES文件的时候,无法识别小的几何元素,造成所生成拓扑结构不连续,无法生成实体,导人的模型只是一些面组成。而且ANSYS读入IGES文件所需的时间很长。
   对版本ANSYS 9.0来说,这些图形接口还只能处理一些比较简单的模型。复杂模型转换后,总会存在一些问题,例如线面的丢失、图元无法转换等。这时,就要进行修补,这一莱单是转换过程中出现的,并不是任何转换都会出现,在大部分情况下,这个菜单是不会出现的。由于使用这些图形接日进行的转换过程中,模型的拓扑结构往往会发生改变,修补后的拓扑结构不能进行下一步的分析。同时,通过接口引人的图形如发生了变化,需要先修正几何模型,才能进行有限元网格划分和计算,这就影响了分析的精度和准确性。而且通过大量的计算实例发现,对于较为复杂的模型,ANSYS提供的图形接口不能正确导入Pro/E模型。这样,使用Pro/E软件与ANSYS之间的接口,快速、方便地获得一个合理、有效的有限元模型一直被工程界所关注。
3 Pro/E与ANSYS的连接方法
    经过对Pro/E和ANSYS的技术进行分析和实践,提出了如下2种连接方法。
  连接方法1:将ANSYS直接集成在Pro/E中。(1)设置ANSYS与Pro/E的接口。选择“程序” 一ANSYS Release9.0—Utilities—Ans ADMIN。打开ANSYS管理器,点击“OK”确定,在配置选项对话框中选择与Pro/E的连接。确定后再随之打开的对话框中将图形显示设备设置为“3D”。最后在Pro/E安装信息对话框中输入Pro/E在本计算机中的安装路径,点击“OK”完成ANSYS与Pro/E的接口设置。② 打开Pro/E,在菜单管理器中这时多出了两个选项“ANSConconfig”和“ANSYS Geom”,这表明己经将ANSYS集成在Pro/E中了。(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,将当前模型导人到ANSYS中去,只要使用“Plot"菜单中的“Volume,”选项,就可以将实体模型显示出来。值得一提的是,由于导入的是实体模型而非有限元模型,故“Plot”菜单下的“Elements”选项不可用。(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。由于这个方法是将ANSYS直接集成在Pro/E之中,所以模型的整个转换过程可以在不脱离Pro/E和ANSYS这两个软件的情况下进行。从而实现了无缝连接,真正做到了CAD/CAE的一体化。
   另外,在模型从Pro/E导人ANSYS的过程中,系统会自动在Pro/E的工作目录下生成一个与模型同名的.asf格式的图形转换文件,该文件包含了模型的所有信息,将该文件复制到ANSYS工作目录下,使用ANSYS中的“Read lnput from”选项,同样也可以导人该模型。
   连接方法2:在ANSYS环境中直接导入Pro/E的模型文件。(1)按照连接方法1,将ANSYS和Pro/E的接口设置好;2)用Pro/E完成建模后,直接将模型文件复制到ANSYS的工作目录下。使用ANSYS中的“Input一Pro/E”选项导入该模型文件,并使用“Plot”菜单中的“Volumes”选项显示实体模型;(3)ANSYS进行加载、分网等处理,最后进行分析和分析结果的显示。
   通过这种方法导入ANSYS的是实体模型。由于没有使用“ANSYS Geom”选项来启动ANSYS,所以不会产生方法1中出现的.asf模型转换文件,从而可以节省计算机资源。
4 结语
   ANSYS是一种大型通用有限元分析软件,长处在于有限元分析;而Pro/E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,提出了两种连接方式,阐述了相关的操作使用技术,通过实践证明这两种方式都取得了令人满意的效果。

 

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