ANSYS與PRO/E接口技術(shù)研究

ANSYS軟件是一個(gè)功能強大的結構設計分析和結構優(yōu)化軟件包，具有多物理場(chǎng)耦合的功能，允許在同一模型上進(jìn)行各種各樣的耦合計算，如熱結構耦合，磁結構耦合，流體熱耦合等，可以用于進(jìn)行結構的靜力分析、動(dòng)力分析、結構的高度非線(xiàn)性分析、電磁分析、計算流體動(dòng)力學(xué)分析、設計優(yōu)化、彈性接觸分析等等。實(shí)體建模采用基于NURBS的三維實(shí)體描述法、幾何體素以及布爾運算。ANSYS設計數據訪(fǎng)問(wèn)模塊(DDA)能夠使用戶(hù)將由CAD建立的模型轉換傳送到ANSYS軟件中，避免了不必要的重復建模工作。

1 ANSYS與Pro/E的接口技術(shù)

在應用ANSYS進(jìn)行有限元分析中，有限元建模耗費了工程技術(shù)人員大量的時(shí)間與精力。雖然ANSYS帶有自建模功能，但是這個(gè)建模功能非常有限，只能處理一些相對簡(jiǎn)單的模型。隨著(zhù)ANSYS的應用日益廣泛，它需要處理的模型也越來(lái)越復雜，ANSYS自帶的建模功能就顯得非常不足。

Pro/E擁有強大的參數化設計能力，可以進(jìn)行復雜的實(shí)體造型。因此，如果把Pro/E與ANSYS結合使用，充分利用Pro/E快速準確建模的特長(cháng)，就可以很好地解決ANSYS建模能力的不足。許多工程技術(shù)人員就利用Pro/E建模，通過(guò)ANSYS與Pro/E之間的圖形接口將模型導入ANSYS。研究ANSYS與Pro/E快速方便的接口、能有效提高建模速度，提高模型質(zhì)量，簡(jiǎn)化分析工作，對工程技術(shù)人員來(lái)說(shuō)意義于分重大。

2 使用ANSYS提供的圖形接口

ANSYS提供了與Pro/E軟件進(jìn)行數據共享和交換的圖形接口，ANSYS自帶的圖形接口能識別Pro/E標準的文件。使用這些接口轉換模型的方法很簡(jiǎn)單，只要在Pro/E中將建好的模型使用“另存為”或者“導出命令”，保存為ANSYS能識別的標準圖形文件，通常使用的有IGES和Parasolid文件。在A(yíng)NSYS中使用File一Import導入模型，然后進(jìn)行模型拓撲結構修改。對Pro/E軟件，ANSYS能直接識別它的文件，不需要另存其他格式的文件。使用這些圖形接口雖然快速方便，但是往往會(huì )出現很多問(wèn)題，甚至會(huì )發(fā)生不能識別的問(wèn)題。例如IGES(The lnitial Graphics Exchange specification)文件是ISO標準中規定的標準圖形交換格式之一，IGES作為一種表達產(chǎn)品數據并將其轉換成中性文件格式的行業(yè)標準，實(shí)現文件之間的交換具有很大的優(yōu)勢，但是ANSYS對IGES的支持不夠，在導入IGES文件的時(shí)候，無(wú)法識別小的幾何元素，造成所生成拓撲結構不連續，無(wú)法生成實(shí)體，導人的模型只是一些面組成。而且ANSYS讀入IGES文件所需的時(shí)間很長(cháng)。

對版本ANSYS 9.0來(lái)說(shuō)，這些圖形接口還只能處理一些比較簡(jiǎn)單的模型。復雜模型轉換后，總會(huì )存在一些問(wèn)題，例如線(xiàn)面的丟失、圖元無(wú)法轉換等。這時(shí)，就要進(jìn)行修補，這一萊單是轉換過(guò)程中出現的，并不是任何轉換都會(huì )出現，在大部分情況下，這個(gè)菜單是不會(huì )出現的。由于使用這些圖形接日進(jìn)行的轉換過(guò)程中，模型的拓撲結構往往會(huì )發(fā)生改變，修補后的拓撲結構不能進(jìn)行下一步的分析。同時(shí)，通過(guò)接口引人的圖形如發(fā)生了變化，需要先修正幾何模型，才能進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分和計算，這就影響了分析的精度和準確性。而且通過(guò)大量的計算實(shí)例發(fā)現，對于較為復雜的模型，ANSYS提供的圖形接口不能正確導入Pro/E模型。這樣，使用Pro/E軟件與ANSYS之間的接口，快速、方便地獲得一個(gè)合理、有效的有限元模型一直被工程界所關(guān)注。

3 Pro/E與ANSYS的連接方法

經(jīng)過(guò)對Pro/E和ANSYS的技術(shù)進(jìn)行分析和實(shí)踐，提出了如下2種連接方法。

連接方法1：將ANSYS直接集成在Pro/E中。(1)設置ANSYS與Pro/E的接口。選擇“程序” 一ANSYS Release9.0—Utilities—Ans ADMIN。打開(kāi)ANSYS管理器，點(diǎn)擊“OK”確定，在配置選項對話(huà)框中選擇與Pro/E的連接。確定后再隨之打開(kāi)的對話(huà)框中將圖形顯示設備設置為“3D”。最后在Pro/E安裝信息對話(huà)框中輸入Pro/E在本計算機中的安裝路徑，點(diǎn)擊“OK”完成ANSYS與Pro/E的接口設置。② 打開(kāi)Pro/E，在菜單管理器中這時(shí)多出了兩個(gè)選項“ANSConconfig”和“ANSYS Geom”，這表明己經(jīng)將ANSYS集成在Pro/E中了。(3)在Pro/E中完成建模后直接點(diǎn)擊“ANSYS Geom”，系統會(huì )自動(dòng)將ANSYS打開(kāi)，將當前模型導人到ANSYS中去，只要使用“Plot"菜單中的“Volume，”選項，就可以將實(shí)體模型顯示出來(lái)。值得一提的是，由于導入的是實(shí)體模型而非有限元模型，故“Plot”菜單下的“Elements”選項不可用。(4)在A(yíng)NSYS中設置模型材料、選擇單元、添加約束和載荷、分網(wǎng)，最后進(jìn)行分析和顯示分析結果。由于這個(gè)方法是將ANSYS直接集成在Pro/E之中，所以模型的整個(gè)轉換過(guò)程可以在不脫離Pro/E和ANSYS這兩個(gè)軟件的情況下進(jìn)行。從而實(shí)現了無(wú)縫連接，真正做到了CAD/CAE的一體化。

另外，在模型從Pro/E導人ANSYS的過(guò)程中，系統會(huì )自動(dòng)在Pro/E的工作目錄下生成一個(gè)與模型同名的.asf格式的圖形轉換文件，該文件包含了模型的所有信息，將該文件復制到ANSYS工作目錄下，使用ANSYS中的“Read lnput from”選項，同樣也可以導人該模型。

連接方法2：在A(yíng)NSYS環(huán)境中直接導入Pro/E的模型文件。(1)按照連接方法1，將ANSYS和Pro/E的接口設置好；2)用Pro/E完成建模后，直接將模型文件復制到ANSYS的工作目錄下。使用ANSYS中的“Input一Pro/E”選項導入該模型文件，并使用“Plot”菜單中的“Volumes”選項顯示實(shí)體模型；(3)ANSYS進(jìn)行加載、分網(wǎng)等處理，最后進(jìn)行分析和分析結果的顯示。

通過(guò)這種方法導入ANSYS的是實(shí)體模型。由于沒(méi)有使用“ANSYS Geom”選項來(lái)啟動(dòng)ANSYS，所以不會(huì )產(chǎn)生方法1中出現的.asf模型轉換文件，從而可以節省計算機資源。

4 結語(yǔ)

ANSYS是一種大型通用有限元分析軟件，長(cháng)處在于有限元分析；而Pro/E軟件的優(yōu)勢在于三維設計造型。針對這兩種優(yōu)秀的工程應用軟件的功能和特點(diǎn)，提出了兩種連接方式，闡述了相關(guān)的操作使用技術(shù)，通過(guò)實(shí)踐證明這兩種方式都取得了令人滿(mǎn)意的效果。 (end)