ANSYS與PRO/E接口技術(shù)研究

ANSYS軟件是一個功能強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)設(shè)計分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化軟件包，具有多物理場耦合的功能，允許在同一模型上進(jìn)行各種各樣的耦合計算，如熱結(jié)構(gòu)耦合，磁結(jié)構(gòu)耦合，流體熱耦合等，可以用于進(jìn)行結(jié)構(gòu)的靜力分析、動力分析、結(jié)構(gòu)的高度非線性分析、電磁分析、計算流體動力學(xué)分析、設(shè)計優(yōu)化、彈性接觸分析等等。實體建模采用基于NURBS的三維實體描述法、幾何體素以及布爾運(yùn)算。ANSYS設(shè)計數(shù)據(jù)訪問模塊(DDA)能夠使用戶將由CAD建立的模型轉(zhuǎn)換傳送到ANSYS軟件中，避免了不必要的重復(fù)建模工作。

1 ANSYS與Pro/E的接口技術(shù)

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

Pro/E擁有強(qiáng)大的參數(shù)化設(shè)計能力，可以進(jìn)行復(fù)雜的實體造型。因此，如果把Pro/E與ANSYS結(jié)合使用，充分利用Pro/E快速準(zhǔn)確建模的特長，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ANSYS與Pro/E之間的圖形接口將模型導(dǎo)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，簡化分析工作，對工程技術(shù)人員來說意義于分重大。

2 使用ANSYS提供的圖形接口

ANSYS提供了與Pro/E軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)共享和交換的圖形接口，ANSYS自帶的圖形接口能識別Pro/E標(biāo)準(zhǔn)的文件。使用這些接口轉(zhuǎn)換模型的方法很簡單，只要在Pro/E中將建好的模型使用“另存為”或者“導(dǎo)出命令”，保存為ANSYS能識別的標(biāo)準(zhǔn)圖形文件，通常使用的有IGES和Parasolid文件。在ANSYS中使用File一Import導(dǎo)入模型，然后進(jìn)行模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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，但是往往會出現(xiàn)很多問題，甚至?xí)l(fā)生不能識別的問題。例如IGES(The lnitial Graphics Exchange specification)文件是ISO標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)圖形交換格式之一，IGES作為一種表達(dá)產(chǎn)品數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換成中性文件格式的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)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(dǎo)入IGES文件的時候，無法識別小的幾何元素，造成所生成拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不連續(xù)，無法生成實體，導(dǎo)人的模型只是一些面組成。而且ANSYS讀入IGES文件所需的時間很長。

對版本ANSYS 9.0來說，這些圖形接口還只能處理一些比較簡單的模型。復(fù)雜模型轉(zhuǎn)換后，總會存在一些問題，例如線面的丟失、圖元無法轉(zhuǎn)換等。這時，就要進(jìn)行修補(bǔ)，這一萊單是轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)的，并不是任何轉(zhuǎn)換都會出現(xiàn)，在大部分情況下，這個菜單是不會出現(xiàn)的。由于使用這些圖形接日進(jìn)行的轉(zhuǎn)換過程中，模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)往往會發(fā)生改變，修補(bǔ)后的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不能進(jìn)行下一步的分析。同時，通過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(zhǔn)確性。而且通過大量的計算實例發(fā)現(xiàn)，對于較為復(fù)雜的模型，ANSYS提供的圖形接口不能正確導(dǎo)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)過對Pro/E和ANSYS的技術(shù)進(jìn)行分析和實踐，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(shè)置ANSYS與Pro/E的接口。選擇“程序” 一ANSYS Release9.0—Utilities—Ans ADMIN。打開ANSYS管理器，點擊“OK”確定，在配置選項對話框中選擇與Pro/E的連接。確定后再隨之打開的對話框中將圖形顯示設(shè)備設(shè)置為“3D”。最后在Pro/E安裝信息對話框中輸入Pro/E在本計算機(jī)中的安裝路徑，點擊“OK”完成ANSYS與Pro/E的接口設(shè)置。② 打開Pro/E，在菜單管理器中這時多出了兩個選項“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擊“ANSYS Geom”，系統(tǒng)會自動將ANSYS打開，將當(dāng)前模型導(dǎo)人到ANSYS中去，只要使用“Plot"菜單中的“Volume，”選項，就可以將實體模型顯示出來。值得一提的是，由于導(dǎo)入的是實體模型而非有限元模型，故“Plot”菜單下的“Elements”選項不可用。(4)在ANSYS中設(shè)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(jié)果。由于這個方法是將ANSYS直接集成在Pro/E之中，所以模型的整個轉(zhuǎn)換過程可以在不脫離Pro/E和ANSYS這兩個軟件的情況下進(jìn)行。從而實現(xiàn)了無縫連接，真正做到了CAD/CAE的一體化。

另外，在模型從Pro/E導(dǎo)人ANSYS的過程中，系統(tǒng)會自動在Pro/E的工作目錄下生成一個與模型同名的.asf格式的圖形轉(zhuǎn)換文件，該文件包含了模型的所有信息，將該文件復(fù)制到ANSYS工作目錄下，使用ANSYS中的“Read lnput from”選項，同樣也可以導(dǎo)人該模型。

連接方法2：在ANSYS環(huán)境中直接導(dǎo)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(shè)置好；2)用Pro/E完成建模后，直接將模型文件復(fù)制到ANSYS的工作目錄下。使用ANSYS中的“Input一Pro/E”選項導(dǎo)入該模型文件，并使用“Plot”菜單中的“Volumes”選項顯示實體模型；(3)ANSYS進(jìn)行加載、分網(wǎng)等處理，最后進(jìn)行分析和分析結(jié)果的顯示。

通過這種方法導(dǎo)入ANSYS的是實體模型。由于沒有使用“ANSYS Geom”選項來啟動ANSYS，所以不會產(chǎn)生方法1中出現(xiàn)的.asf模型轉(zhuǎn)換文件，從而可以節(jié)省計算機(jī)資源。

4 結(jié)語

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