如何基于 Pro/ENGINEER 建立模型并导入 ANSYS 中进行有限元模拟

从一个简单的实体模型演示从 Pro / ENGINEER 将模型导入到 ANSYS 中并进行转换。模型理想化的部分(如壳和梁)不予处理。同样,不包括约束,载荷,网格控制,分析类型等建模选项。本文介绍基于 Pro / ENGINEER 和 ANSYS 数值模拟的一般步骤,对于其他模拟问题也很容易弄清这些步骤。

1. 零件建模

使用 Pro / E 建立零件模型。需要注意的是:

  • 注意模型单位
  • 注意模型的方向(ANSYS 中的默认坐标系将与 Pro / E 中的相同)
  • 重要说明:在 Pro / E 中删除所有不必要的和修饰特征,例如倒圆角,倒角,孔等。太小的几何形状将导致网格生成器创建包含许多元素的非常精细的网格,这将大大增加求解器运行时间。当然,如果这些模型的细节对设计本身很重要,则将其保留。必须在准确性和可用 CPU 资源之间折衷处理。

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上图显示了本文零件的原始模型。这是一个短悬臂支架的模型,该支架通过左端的厚板固定在墙上。模型的单位为英寸。在右端的孔上施加了载荷。一些修饰特征位于顶表面和两侧,几个边缘是圆形的。对于此模型,重点是垂直槽周围的应力分布。因此,去除了板和装料孔,并去除了修饰特征和倒圆角,从而形成了如下所示的“低特征”的简化几何形状。模型将被约束在左侧,并且均匀的载荷将施加到右侧。

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2. 创建 FEM 模型

在 Pro / E 窗口顶部的下拉菜单中,选择

Applications > Mechanica

将打开一个信息窗口,以提醒您有关正在使用的设备的信息。按 Continue

在右侧的 MECHANICA 菜单中,选中 FEM Mode 旁边的框,然后选择命令 Structure。

屏幕右侧将出现一个新的工具栏,其中包含用于创建所有常见建模实体(约束,载荷,理想化)的图标。所有这些命令也可以通过在屏幕右侧打开的命令窗口或在适当时打开的对话框窗口使用。

注意,出现了一个小的绿色坐标系 WCS。这样便可以指定约束和力的方向。可以根据需要创建其他坐标系(例如圆柱体)并将其用于相同目的。

MEC STRUCT 菜单出现在右侧。基本上,要定义模型,我们以自上而下的方式向下浏览此菜单。已经选择了模型,将打开 STRC MODEL 菜单。这是我们指定建模信息的地方。我们以自上而下的方式进行。“Features”命令允许您创建其他仿真功能,例如基准点,曲线,曲面区域等。理想化使您可以创建特殊的建模实体,例如壳和梁。使用“Current CSYS”命令可以创建或选择一个备用坐标系,以指定约束和载荷的方向。

2.1 定义约束

对于我们的简单模型,我们需要的是约束,载荷和指定的材料。选择

Constraints > New

我们可以对四种实体类型(基本上是点,边和表面)指定约束。约束被组织成约束集。每个约束集都有一个唯一的名称(第一个约束的默认名称为 ConstraintSet1),并且可以包含任意数量的不同类型的单个约束。每个单独的约束也都有一个唯一的名称(第一个约束的默认值为 Constraint1)。在最终的计算模型中,只能包含一组,但是可以包含许多单独的约束。

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选择“Surface”。我们将完全限制悬臂的左侧。如上所示,将打开一个对话框窗口。在这里您可以给约束起一个名字,并确定它属于哪个约束集。由于我们选择创建一个曲面约束,因此我们现在选择了要约束的曲面(在窗口中按下“Surface”选择按钮,然后单击所需的模型曲面)。使用窗口底部的按钮选择要应用的约束。通常,我们为出现在所选实体上的任何网格节点指定平移和旋转约束。对于每个方向 X,Y 和 Z,我们可以选择四个按钮之一(Free, Fixed, Prescribed, and Function of Coordinates)。对于我们的实体模型,旋转约束是不相关的(因为实体元素的节点无论如何都没有这种自由度)。对于梁和壳体,如果指定,则旋转约束有效。

对于我们的模型,将所有平移约束保留为“固定”,然后选择“确定”按钮。现在,您应该在模型的左侧看到一些橙色符号,以及一些总结约束设置的文本标签。

2.2 定义负载

在“STRC MODEL”菜单中,选择

Loads > New > Surface

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如上所示,FORCE / MOMENT 窗口打开。载荷也被组织到命名载荷集中。荷载集可以包含任意数量的不同类型的单独荷载。FEM 模型可以包含任意数量的不同载荷集。例如,在分析支撑系统上的压力罐,该支撑系统上有许多与其他管道的喷嘴连接时,一个载荷组可能只包含内部压力,另一个可能包含支撑力,另一个可能包含温度载荷,而更多可能包含在每个喷嘴位置施加的力。这些可以同时解决,叠加原理可以通过多种方式将它们组合在一起。

  • 发表于 · 2020.06.02 10:13 · 阅读 · 209

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