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基于Solidworks和Ansys桁架结构建模的研究

来源:    2017-11-24 16:45

摘要:本文主要解决的问题:利用SW实体建模,经模型导入后,直接添加材料属性、映射网格、添加约束载荷、求解 1 桁架类结构设计 结构特点:两端面尺寸为2m方形,中间面为1m方形,两方形底边相距2.5m,整体外形符合默许条件下Solidworks三面放样后的曲面上,杆长平均1m,如图2所示。 此桁架相对比较复杂,每个节点在曲面上的位置无法直接通过坐标的方法直接输入,且节点数量较多,很难直接在Ansys中建立有限元模型。如果通过三维建模的方法进行建模,再进行导入,将会大大的节省时间。

随着科学技术的发展,对计算机软件的要求越来越高,一种能直接绘制三维模型的软件取代传统的二维AutoCAD也显得越发迫切。目前市场上应用广泛的三维CAD主要包括:Solidworks(下文简称SW),Pro/Engineer,Catia等等。其中Solidworks[1]主要包括零件、装配体、工程图三部分,还具备运动、仿真、渲染、动画等功能。Ansys[2]软件是集结构、流体、电场、磁场、声场于一体的大型通用的有限元分析软件,主要包括三部分:前处理模块、分析计算模块、后处理模块。并且利用Workbench平台与CAD、Solidoworks、Pro/E、UG等实现数据共享和交换以及无缝连接。

本文主要解决的问题:利用SW实体建模,经模型导入后,直接添加材料属性、映射网格、添加约束载荷、求解。

1 桁架类结构设计

结构特点:两端面尺寸为2m方形,中间面为1m方形,两方形底边相距2.5m,整体外形符合默许条件下Solidworks三面放样后的曲面上,杆长平均1m,如图2所示。

此桁架相对比较复杂,每个节点在曲面上的位置无法直接通过坐标的方法直接输入,且节点数量较多,很难直接在Ansys中建立有限元模型。如果通过三维建模的方法进行建模,再进行导入,将会大大的节省时间,具体方法如下:

(1)在SW中建立如上图的放样模型来确定桁架的外形。

(2)将空间3D草图中的点布置在曲面上,用尺寸控制KP,间隔为1m左右。

(3)用独立的 中的直线当做桁架杆,连接布置好的KP。注意每条直线单独在一个3D草图里。

(4)用曲面填充填充所有的相邻的line,期间可以用镜像的方法先镜像对称的面。

(5)保存3D模型为“x.t”。

(6)打开Ansys,在GUI界面下进入:Utility Menu> File>Import>Para…选择“x.t”文件。

(7)添加Link8单元;添加界面尺寸4.91E-4:

添加材料模型:Main Menu >Material props>Material Modls>Structural>Linear>Ekastic>Isotropic

EX:2.07E+011 PRXY:0.3Density(密度)输入7800

(8)通过KP、line划分有限元模型:

Main Menu >preprocessor>Meshing>Mesh Attributes>All KP>OK

Main Menu >preprocessor>Meshing>MeshTool。

在出现Mesh Areas后,选择Pick All后点击ok,即建立模型完毕。

2 结论

模型建立是有限元分析的基础,虽然Ansys软件可以建立模型,但建模过程远不如Solidworks简便,复杂模型建立更加困难。

Solidworks提供的多的数据接口中,IGES可以实现Solidworks和Ansys的无缝连接进行数据交换。即Solidworks环境下建模,接着将其导入Ansys环境下进行网格划分,再进行材料性质、载荷定义和求解,为复杂机械的优化设计提供技术支持,提高工作效率。