ansys90軟件中有限元模型的建立方法

ansys90軟件中有限元模型的建立方法

1建立有限元模型ansys軟件是美國ansys公司開發(fā)的集成結(jié)構(gòu)、傳熱學(xué)、流量、聲音、爆炸分析于一體的通用開元軟件。該軟件主要包括三個部分:前處理模塊,分析計算模塊和后處理模塊。在實際應(yīng)用中,可以利用多種方法來創(chuàng)建有限元模型,以進(jìn)行各種相關(guān)的分析計算。然而如何合理的建立有限元模型,對分析計算模塊和后處理模塊有著至關(guān)重要的影響。本文應(yīng)用ANSYS9.0軟件,對有限元模型的建立方法進(jìn)行了探索,并總結(jié)出幾種比較實用的建模方法。2建立一門anyss模型的方法2.1數(shù)值建模技術(shù)ANSYS9.0軟件為我們提供了非常方便的菜單功能,只需用鼠標(biāo)單擊菜單中的選項,就能調(diào)出所需要的命令,并且能從圖形窗口直接觀察創(chuàng)建的模型。而且ANSYS9.0在創(chuàng)建模型的靈活性和實用性上較以往版本也有顯著提高。ANSYS9.0提供了兩種實體建模的方法,即自底向上的建模方法和自上而下的建模方法。自底向上的建模方法是先創(chuàng)建關(guān)鍵點,然后依次創(chuàng)建相關(guān)的線、面和體等圖元。自上而下的建模方法是可以直接創(chuàng)建最高級的圖元,如球、棱柱等三維實體,通常稱之為幾何體素。當(dāng)用戶定義了一個體素時,程序會自動定義相關(guān)的面、線和關(guān)鍵點。用戶利用這些高級圖元直接構(gòu)造幾何模型,如二維的圓和矩形以及三維的塊、球、錐和柱。在ANSYS9.0建模過程中,自底向上和自上而下的建模方法是可以自由組合使用的。這種方法建立的模型往往是比較簡單,較規(guī)則的圖形,為得到形狀比較復(fù)雜的曲面模型,可以采用下面的建模方法。2.2基于anasis的模型構(gòu)建在ANSYS9.0中,提供了多種CAD接口,主要有:ICES、UG、PRO/E、CATIA、PARASOLID、SAT等。通過這個接口,可以把模型直接導(dǎo)入ANSYS中,然后進(jìn)行網(wǎng)格劃分,加載求解等過程,此種方法適用于一些在ANSYS軟件中不容易構(gòu)建成功的復(fù)雜的三維實體模型。可以利用UG等CAD軟件與ANSYS之間的良好數(shù)據(jù)接口,構(gòu)建ANSYS復(fù)雜模型。Unigraphics(UG)是美國EDS公司推出的CAD/CAM/CAE—體大型參數(shù)化軟件,它具有強大的建模功能,尤其是對一些曲面比較復(fù)雜的模型。通常我們選擇IGES格式導(dǎo)入ANSYS。但由于用IGES導(dǎo)入ANSYS的時候,會發(fā)生實體模型數(shù)據(jù)丟失的情況,例如部分實體無法顯示,產(chǎn)生了多余的點、線等問題。由此我們選用PARA-SOLID格式導(dǎo)入ANSYS。以UGNX2.0為例,將UG中創(chuàng)建的直通法蘭模型導(dǎo)入ANSYS。1)將UG中畫好的模型導(dǎo)出為PARASULID格式。方法:Fle->Export->Mode],選擇PARASOL-ID。如圖1。2)從ANSYS中導(dǎo)入PARASOL-ID文件并打開。通常顯示的為線條。如圖2。3)在ANSYS命令菜單中點擊plotctrls->sytle->solidmodelfacets,再選擇對話框里面的fine,這樣實體模型在replot的時候便會顯示出來。如圖3。2.3編輯好的命令流文件,在圖形窗口創(chuàng)建還可以直接在記事本中輸入模型創(chuàng)建的每條命令,并可在命令流后加入注釋內(nèi)容,然后保存成*.M文件,作為一個批處理文件。從ANSYS的實用菜單File->ReadInputFrom命令調(diào)用編輯好的命令流文件,在圖形窗口即可看到模型創(chuàng)建的每一個過程,還有一種動畫的感覺。用這種方法創(chuàng)建的模型其優(yōu)點有:能清楚地看到模型創(chuàng)建的每個步驟;為以后的查閱提供方便。但是此種方法要求對ANSYS的命令非常熟悉,對于初學(xué)者掌握相對較困難。下面就是筆者用此方法創(chuàng)建的模型飛機機翼的部分命令,并給出了如圖4所示的網(wǎng)格劃分后的機翼。2.4宏塊的實體模型生成在對實體模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時,ANSYS提供了一種參數(shù)化設(shè)計語言APDL(AnsysParametricDesignLanguage),具有宏、循環(huán)、分支等程序語言功能,并可以提供簡單的界面定制功能,實現(xiàn)參數(shù)的交互輸入,運行程序,從而可以實現(xiàn)參數(shù)化建模。其具體建模流程如下。1)建立宏庫。將批量的宏放到一個文本文件中,形成宏庫,每個宏塊用固定的ARG1-ARG9和AR10～AR19參數(shù)定義局部輸入變量。這些內(nèi)部變量通過主宏文件中的語句來賦值。為避免對象代碼的變化,在宏程序文件中,盡量使用組件和組集(Component)來定義線、面、體等各類操作對象,用以布爾運算,對象的移動、拷貝等編輯,實現(xiàn)各宏塊運行的獨立性和組合調(diào)用的兼容性。2)建立主宏文件。主宏文件使用MULTIPRO命令定制各類參數(shù)輸入對話框,用來和用戶交互,輸入模型必要的各種參數(shù),同時利用*DOWHILE等流程語句控制調(diào)用宏庫中的宏塊,實現(xiàn)整個部件的參數(shù)化建模。3)修改ANSYS啟動配置文件,定制用戶化工具條。當(dāng)AN-SYS9.0運行時,程序?qū)⒃贏PDL的缺省目錄中去讀取以*.a11S為后綴的配置文件,編輯該文件,添加/PSEARCH命令來設(shè)置宏的搜索路徑,添加*ABBR命令來定制工具條中的按鈕。參數(shù)化建模后,對于不熟悉ANSYS的用戶,只需使用定制按鈕調(diào)出交互輸入框,按照提示輸入實體的各個參數(shù),即可自動生成實體模型。圖5是自動生成的四角錐平板網(wǎng)架模型。3實體建模設(shè)計本文通過實例對ANSYS的幾種建模方法進(jìn)行了探討,通常對于形狀比較簡單且較規(guī)則的實體,我們可采用ANSYS自帶的建模功能進(jìn)行建模,對于一些復(fù)雜的實體,我們可采用CAD軟件的模型導(dǎo)入以及命令流方式進(jìn)行實體建模。在對實體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時,可以利用APDL語言創(chuàng)建參數(shù)化建模流程,達(dá)到最優(yōu)化設(shè)計。由于實際工程的