基于ug预处理的ansys有限元分析方法

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1、万方数据第lO卷第5期2009年10月空军工程大学学报(自然科学版)JOURNALOFAIRFORCEENGINEERINGUNIVERSITY(NATURALSCIENCEEDITION)V01．10No．5Oct．2009基于UG预处理的ANSYS有限元分析方法李春旺，解武杰，杨尊袍，傅振堂，孙强(空军工程大学理学院，陕西西安710051)摘要：为克服大型复杂构件使用ANSYS进行有限元分析时实体模型建立过程中的困难，将计算机辅助设计软件UG与有限元分析软件ANSYS结合起来，在UG中完成实体模型的创建、有限元模型的生成、材料属性的设置以及边界条

2、件和载荷的加载等预处理工作，并生成解算文件。然后将解算文件直接导入ANSYS软件中进行求解，克服了UG实体模型导入ANSYS后网格划分困难、UG有限元模型导入ANSYS后预处理工作无法展开的缺点。实际算例表明，文中方法发挥了UG功能完备的建模优势及ANSYS强大的解算功能，并充分利用了解算文件的可修改性和ANSYS软件的开放性，使分析的可行性与精确性达到最大的统一，为大型复杂结构的有限元分析开辟了新途径。关键词：有限元分析；计算机辅助设计；预处理；UG；ANSYSDOI：10．3969／j．issn．1009—3516．2009．05．018中图分类

3、号：034；TP391．72文献标识码：A文章编号：1009—3516(2009)05—0085一05有限元分析(FEA)软件ANSYS具有功能强大的解算器，能够进行包括结构、热、声、流体以及电磁场等学科的计算，是目前国际上最流行的有限元分析软件之一【l‘3J。然而，美中不足的是，ANSYS软件的实体建模功能相对薄弱。如果分析对象规模庞大，结构复杂，尤其是包含大量不规则的曲线和曲面时，使用ANSYS建立实体模型比较麻烦㈡J，往往需要对模型进行简化∞J。同时，这种情况下网格划分常常需要借助布尔操作将整体模型进行分割，而此时ANSYS中分析对象往往不支持

4、布尔操作，从而使得有限元模型的生成比较困难。为弥补这方面的缺憾，ANSYS为目前流行的计算机辅助设计(CAD)软件预留了接口∞1，可以输入CAD软件生成的实体或有限元模型，UGL71就包含在其中。UG作为当今世界最先进的计算机辅助设计软件之一，具有强大的实体造型和曲面造型功能。虽然UG也具有自己的CAE模块，但主要应用于模型的动力学仿真【8】，而且所能提供的解算器类型和结果数据都不是很充分。然而如果利用UG和ANSYS良好的兼容性，将它们联合起来，充分发挥UG功能完备的CAD模块和ANSYS强大的FEA功能，将为大型复杂结构的有限元分析开辟一条新的途

5、径。lUG预处理1．1实体模型的建立利用UG的NX功能模块，根据设计图纸，运用从底而上或自顶向下的建模方法，通过建立新组件或者建立并编辑UG自身的引用集，利用样条、桥接、偏置、投影、交叉等特性以及建立和编辑曲线、生成主片体等方法，逐步建立并修改组图，最终完成研究对象完整准确的实体模型【9J。1．2材料常数及边界条件的设定实体模型建立完毕后，即可进入UG的结构分析模块。收稿日期：2008—10一16基金项目：空军工程大学理学院博士学位论文创新基金资助项目(X20078001)作者简介：李春旺(1977一)，男，陕西富平人，讲师，博士，主要从事航空材料的

6、疲劳与断裂研究．E—mail：langtaosha666@tom．corn万方数据86空军工程大学学报(自然科学版)2009拒在结构分析模块中，首先将解算器设定为ANSYS，并按需要设定分析类型和解法类型。UG为ANSYS设定的接口共预留了结构、热、轴对称结构和轴对称热4种分析类型以及线性静态、模态、屈曲和非线性静态4种解法类型。其次进行研究对象材料特性设置。在设置材料属性时，要注意各个量的单位，使用同一单位制，和AN—SYS统一起来，因为在ANSYS中没有显式单位，只是使用封闭的隐式单位制。材料属性的加载有2种方式，一种是在加载对话框中直接加载，另

7、一种是通过文件修改来完成。第2种方法对于一些变化的材料属性尤其有效，比如材料非线性分析中的应力一应变。输入材料的应力一应变时还要注意，所输入的最大应力一应变值一定要含盖求解对象的整个响应范围，否则程序将无法处理超过所输人最大应力一应变的响应，计算结果将以输入的最大值代替超过它的响应值。再次进行载荷加载。在UG中施加载荷时，可在点、线、面、体及边缘上加载包括重力、离心力和温度载荷在内的各种外加载荷。最后对研究对象进行约束。定义约束时，可在点、线、面及边缘的各个方向上定义各种类型的平移和旋转约束，包括固支、简支、对称及自定义的活动范围。1．3网格划分在U

8、G中，提供了零维的点单元，一维的线单元，二维的面单元及三维体单元，其中三维体单元又包括8节点的SOLID45