promechanica与ansys在装配体结构分析中的应用比较.doc

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1、首先以一个形状简单且受简单约束和外力的装配体为例，分别利用ANSYS和Pro/MECHANICA进行分析，从而说明Pro/MECHANICA在装配体结构分析中比ANSYS更简便高效。   ANSYS是融结构、热、流体、电磁及声学于一体的大型CAE通用有限元分析软件，该软件是当前结构分析中使用最为频繁的软件。   Pro/ENGINEERWildfire是美国PTC公司推出的一整套CAD/CAM/CAE集成解决方案，它主要包括Pro/ENGINEER和Pro/MECHANICA。Pro/ENGINEER是当今世界上拥有用户最多的三维CAD软件，而Pro/

2、MECHANICA是强大的有限元软件，它可以实现和Pro/ENGINEER的无缝集成，即完全实现几何建模和有限元分析的集成。其主要模块可以分为Pro/MECHANICASTRUCTURE(结构分析)、Pro/MECHANICATHERNAL(温度分析)和Pro/MECHANICAMOTION（运动分析）。   本文以两个装配体为例，分别使用ANSYS和Pro/ENGINEER的Pro/MECHANICA模块对它们进行结构分析，并对分析结果进行比较。一、简单装配体的结构分析   简单装配体是指组成装配体的零件形状比较简单，且零件个数较少。   以常见的轴

3、、键、转轮的装配体为例。转轮与键是过盈配合装配。在轴上施加约束，并在转轮上施加载荷，如图1所示。图1简单装配体及其约束和受力   1.利用ANSYS软件进行分析   对单一零件，可以利用ANSYS自身的建模工具，建立实体模型或有限元模型，但ANSYS不能直接建立装配体模型，只能在其他三维造型软件中建好后导入。若利用Pro/ENGINEER建模，可以有两种方法导入：第一种是将装配体另存为后缀为IGES的文件，打开ANSYS，点击“File”→“Import”→“IGES”将数据文件导入。第二种是利用Pro/ENGINEER与ANSYS的接口，由Pro/E

4、NGINEER直接进入ANSYS界面。   本文是将Pro/ENGINEERWildfire2.0与ANSYS8.0连接，将装配体导入ANSYS进行分析。具体步骤如下。   (1)在Pro/ENGINEER建立三个零件的零件图，并利用Mate（匹配）。Align（对齐）等指定零件间的装配关系，形成组件。   (2)单击Pro/ENGINEER界面的“ANSYS8.0”→“ANSYSGeom”。在窗口下方出现提示“BegintransferofPro/EgeometrytoANSYS”，并显示转换进程。转换结束后，进入ANSYS界面。   (3)定义单元

5、类型、实常数、材料属性、网格尺寸，划分网格。   (4)添加DOF约束、设置集中载荷和重力载荷。这里值得注意的是：ANSYS的重力载荷依靠ACEL命令来实现，该命令会对物体施加一加速度场（非重力场），因此若要施加负y方向的重力，应指定一个正y方向的加速度；ANSYS只显示施加的约束和外载荷，不显示重力。   (5)单击“Solution”→“Solve”→“CurrentLS”进行求解。   (6)显示结果，可以依次单击“GeneralPostproc”→“PlotResults”→“ContourPlot”→“NodalSolu”来进行。然后选择“S

6、tress”和“VonMisesSEQV”，以Def+undeformed形式显示等效应力值，如图2所示。图2ANSYS得到的等效应力云图   利用ANSYS的缩放工具将应力云图放大，发现在零件的装配接触面应力云图断裂，且零件分开。实际上，它们已经装配为一体，装配接触面应力应是连续的。这说明ANSYS对装配体不能识别，认为装配后的零件是互不影响，互相独立的。   (7)解决办法：在上面的步骤2完成后，首先用布尔运算的VADD命令将三个体加到一起，成为一个体，然后可以用NUMCMP命令压缩实体编号，再进行后面的操作。图3所示是布尔运算后的装配体等效应力云

7、图。图3布尔运算后ANSYS得到的等效应力云图   由图可知，最大应力值为1.02E+6。[Page:第一页]   2.利用Pro/MECHANICA模块进行分析   Pro/MECHANICA有两种工作模式：集成模式和独立模式。前者在Pro/ENGINEER环境界面下工作，可以直接利用Pro/ENGINEER模型进行网格划分工作。后者在Pro/MECHANICA界面下工作，有限元模型可以由Pro/MECHANICA直接创建，也可以从其他CAD系统中输入几何模型数据。   本文采取集成模式。具体分析步骤如下。   (1)安装好Pro/ENGINEER与

8、Pro/MECHANICA后，进行一定的连接操作，完成两者的匹配，使Pro/MECHANICA