巧妙转换Pro/ENGINEER与ANSYS间的模型数据

　　 ANSYS软件诞生于上世纪70年代.在有限元分析软件的发展史上,ANSYS一直作为一个重要成员存在于激烈的市场竞争中,生存下来并不断发展壮大.目前ANSYS是世界上最有影响的以有限元分析为基础的CAE软件之一,广泛应用于机械制造、水利、石油化工、轻工、航空航天、电子及土木工程等行业的一般工业设计及科学研究.使用ANSYS进行分析必须通过构建三维几何模型,虽然其本身附带三维建模模块,但其建模能力与流行三维造型软件如Pro/ENGINEER、UG和CATIA等相比实在太弱.构建分析中需要的复杂的结构和曲面,在ANSYS当中实际很难完成.

　　Pro/ENGINEER(以下简称Pro/E)是美国PTC公司的产品,目前已经发布了Pro/ENGINEER Wildfire 3.0版.1985年PTC公司成立于美国波士顿,开始参数化建模软件的研究.经过10余年的发展,Pro/E已经成为最优秀的三维建模CAD软件之一.Pro/ENGINEER是一个基于特征的参数化实体造型系统,用户能迅速方便地利用其建立各种庞大复杂的模型. 字串7

　　随着计算机技术的不断发展,利用先进的CAD/CAE工具对机械系统进行研究已经成为一种可行方案.充分利用Pro/ENGINEER和ANSYS这两个工具在各自领域的优势,并将其结合起来研究开发复杂机械系统的虚拟样机是当前国内多数研究群体的首选方案. 字串7

　　一、Pro/ENGINEER向ANSYS进行模型数据转换的方式介绍及评析

　　当前CAD/CAE软件开发的趋势是专业化分工程度越来越高.虽然Pro/ENGINEER与ANSYS软件分别都有相应模块向对方领域渗透,允许用户在购买足够模块的基础上实现相应操作,但是对于需要使用CAD/CAE集成系统的工程人员来说,只使用单一的Pro/ENGINEER或者ANSYS软件都很难迅速优质地完成任务.工程人员较好的选择还是构建两者的集成系统作为工作平台.

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　　建立由不同软件组成的集成系统的关键问题就是数据转换接口的设置(这里主要指从Pro/ENGINEER向ANSYS导入模型数据,使得ANSYS能够得到准确有效的模型数据便于下一步分析).本文使用目前流行的版本Pro/ENGINEER Wildfire 2.0与ANSYS 9.0做分析,总结了三大类方式共4种方案可供实现数据转换. 字串2

　　1.利用IGES中间标准格式转换

　　IGES(Initial Graphics ExchangeSpecification)是由美国国家标准协会(ANSI)组织波音公司、通用电气公司等共同商议制定的.它由一系列产品的几何、绘图、结构和其他信息组成,可以处理CAD/CAM系统中的大部分信息,亦受到绝大多数CAD/CAM系统的支持.IGES文件格式分为ASCⅡ格式和二进制格式,其中ASCⅡ格式又有固定行长(每行8O个字符)格式和压缩格式两种.由Pro/ENGINEER保存的IGES文件格式属于固定每行80字符的ASCⅡ格式文件.而ANSYS本身内置了IGES转换过滤器,所以它支持IGES格式文件的导入.但由于转换过滤程序允许输入部分模型参数,所以ANSYS有时会把不能识别的特征省略掉,如图1所示.当Pro/ENGINEER中建立的模型特征过多或结构过于复杂时,使用IGES文件格式输入到ANSYS后很可能产生模型断裂、丢失实体等情况,会直接影响模型后续分析的准确性.

　　图1 ANSYS导入IGES文件时的报告 字串2

　　通过实践,笔者发现可以在ANSYS的导入IGES文件对话框中作一些选项调整,多试几次就可得到满意效果.实践中对话框中当四个选项分别选取“Defeature model、合并重合的关键点、产生实体、删除小面积”时,就导入效果准确的模型,如图2所示的两种不同选项组合模型有很大差异.使用IGES中间标准格式有个缺点:导入模型相当耗费时间,耗费的时间与模型的复杂程度成正比.

　　图2 导入IGES选项不同导致输入的模型差异

　　2 . 使用A N S Y S — P r o /ENGINEER接口转换 字串5

　　A N S Y S 软件安装选项中包含与Pro/ENGINEER 软件的接口模块“Connection for Pro/Engineer”.此模块不仅能将Pro/E模型数据直接转换给ANSYS,同时还提供了以执行部件为基础的参数优化设计功能.该功能允许从建立以部件为基础的参数化Pro/E模型开始,用ANSYS程序对其进行优化,并以一个优化的模型结束,而且建立好的模型仍是以部件为基础的参数化模型.此模块能给工程人员在有限元分析过程中考虑采用何种前后处理提供最好的支持.利用软件自带接口能够快速准确地导入数据,因此下面将对此类方案着重进行分析. 字串7

　　ANSYS在默认的状态下是不能对Pro/E中的prt(或asm)文件进行直接转换的.必须通过以下过程对ANSYS设进行连接设置以激活模块. 字串5

　　图3 ANS_ADMIN 9.0对话框 字串9

　　鼠标点击“ 开始→ 程序→ANSYS 9.0→Utilities→ANS_ADMIN”,出现如图3所示对话框,选择“Configuration options →O K ” , 接下来的对话框顺序选取“Configuration Connection for

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　　Pro/ENGINEER → OK”和“ANSYSMultiphysics & WIN32 → OK”. 字串6

　　完成后,A N S Y S会自动提示已在自己的安装目录中成功生成了config.anscon文件,在接下来出现的对话框“PRO/ENGINEERInstallation path”选项后输入P r o / E 的起始安装路径如“ E : proeWildfire 2.0”,“Language used with Pro/Engineer”选项用默认的“usascii”,然后点击“0K”.出现对话框提示在Pro/E目录下成功建立了一个protk.dat文件,点击确定即完成配置.现在打开Pro/E,如果在“工具”菜单的后面出现一个新菜单“ANSYS 9.0”(如图4所示),就表示已经成功建立了接口. 字串3

　　图4 Pro/E下的ANSYS菜单 字串2

　　接口配置完成后,就可以使用以下两个方案实现数据转换: