淺談UGNX高級仿真功能的應用

買買提江·馬木提

（新疆交通職業技術學院，新疆 烏魯木齊 831401）

0 引言

UG（Unigraphics）是 Unigraphics Solution公司推出的集 CAD/CAE/CAM為一體的三維機械設計平臺，廣泛應用于航空，航天，汽車和造船等領域。UG是一個交互式的計算機輔助設計（CAD），計算機輔助制造系統(CAM)。是一個全三維、雙精度的造型系統,使用戶幾乎能夠精確的描述任何幾何形體，通過這些形體的組合，就可以對產品進行設計、分析和制圖。

UG軟件PC版本的推出，為UG在我國的普及起到了良好的推動作用隨著CAD/CAM、數控加工及快速成型等先進制造技術的不斷發展，以及這些技術在模具行業中的普及應用，模具設計與制造領域正發生著一場深刻的技術革命，傳統的二維設計及模擬量加工方式正逐步被基于產品三維數字化定義的數字化制造方式取代。

1 UG NX高級仿真功能簡介

UG NX4高級仿真是一個綜合性的有限元建模和結果可視化的產品，旨在滿足設計工程師與分析師的需要。高級仿真包括一整套前處理和后處理工具，并支持廣泛的產品性能評估解法。

高級仿真提供對許多業界標準解算器的無縫、透明支持，這樣的解算器包括 NX Nastran、MSC Nastran、ANSYS 和 ABAQUS。 例如，如果結構仿真中創建網格或解法，則指定將要用于解算模型的解算器和要執行的分析類型。本軟件使用該解算器的術語或“語言”及分析類型來展示所有網格劃分、邊界條件和解法選項。另外，還可以求解模型并直接在高級仿真中查看結果，不必首先導出解算器文件或導入結果。

高級仿真提供基本設計仿真中需要的所有功能，并支持高級分析流程的眾多其他功能。

（1）高級仿真的數據結構很有特色，例如具有獨立的仿真文件和FEM文件，這有利于在分布式工作環境中開發有限元（FE）模型。這些數據結構還允許分析師輕松地共享FE數據去執行多種類型分析。

（2）高級仿真提供世界級的網格劃分功能。本軟件旨在使用經濟的單元計數來產生高質量網格。結構仿真支持完整的單元類型（1D、2D和3D）。另外，結構級仿真使分析師能夠控制特定網格公差。例如，這些公差控制著軟件如何對復雜幾何體（例如圓角）劃分網格。

（3）高級仿真包括許多幾何體簡化工具，使分析師能夠根據其分析需要來量身定制CAD幾何體。例如，分析師可以使用這些工具提高其網格的整體質量，方法是消除有問題的幾何體（例如微小的邊）。

2 UG NX高級仿真過程

當向前通過高級仿真工作流時，將利用4個分離并關聯的文件去存儲信息。要在高級仿真中高效地工作，需要了解哪些數據存儲在哪個文件中，以及在創建那些數據時哪個文件必須是激活的工作部件，這4個文件平行于仿真過程。

2.1 正被分析的原設計部件

一個有.prt擴展名的部件文件。例如，一個可以被命名為liangan.prt的部件，如圖1所示。

部件文件含有主模型部件或一裝配，及一個未修改的部件幾何體。如果用一個由其他人設計的模型啟動，可能沒有修改它的權艱。在分析過程時期，通常主模型部件文件是不被修改的。

2.2 設計部件文件的理想化復制

當一個理想化部件文件被建立時，默認有一.prt擴展名，fem#_i是對部件名的附加。例如，如果原部件是liangan.prt，一個理想化部件被命名為 liangan_fem1_i.prt，如圖2所示。

從如圖2圖中可以看出理想化的部件當中孔被移除，所以一個理想化部件是原設計部件的一個相關復制，可以修改它。理想化工具讓用戶利用理想化部件對主模型的設計特征做改變。不修改主模型部件，而按需要在理想化部件上執行幾何體理想化。例如，可以移去和抑制特征，如在分析中被忽略的小的幾何細節。對同一原設計部件文件的不同類型分析可以使用多個理想化文件。

圖1 原設計部件

圖2 理想化部件

2.3 有限元模型（FEM）文件

當建立一FEM文件時默認有一個.fem擴展名，_fem#是對部件名的附加。例如，如果原部件是liangan.prt，一個FEM文件被命名為liangan_fem1.fem，如圖3所示。

如圖3所示的有限元模型文件含有網格（節點與單元）、物理特性和材料。一旦建立了網格，可以利用簡化工具移去可以影響網格總質量設計中的人為對象，如細長條面、小邊緣和峽部條件。簡化工具允許相應一特定有限元分析在充分捕捉設計意圖的細節級上網格化幾何體。幾何體提取發生在存儲于FEM中的多邊形幾何體上，而不是在理想化的或主模型的部 件中。多個FEM文件可以引用同一理想化部件，可以對不同類型構建不同的FEM文件。

圖3 網格化部件

圖4 結果顯示

2.4 仿真文件

當建立一仿真文件時，默認一個仿真文件有一.sim擴展名，_sim#是對部件名的附加。例如，如果原部件是liangan.prt，一個仿真文件被命名為liangan_sim1.sim，如圖4所示。

從4圖中可以看出liangan_sim1.sim文件來顯示仿真的結果。仿真文件含有所有仿真數據，如解答、解算設置、載荷、約束、單元相關的數據、物理特性和壓制，可以對文件建立許多關聯到同一FEM的仿真文件。

3 總結

UG NX的高級仿真功能模塊富有經驗的有限元分析師提供了全面的有限元模型及結果可視化的解決方案包含完整的前后處理工具，支持全面的仿真分析，提供了設計分析及高級有限元分析。

［1］殷國富，胡曉兵.UG NX4產品設計實例精解[M].機械工業出版社，2007.

［2］鐘奇.UG NX4實例教程[M].人民郵電出版社，2008.