基于Solidworks和Ansys桁架結構建模的研究

丁文文+++李濤

摘 要：文章首先對Solidworks軟件及 Ansys軟件的基本功能和模塊進行了相應的介紹。文章通過具體的實例，說明把Ansys有限元分析和Solidworks三維建模結結合運用能有效提高工作效率，操作更加簡單、方便。

關鍵詞：三維建模；Solidworks；Ansys

引言

隨著科學技術的發展，對計算機軟件的要求越來越高，一種能直接繪制三維模型的軟件取代傳統的二維AutoCAD也顯得越發迫切。目前市場上應用廣泛的三維CAD主要包括：Solidworks（下文簡稱SW），Pro/Engineer，Catia等等。其中Solidworks[1]主要包括零件、裝配體、工程圖三部分，還具備運動、仿真、渲染、動畫等功能。Ansys[2]軟件是集結構、流體、電場、磁場、聲場于一體的大型通用的有限元分析軟件，主要包括三部分：前處理模塊、分析計算模塊、后處理模塊。并且利用Workbench平臺與CAD、Solidoworks、Pro/E、UG等實現數據共享和交換以及無縫連接。

本文主要解決的問題：利用SW實體建模，經模型導入后，直接添加材料屬性、映射網格、添加約束載荷、求解。

1 桁架類結構設計

結構特點：兩端面尺寸為2m方形，中間面為1m方形，兩方形底邊相距2.5m，整體外形符合默許條件下Solidworks三面放樣后的曲面上，桿長平均1m，如圖2所示。

此桁架相對比較復雜，每個節點在曲面上的位置無法直接通過坐標的方法直接輸入，且節點數量較多，很難直接在Ansys中建立有限元模型。如果通過三維建模的方法進行建模，再進行導入，將會大大的節省時間，具體方法如下：

（1）在SW中建立如上圖的放樣模型來確定桁架的外形。

（2）將空間3D草圖中的點布置在曲面上，用尺寸控制KP，間隔為1m左右。

（3）用獨立的 中的直線當做桁架桿，連接布置好的KP。注意每條直線單獨在一個3D草圖里。

（4）用曲面填充填充所有的相鄰的line，期間可以用鏡像的方法先鏡像對稱的面。

（5）保存3D模型為“x.t”。

（6）打開Ansys，在GUI界面下進入：Utility Menu> File>Import>Para…選擇“x.t”文件。

（7）添加Link8單元；添加界面尺寸4.91E-4：

添加材料模型：Main Menu >Material props>Material Modls>Structural>Linear

>Ekastic>Isotropic

EX：2.07E+011 PRXY：0.3Density（密度）輸入7800

（8）通過KP、line劃分有限元模型：

Main Menu >preprocessor>Meshing>Mesh Attributes>All KP>OK

Main Menu >preprocessor>Meshing>MeshTool。

在出現Mesh Areas后，選擇Pick All后點擊ok，即建立模型完畢。

如圖1所示為有限元模型。

2 結論

模型建立是有限元分析的基礎，雖然Ansys軟件可以建立模型，但建模過程遠不如Solidworks簡便，復雜模型建立更加困難。

Solidworks提供的眾多的數據接口中，IGES可以實現Solidworks和Ansys的無縫連接進行數據交換。即Solidworks環境下建模，接著將其導入Ansys環境下進行網格劃分，再進行材料性質、載荷定義和求解，為復雜機械的優化設計提供技術支持，提高工作效率。