UG与ANSYS模型数据转换的方式及实例分析

来源：二三娱乐

・信息技术・　　　　　　　张尔文,等・UG与ANSYS模型数据转换的方式及实例分析

张尔文,孙友松,周先辉

(广东工业大学,广东广州510006)

摘　要:在有限元分析软件ANSYS建立复杂模型比较困难,而CAD软件UG具有强大的三维

造型功能。讨论了与ANSYS之间的数据转换问题;介绍了将UG模型导入ANSYS的方法和相关的操作;对比了CATIA和IGES格式在ANSYS中生成的模型的优劣。关键词:UG;ANSYS;有限元;建模中图分类号:TP391172　　文献标识码:B　　文章编号:167125276(2007)0220090202

ExampleAnalysesinDataConversionbetweenUGandANSYSZHANGEr2wen,SUNYou2song,ZHOUXian2hui(GuangdongUniversityofTechnology,GDGuangzhou510006,China)Abstract:ThispaperdiscussestheexchangeproblemsbetweenUGandANSYS,andintroducesthemethodtoimportUGmod2elfiletoANSYS.ItalsocomparesthedifferencesbetweenCATIAModelfileandIGESfileimportedtoANSYS.Keywords:UG;ANSYS;FEM;modelingE提供了连接向导,比较容易实现数据的转换。选择“程

0　引言

ANSYS具有结构、流体、热、电磁及其相互耦合分析

的功能,是有限元领域的大型通用软件,以其多物理场耦合分析的先进技术和理念,在工业领域和研究方向都有广泛而深入的应用。但与其强大的有限元分析功能相比,

ANSYS的建模功能显得较为逊色,在应用ANSYS进行有

限元分析中,有限元建模耗费了工程技术人员大量的时间与精力。虽然ANSYS带有自建模功能,但是这个建模功能非常有限,只能处理一些相对简单的模型,而且操作起来并不十分便利。随着ANSYS的应用日益广泛,它需要处理的模型也越来越复杂,ANSYS自带的建模功能就显得非常不足。UG、Pro/E、SolidWorks、SolidEdge等CAD造型软件拥有强大的参数化设计能力,可以进行复杂的实体造型。因此,如果把这些CAD造型软件与ANSYS结合使用,充分利用CAD造型软件快速准确建模的特长,就可以很好地解决CAD建模能力的不足。许多工程技术人员就利用这些CAD软件建模,利用ANSYS与CAD软件之间的图形接口将模型导入ANSYS。ANSYS提供了与大多数CAD软件进行数据共享和交换的图形接口,ANSYS自带的图形接口能识别IGES、ParaSolid、CATIA、Pro/E、

UG、SAT等标准的文件。使用ANSYS与CAD造型软件

序”→ANSYS8.0→Utilities→ANSADMIN,打开AN2

SYS管理器,按照提示进行与Pro/E连接即可。

与Pro/E不同,ANSYS并没有为UG提供连接向导,一般来说,先安装UG再安装ANSYS,ANSYS会自动与UG连接。虽然ANSYS与UG有直接的接口,但由于版本问题等各种原因导致不能成功直接在ANSYS导入UG的3.prt模型文件,因此本文主要讨论UG和ANSYS的数据转换。螺栓有一个复杂的螺旋曲面,能够很好地考察模型数据的转换是否成功,下面以UG中建立的一个M8×25螺栓模型(文件名为bolt.prt)为例(图1),介绍从UG导入数据到ANSYS方法,各种软件版本可能不尽相同,本文使用的是ANSYS8.0和UGNX2.0。

的快速方便的接口,能有效提高建模速度,提高模型品质,简化分析工作。

在很多情况下,技术人员已经在擅长的CAD系统中建立了几何模型,这时可以通过ANSYS与CAD系统的接口把它输入到ANSYS中进行分析。工程师可以利用自己熟悉的工具去建模,而且避免了在ANSYS中重复对现有CAD模型进行建模。

UG、Pro\\E是最为常用的三维造型软件,它们强大

图1　UG中螺栓模型

1　直接导入UG文件

ANSYS支持UG的3.prt文件,在ANSYS中选File

的参数化建模功能使得复杂零件的造型容易实现。AN2

SYS为UG和Pro\\E都提供了直接的接口,使用ANSYS

→Import→UG再指定bolt.prt,一般可以导入数据。但

是在某些版本的ANSYS中往往提示缺少bolt.ans文件(图2),操作失败,模型无法导入ANSYS。

总结经验发现,在某些版本的ANSYS中,要使UG文

进行有限元分析时可以直接将模型导入。ANSYS为Pro/

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图2　提示缺少ans文件

件成功导入ANSYS之前需手工在系统中添变量,变量名为PATH,变量值为UG安装文件夹里UGII文件夹的路径,本例的变量值为H:\\UnigraphicsNX2.0\\UGII,不同版本的UG具体的变量值不尽相同。操作为在Win2dows中选系统→高级→环境变量→系统变量→新建(图3),按确定后如图4所示“环境变量”,对话框新增了所添加变量,添加系统变量后须重启计算机。

图5　导入UG文件生成的螺栓模型(线框)

图3　新建系统变量

图6　导入UG文件生成的螺栓模型

文件bolt.tbl和UG-ANSYS属性文件bolt.attr,这两文件记录了被导入模型的各种信息。

2　间接导入UG文件

将UG中模型另存为其它ANSYS支持的格式,再导入ANSYS。在UG中将模型另存为CATIAModelFile(3.model)或IGESFile(3.igs),ANSYS支持这两种格式的文件。下面依然将螺栓作为例子,在UG中将螺栓模型另存为bolt.model和bolt.igs。在ANSYS中选File→Import→CA2TIA→bolt.model或File→Import→IGES→bolt.igs,将螺栓模型导入ANSYS中,图形同样以线框表示显示,选Plot->

Style->SolidModel->NormalFaceting,然后选Plot->Volume显示实体,结果分别如图7、8所示。

图4　环境变量对话框

重启后,在ANSYS中选File→mport→UG指定bolt.

prt,螺栓模型成功导入ANSYS。但模型实体以线框形式显示(图5),不能显示面和体,难以直观操作。在ANSYS中选Plot→Style→SolidModel→NormalFaceting,然后选Plot→Volume后,显示如图6的实体,很好地表达了模型各种特征细节,基本没出现线面丢失、图元无法转换等问题,这样就很快的在ANSYS建立了复杂的螺旋曲面。使用ANSYS进行有限元分析时,其它复杂的也可以同样使用UG进行建模再导入ANSYS中,免去了费时ANSYS建模工作。一些原先无法直接用ANSYS自带建模功能建立的复杂模型也能在ANSYS中建立,提高了有限元分析的正确性和准确性。

若UG模型成功导入了ANSYS,则会在ANSYS工作文件夹中生成与UG文件同名的UG-ANSYS通信列表

MachineBuilding&Automation,Apr2007,36(2):90～91,94

图7　导入CATIAModel文件生成的螺栓模型

(下转第94页)

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・信息技术・　　　　　　　　马晓明・Coons曲面在MasterCAM中的运用技巧线需选择两次(B1和B6),按A11-…-A15-A21-…-A25-…-B1-…-B6的选择顺序选择边界线[图8(b)],生成的Coons曲面如图8(c)所示。

2.4　构造点边界Coons曲面

图9所示的线框模型每个缀面都只有三条边界,但如果假想曲线浓缩成点,则顶点可看作是五条边界线浓缩成的一个点,这样每个缀面都有四条边界(相邻处为公共边界线),具备了构建Coons曲面的条件。按A11-…-A15-A21-…-A25-…-B1-…-B6的选择顺序选择边界线,其中A21-…-A25为同一点,选择时必须与A11-…-A15的起点相对应,生成的Coons曲面如图10所示。

图10　由图9生成的Coons曲面

3　小结

上述的一些技巧是在实际使用中总结出来的,通过这

些方法,可以一次性得到一个整张的Coons曲面,既可以保证曲面形状的准确性,又可以保证缀面边界处的连续性和圆滑性,减少曲面数控加工时载刀(铣刀轨迹跌落)和过切现象的发生。参考文献:

[1]孙家广,等1计算机图形学(第三版)[M].北京:清华大学出

版社,19981

[2]程　蓉,谢先报1复杂曲面建模的数学基础[J]1哈尔滨工业

大学学报,2002,4.

图9　每个缀面只有三条边界的线框模型

收稿日期:2006210224

(上接第91页)

倘若要在ANSYS使用这种模型进行有限元分析,则必须费时做大量的修补工作,影响分析的精度和准确性,甚至还可能还会影响后面划分网格等工作。

3　小结

a)通过添加“系统变量”,可以解决UG模型文件不

图8　导入IGES文件生成的螺栓模型

　　对比两种不同格式生成的ANSYS模型,可以明显地

看出,图7中的螺栓并没有生成螺纹。分析导入的模型,发现CATIAModel格式导入的模型明显优于IGES格式导入的模型。ANSYS能很好支持CATIA的格式,CATIAModel格式导入的模型生成了线、面和体,完整地保留了UG中的螺栓模型各种细节特征,连复杂的螺纹曲面也得到了很好的表达。

IGES作为一种表达产品数据并将其转换成中性文件格式的行业标准,实现文件之间的交换具有很大的优势,但是ANSYS对IGES的支持不够,ANSYS读入所需IGES文件的时间很长,占有系统资源较多。而且,在导入IGES文件的时候,无法识别小的几何元素,造成所生成拓扑结构不连续,无法生成实体,导入的螺栓模型只是由一些面组成,并不能生成实体,不能表达螺纹的曲面。而且,

能导入ANSYS的问题,实现UG和ANSYS数据的直接转换,借助UG的三维造型功能弥补ANSYS建模功能的不足。对于熟悉UG三维造型设计的工程技术人员,UG和ANSYS数据的直接转换给他们带来了很大的方便,直接在UG中建模,大量的节省了在ANSYS中建模的时间。一些难以在ANSYS中直接建立的模型也变得容易实现;

b)若要将UG模型文件另存为CATIAModel或IGES文件,间接地将UG模型文件导入ANSYS中,建议采用CATIAModel格式。因为采用IGES格式可能会导致模型信息的丢失,所以在导入复杂的模型时最好避免使用IGES格式进行转换,IGES格式只适合于转换一些较为简单的模型。参考文献:

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2002,(2):48250.

[2]高咏涛.ANSYS在结构分析中的应用及与CAD的联接[J].

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[3]孙　军.CAD与ANSYS的接口技术探讨[J].化工设备与管

道,2004,(2):55257.收稿日期:2006210220

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