论文导读:火箭发射实验架的实际工程结构的设计工作中,静力学分析和设计是必不可少的一部分,本文运用静态分析理论与有限元分析技术,使的被分析的实体更加精确。所以本文利用有限元分析方法对火箭发射实验架中的一段板簧的受力状况进行了研究。利用CAD软件PRO/E建立了一段板簧的几何模型,利用有限元分析软件ANSYS7.0建立了其有限元模型实现了CAD/CAE的一体化技术,得出了一段板簧的应力变化情况,缩短了分析的周期。
关键词:CAD/CAE一体化,有限元分析,一段板簧
1.1导入CAD生成的模型
通常情况下,对于非常复杂的不规则线、面或体,在ANSYS中建立其几何模型将非常复杂。这时可以采用在熟悉的专用的CAD系统中建立几何模型,然后通过ANSYS提供的接口导入到ANSYS中,这样可以实现CAD/CAE一体化技术,提高效率。然而,从CAD系统中导入的模型很可能需要另外的大量的几何模型的修补工作。
1.2导入在CAD系统创建的模型以实现CAD/CAE一体化
1.2.2 以IGES格式实现导入
在PRO/E完成的模型被另存为IGES的格式可以导入ANSYS7.0中,但这种方式经过大量的检验证明是很有局限性的,只有当模型简单包括很少的特征才可能不产生基本特征的丢失。对于稍稍复杂的模型来说就会丢失一些特征特征,这就使我们不得不进行大量的模型修补工作。
1.2.3从PRO/E中启动ANSYS实现CAD/CAE一体化
ANSYS还具有从PRO/E中导入*.prt或*.asm的功能,但是按照ANSYS帮助里的提示不能将模型导入。经过实践研究,CAD的各种文件格式导入到ANSYS中都存在着一些问题。本文最后解决了从PRO/E中启动ANSYS实现了CAD/CAE的一体化。并发现也能够从ANSYS中将模型以*.prt或*.asm的格式导入。而且通过这种途径导入的模型或启动ANSYS绝对没有任何模型元素的丢失。
下面介绍实现的过程;
(1)在同机的同一工作系统下安装有Pro/E和ANSYS两种软件;
保证上述两种软件的版本兼容,Pro/E的版本不得高于同期的ANSYS的版本;
(2)开始?程序?CAD/CAM?ANSYS Release7.0?Utilities?ANS_ADSIN Utility?Configurationoptions?OK? Configuration Connection for Pro/E?选择ANSYSProduct?选择Graphics device name(NT: Win32)?会出现SUCCESS提示:
给出Pro/Engineer installation path?(在我们的机器上PRO/E的工作路径是
C:PROGRAM FILESPROE2001)会出现如下提示:
至此,PRO/E和ANSYS接口程序已经设置成功。
——PRO/E的系统实用工具主要集中Utilities 菜单中,个别集中在View菜单中。利用 Utilities菜单中的选项View菜单的个别选项可以系统各项设置值,定制工作环境,例如定制用户界面,加载和编辑配置文件等。科技论文,CAD/CAE一体化。。这里利用管理辅助应用程序 Auxiliary Applications将ANSYS Geom加到PART菜单下;用Register找到ANSYS安装目录下的protk.dat文件,选中这个文件,再运行start即可。
——完成第一步的设置,应该可以将文件*.prt或*.asm的格式导入ANSYS中,但是导入时程序却没有响应;完成以上两步的设置,在PRO/E中创建完模型后点击ANSYS GERM应该可以直接进入ANSYS中。有一超时功能中理论上的“无限时间”设置使用不恰当的日期值,这一日期值相当于2004年1月10日,所以到了2004年1月10日,代码会自动判断当前时间已经超过无限时间。科技论文,CAD/CAE一体化。。据PTC介绍,这种超时功能的主要软件模块是
“Name Service Demon”(nmsd.exe),所以要对nmsd.exe进行更新。要用一个网上下载的nmsd.rar的补丁来覆盖以超时的这个模块。更新了nmsd.exe后实现了点ANSYS GERM后启动了ANSYS7.0会自动生成*.anf文件,以上所做的工作均可以在Windows2000下顺利的运行。进入了ANSYS中在输入窗口输入命令:
/inut,文件名(不带后缀),anf
后再执行plot volume即可。科技论文,CAD/CAE一体化。。科技论文,CAD/CAE一体化。。经过此设置文件以.prt的格式导入ANSYS中都不会有任何特征的丢失。
经过以上三步的设置就会发现PRO/E和ANSYS的无缝接口。
3.3 在PRO/E中建立模型并在ANSYS中分析
3.3.1在PRO/E中建模(一段单板簧):
一、尺寸的选取
1)b,l由经验选取 2
2)h的确定 ,要求 43
3)H=5h
二、弹阻力的计算
1)弹阻力计算公式
2)弯矩公式

若令Q=0可得kl= = l
=0 可得kl-2 = l
则N=4
a) 的确定
l= , l= b)弹阻力计算
最大负荷时弹阻力为 =0
最小负荷时的弹阻力为 
3.3.2将PRO/E中建立的模型导入ANSYS中没有几何数据的丢失:
3.3.3在ANSYS中对导入的模型进入前处理器
(1)定义单元类型,选取菜单Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete弹出Element Type对话框,单击按钮Add弹出Library of Element Types对话框,选择相应的单元类型,单击OK按钮返回Element Types对话框,单击Close按钮。科技论文,CAD/CAE一体化。。
(2)定义材料属性:选取菜单Main Menu>Preprocessor>Materical Props>Materical Models 弹出Define Materical Models Behavior对话框,在右边的MatericalModels Available 框中连续双击选择Structural>Linear>Elastic>Isotropic,弹出Linear Isotropic Properties for…..对话框在EX和PRXY选择相应的值,单击按钮返回DefineMaterical Model Behavior 对话框,选择该对话框菜单Define MaterialModel Behavior>Materical>Exit.定义完单元类型和材料属性后,对于从PRO/E中导入的模型就可以进行网格划分了
(3)进行网格划分:单击MeshTool对话框中Mesh按钮弹出MeshAreas拾取对话框,单击pick all按钮执行网络划分操作。科技论文,CAD/CAE一体化。。
(4)退出前处理器MainMenu>Finish.
(5)并且对所做的划分执行存储,单击ANSYS Tooler窗口中的SAVE_DB按钮。
3.3.4执行求解,当求解结束后,弹出黄色提示信息对话框显示Solution is done!表示求解成功完成。观测等效应力动画结果。

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