ProE模型导入ANSYS问题的思考

1、ProE模型导入ANSYS问题的思考随着铁路领域发展水平的提高， 高速与重载成为了列车的主要特点，传统设计水平已经无法满足当前时代对于列车的要求，将 CAD 以及 CAE 技术应用到列车设计以及制造过程中，已经成为了铁路领域发展的必经之路。ProE以及ANSYS分别属于CAD以及CAE 的主要代表，将 ProE 模型导入 ANSYS 中， 能够使两者的设计优势有效结合，对于列车整体性能的提高具有重要价值。ProE 模型导入ANSYS 的意义CAD即计算机辅助设计，属于CAE （计算机辅助工程）中的主要内容之一， ProE 属于 CAD 的代表性技术，其中的机械设计模块，是辅助 CAD 设计完成

2、的主要模块 1 。从本质上看，ProE下的机械设计模块， 属于三维机械设计工具的一种， 能够使机械的设计过程在三维可视化的条件下展开， 可使机械的设计精度与效率有效提高。ANSYS属于CAE的代表性技术，具下包含几何建模模块，具有几何建模的功能，但该功能相对较弱，且实现复杂。将 ProE 模型导入到 ANSYS 中，能够使两者实现优势互补，能够使机械设计更好、更快的实现。ProE 模型导入ANSYS 问题的思考ProE 模型导入ANSYS 的方法文件导入ProE 具有结构复杂的特点，文件格式以 IGES（ Initial ？Graphics ？ Exchange ？ Specification

3、 ， 初始化图形交换规范） 文件为主，与 ANSYS 文件格式存在一定的差异，如直接将文件导入其中，ANSYS很容易出现实体丢失的问题，进而影响设计进展。为确保文件导入能够更好的完成， 在导入前做好格式转换十分重要。接口转换在将状态设置为默认的情况下，ANSYS无法直接对ProE中的文件进行转换，需对其进行重新设置，才可使转换顺利完成。在 ANSYS 软件中，可以利用其Connection ？ for？ Pro/Engineer模块， 完成数据的传输以及文件的转换过程， 最终使文件的导入 得以实现。AWEAWE 属于前后处理环境的一种，将其应用到 ProE 模型导入ANSYS 的过程中，能够使

4、ProE 模型直接转换成为 ANSYS 的形式， 能够使几何建模更加快速有效的完成， 但该技术目前并未成 熟。有限元分析模块在 RroE 模型下，包含有限元分析模块，该模块具有添加载荷以及约束的功能，且其中包含ANSYS求解器，使用该模块，能够使两者的ANSYS接收到的包含单元、载荷以及约束等各部分相关信息的有限元模型，能够使导入过程更好的实现。有限元模型的建立分析了变流器柜体的有限元建模过程。简化模型变流器柜体以方钢等组成，共包括2 个变流器模块， 1 个控制箱以及 1 个电力电容器。 考虑到变流器柜体布置非对称， 因此在分析柜体受力情况时， 可通过将各部件简化的方法， 降低有限元建模难度。

5、从体积上看，变流器柜体较大，考虑这一问题，可采用在不同坐标轴上建立三维空间应力以及位移分量的方法， 完成受力分析过程。需注意的是，变流器的简化过程，必须保证计算精确合理，这一点十分重要。可通过对ProM 中的中间曲面的应用，建立壳单元模型，相对于 ANSYS 的建模过程而言，中间曲面功能的应用效率更高。薄壳与厚壳是需要了解的两种壳单元模型形式， 前者一般不包括剪切变形， 无需考虑该问题， 则可建立薄壳， 过程相对简单，只需将 ProM 有限元模型导入即可。如需考虑剪切变形的问题，则需建立厚壳，以确保能够满足壳单元模型建立的要求。在变流器实体中， 还包括安装支座等小零件， 对变流器整体结构力学性

6、能的影响较小， 因此在建模过程中， 无需考虑上述问题，以使建模过程以及具体模型得到简化。焊缝与螺栓变流器实体中， 存在较多的焊缝以及螺栓， 对实体力学性能的影响较大， 有限元建模过程中， 必须将其作为重点问题加以考虑。建立耦合和约束方程，能够使自由度联接得以实现，可以在利用上述基础的前提下， 对焊接位置进行耦合约束处理， 将自由度耦合，以实现对焊接情况的模拟。手工电弧焊是焊接方法的一种， 相对较为牢固， 其强度与变流器实体基本一致，因此在建模过程中，无需考虑该接缝问题，将其删掉简化即可。螺栓连接在以变流器为主的机械中十分常见， 在有限元分析过程中，需对其加以重视。ANSYS具有非线性接触行为模

7、拟能力，适用于对机械中螺栓连接情况的模拟， 能够对有限元模型的建立带来支持。有限元建模方法有限元建模方法包括两种， 分别为 H 法和 P 法。 H 法属有限元建模的常规方法， 要求每个单元采用低阶次的插值多项式进行计算，各个单元的阶次不变，将有限元网格的密度作为变量，在不断改变变量的基础上，最终得到函数的最优解。 P 法同样属于有限元建模的一种方法，该方法要求将有限元网格的密度作为定值，将各单元函数的阶次作为变量，通过不断改变变量的方法，最终得到函数的最优解。可以看出，上述两种方法的区别仅在于变量的不同。通常情况下， 在利用 P 方法进行有限元计算时，各单元的阶次一般需逐渐上升， 并在此前提下

8、， 不断地完成函数的 求解过程，通过迭代的方法，使函数的解能够逐渐趋近于真实。相对于H方法而言，P方法一般具有更少的网格，但计算量较大，这是其优势以及缺陷所在。 考虑本次有限元分析的需求， 决定采用 H 方法作为主要有限元计算方法而应用。变流器柜体力学性能的测定便利器柜体为不锈钢材质，屈服强度为 205MPa ，强度极限为520MPa,荷载情况如下：纵向5g、垂直1g时，应力176MPa,最大位移量0.442mm ； 纵向 -5g 、 垂直 1g 时， 应力 158MPa ， 最大位移量0.443mm ;纵向3g、垂直1g时，应力82.8MPa,最大位移量 0.168mm ； 纵向 -5g 、

9、 垂直 1g 时， 应力 121MPa， 最大位移量 0.168mm 。观察应力以及位移变形量发现，该变流器柜体的最大应力，较不锈钢材料的屈服强度小， 最大位移量未超出标准要求， 表明材料的静强度能够达到要求。测定同样发现，变流器柜体振动频率为67.25Hz ，与设计要求 30Hz 相比更高，表明材料的刚度能够达到要求。讨论)有限元分析方法，是ProE 模型导入到ANSYS 中的主要方法。通过抽取中间曲面的方法，能够使有限元模型得到简化，科学处理螺栓与焊缝，是提高有限元计算数值准确的前提。H 方法更加适用于有限元计算。4）将ProE模型导入到ANSYS,能够使以变流器柜体为主的各类器械的设计精度更高，测试发现，导入后的器械，刚度与强度均能够满足标准要求。结论综上所述，将ProE模型导入到ANSYS中