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一文弄懂Ansys Workbench——DM模块的工程实践应用(来自一线机械设计与分析工程师的总结)
发布时间: 2023-09-29 15:30:03 来源:小九直播电脑版下载安装

  ANSYS Workbench中提供了两种建模工具,Design Modeler(以下简称DM)与Space Claim(以下简称SC),但是我们一般建模是在CAD软件中,比如SolidWorks、Catia、UG等,所以一般只会用到DM或SC的模型修改功能,比如建立施加边界条件的印记面、删除不必要的孔洞、删除或增加圆角、抽中面、抽边线等。以下根据我的机械设计与分析经验,介绍DM的工程应用技术。

  我们经常需要将CAD软件中对模型的实时更改传递到DM中,或者将DM中对模型的实时更改传回到CAD软件中,这便是双向关联,DM与目前市面上的大部分CAD软件可实现双向关联,以下以DM与Solidworks(以下简称SW)双向关联为例,双向关联时需要SW长期处在打开状态。

  Step2: 如果在SW中对模型进行了修改,DM中并不会提示,要求我们手动刷新数据:点击特征树中的Attach1,在属性细节窗口中将Refresh后的No修改为Use Geometry Parameter Values,再次点击Geometry即可刷新模型。

  在Attach1参数细节窗口中删除Parameter Key的参数ANS:DS,点击Geometry生成模型,参数细节窗口中便出现了模型尺寸参数,修改这些参数后,再次点击Geometry生成模型,DM中的模型和SW中的模型将同时改变。

  注意:只有对Attach(关联导入)的模型的参数修改会传回SW,在DM中对模型的新操作无法传回,比如给模型增加圆角倒角、增加凸台,减去凹槽等。

  在DM中,没有装配体建模工具,所有的接触在一起的解冻(又称激活)状态下的几何体会合并为一个零件,要创建多个零件,要使用到冻结功能。

  在DM中建模时,Add Material表示添加材料,建立的几何体将合并到与它相接触的零件中;Add Frozen表示添加冻结体,建立的几何体将成为独立的零件,不管有没有零件与它相互接触。

  约束与载荷往往不应加载在整个面上,而应加载在一个面的局部区域,这时候就要使用到印记面将局部区域分割出来。

  如果是外部导入的模型,需要解冻:Tools—Unfreezn。点击Generate刷新生成。

  点击特征树中Sketching标签栏,进入草图绘制环境。草图绘制工具包括Draw(绘图)、Modify(修改)、Dimensions(标注)、Constraints (约束)、Settings(设置)。使用过CAD软件建模的人对此都能很快熟悉,在此不展开说明。

  DM中,创建一个高于曲面的面:点击工具栏中New Plane图标并设置。

  From New Part作为DM区别于其他CAD软件的一个特殊功能,作用是将多个零件组合成一个多体零件。多体零件在划分网格时可形成兼容网格,保证不同零件之间的网格具有相同的节点(拓扑共享),使接触处的计算更精确。

  以下以T台装配体为例,导入DM后可见,模型由2Parts,2Bodies组成:

  回到DM中,将两个Part组合:选中两个零件,右击,选择From New Part,便将两个零件组合成为了一个多体零件。

  此时再划分网格,便可形成兼容网格。一旦形成多体部件后,之前相互独立的这些 Bodies 在后面的设计仿真中就能拓扑共享(共节点),在 Mesh 中就表现为它们接触面上的网格是相互匹配的,不像它们相互独立时划分网格是相互间没有一点关联。

  但是,对于大型装配体,强行进行From New Part会使计算量大幅度提升,所以一般我们只在关注的接触零件之间进行From New Part。

  圆角选项为Createt——Fixed Radius Blend,倒角选项为Createt——Chamfer,也可通过工具栏的快捷按钮选择。冻结体与激活体均可进行圆角与倒角操作。

  若厚度参数FD1设置为0,则为抽取选中的面。结果为曲面,点击此曲面在细节窗口能够正常的看到厚度为0,输入数字可修改曲面的厚度。

  更常用的工具为抽中面:Tool——Mid-Surface,在细节窗中的FacePairs中按住Ctrl选择相互平行的两个面,可以按住ctrl同时抽取多个面。点击Generate生成曲面,在曲面的明细窗口中能够正常的看到Thickness继承了实体的厚度,如果要修改厚度,需要将Thickness Mode改为User Defined。

  创建梁模型经常用到抽边线功能:Concept——Lines From Edges,可以在Edges中选择边,或者在Faces中选择面,选择面时表示抽取这个面的所有边线。Operation中选择Add Material 表示创建激活的线体,Add Frozen表示创建冻结的线体。抽取边线后,如果对原实体模型不会再使用,应该压缩它。

  切分是用面将几何体切割开,成为2个或多个几何体。激活体与冻结体均可被切分,切分后成为2个或多个冻结体。

  切分工具为Concept——Slice。细节窗口中slice Type切分工具有多种设置,Slice by Plane表示用基准面切割,Slice Off Faces表示用模型表面切割。

  体转换工具Create——Body Transformation,用于对几何体进行移动、平移、旋转、镜像、缩放等操作,也经常用来作坐标转换。

  所有转换中均有Preserve Bodies(是否保留原实体)选项,默认No不保留,若改为Yes则表示转换后保留原实体。

  体操作工具Create——Body Operation,可进行曲面缝合、实体简化、切除材料、制作印记面、模型切分等操作。

  如下图两个曲面,最大缝隙为2mm,要使它们缝合在一起,则选择Create——Body Operation,Type中选择Sew,Bodies中选择两个曲面,容差Tolerance选择用户定义容差User Tolerance,并设置为≥2的数值,缝合后变为一个曲面。

  在DM中的曲面,就算已经在曲面中赋予了厚度,依然显示是没有厚度的曲面,而不是钣金或薄壁效果。

  在Mechamical(求解窗口)中,钣金/薄壁件可以显示出实体效果,勾选View——Thick Shells and Beams,并且划分网格后,曲面将显示为实体效果。

  截面方向更改:能够正常的看到上图中,下方的角钢截面方向不对,如何修改呢?首先勾选勾选View——Cross Section Solids使线条截面方向显示出来,绿色箭头为主方向,可见下方线条的主方向不正确。选择下方线条,细节窗口中,Alignment Mode修改为Vector,将Alignment X改为1,其余为0,即主方向为X方向即可。

 
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