安世亚太培训资料—ANSYS WORKBENCH 11.0 培训教程 第九章 CAD与参数.pdf

ANSYS WORKBENCH 11.0 培训教程（培训教程（DS） ANSYS WORKBENCH 11.0 培训教程（培训教程（DS） 第九章 CAD与参数 本章内容本章内容 在这章，将讨论与CAD软件的交互性及参数递。 本章将包括： 与CAD的交互性 多设计研究 参数管理器 所有的ANSYS licenses均支持本章涉及的功能. 然 而,一些CAD功能是针对一定CAD软件,因此需要相 应的 ANSYS licenses. 并不是CAD软件都具有一样的特性, 因此DS中CAD 相关的功能有些不同。 A. CAD 交互性交互性 如第一章所示,DS中支持如下接口文件: 接口文件license可以运行在所有licenses的读写模式. 对于 CAD软件的接口文件可以运行在插件模式，它们均显示在 “Associative”下： 在线帮助中列有对CAD支持的详细信息 8.0 Service Pack 3中支持UNIX, UG NX 1.0 应使用Mechanical Desktop, version 2004 DX (不是version 2004) 。 IGES 文件接口是免费的。 CAD SourceVersionWindowsSolarisHP-UXAssociative DesignModeler9xxxx Pro/ENGINEER2001, Wildfire (1 and 2)xxxx UnigraphicsNX 1.0, 2.0xxxx SolidWorks2003 (sp4), 2004xx InventorR8, R9xx Solid Edge15, 16xx Mechanical Desktop2004 DX, 2005xx CATIA V42.xxxx CATIA V5R2-R13x ACIS (SAT)13xxx Parasolid16.0xxx IGES4.0, 5.2, 5.3xxx DesignModeler 与与 CAD DesignModeler 是Workbench的建模工具，可以创建 或修改能在Design Simulation中使用的模型。 DesignModeler has a similar look and feel to Simulation DesignModeler can be used to create geometry in lieu of other CAD software DesignModeler can also read in parts and assemblies from the same CAD sources as Simulation. These models can be prepared and modified for analysis, then attached in Simulation CAD 交互性交互性 当模型被读入时，从CAD系统中以下的项目将被读入: 图形输入 焊点输入 参数输入 材料属性输入 坐标系输入 命名选择输入 动载荷输入 CAD属性输入 当连接 CAD图形后，有三种方式进行输入设置。 下面讨论这三种方式， （一种是在Workbench的项目文件页 面，另一种是从Design Simulation 图形结构树中 ，第三种是 从Options box 中）， 控制控制CAD设置设置 当在Workbench Project页面输入模型时, 左边可以控制各种 CAD相关的设置。 这些设置仅对当前存在的模型有效。 控制控制CAD设置设置 另一方面,当一个模型已经输入到Design Simulation后, CAD 相关的设置就会在图形结构树中得到修改。 这些设置仅会影响现存的模型。 Model shown is from a sample Inventor assembly. 控制控制CAD设置设置 可以在 “Tools menu Common Settings: Geometry Import” 中改变默认设置 “Options”对话匡也可以从 Workbench 起始页的左下角进入. 几何输入几何输入 对CAD相关设置,可以输入实体、面、线。 不能输入混合体和面的零件（混合体和面的装配体是 可以的） 在其它情况,用户会仅希望输入一定实体类型，而忽略 模型中不必要的图形 因此, 选定这些选项可以输入实体、面、线。 几何体输入几何体输入 (实体实体) 所有的CAD系统都支持实体的输入。 在装配体中，零件间的接触区域会自动探测。 注意到CAD配合关系不再使用。 滑块可控制接触的探测容差 (在ANSYS专业及以上的 licenses，用户能定义长度单位) Geometry InterfaceAvailability DesignModelerx Pro/ENGINEERx Unigraphicsx SolidWorksx Inventorx Solid Edgex Mechanical Desktopx CATIA V4x CATIA V5x ACIS (SAT)x Parasolidx IGESx Model shown is from a sample SolidWorks assembly. 几何体输入几何体输入 (实体实体) 在DesignModeler中, “MultiBody parts”的概念是存 在的。 Multi-body part 是一个实体的集合。与实体之间接触区域不同 的是，这些体在公共界面上具有相同的节点。 Geometry InterfaceAvailability DesignModelerx Pro/ENGINEER Unigraphics SolidWorks Inventor Solid Edge Mechanical Desktop CATIA V4 CATIA V5 ACIS (SAT) Parasolid IGES Individual Bodies (non-matching mesh)Single Part (matching mesh) 几何体输入几何体输入 (2D实体实体) 在输入2D 几何模型前必须在“Advanced Geometry”选 项中将 “Analysis Type” 设置为 “2D” Once imported, the 2D details can be specified from the Part branch. Plane stress, plane strain or axisymmetric 几何体输入几何体输入 (表面表面) Design Simulation支持从CAD系统面的输入。 对于ANSYS专业版及以上的licenses,支持表面之间的接触。 焊点的定义也可用于表面的装配。 Geometry InterfaceAvailability DesignModelerx Pro/ENGINEERx Unigraphicsx SolidWorksx Inventor Solid Edgex Mechanical Desktop CATIA V4x CATIA V5x ACIS (SAT)x Parasolidx IGESx 几何体输入几何体输入 (表面表面) 在DesignModeler中, “joints”能用来将多个表面连接成 体。 与使用焊点和边接触不同, 在DesignModeler中“joints”常 用来确保表面之间能够公用节点。 具有公共边的表面也能形成一个具有公共节点的part。 Individual Bodies (non-matching mesh)Part of Surface Bodies (matching mesh) Geometry InterfaceAvailability DesignModelerx Pro/ENGINEER Unigraphics SolidWorks Inventor Solid Edge Mechanical Desktop CATIA V4 CATIA V5 ACIS (SAT) Parasolid IGES 几何体输入几何体输入 (线线) 线仅能从DesignModeler中输入 DesignModeler要求定义线的横截面和方向。 可以用beam/link单元对线进行网格划分。 线常用于面之间的连接。 Geometry InterfaceAvailability DesignModelerx Pro/ENGINEER Unigraphics SolidWorks Inventor Solid Edge Mechanical Desktop CATIA V4 CATIA V5 ACIS (SAT) Parasolid IGES 与与CAD的双向互导的双向互导 与CAD的双向互导允许在 Design Simulation中更 新CAD图形，无需重新定义材料属性、载荷、支撑 及求解结果。 在一些情况下，对于大模型，操作时间很慢，因此 用户可以关闭与CAD系统的结合性，可以有更快的 操作速度。 Geometry InterfaceAvailability DesignModeler Pro/ENGINEER Unigraphicsx SolidWorksx Inventorx Solid Edgex Mechanical Desktopx CATIA V4 CATIA V5 ACIS (SAT) Parasolid IGES 智能更新智能更新 “Smart Update” 可以加速装配体的更新当装配体 中有未修改的模型. 目前只有 Inventor 和 Unigraphics 支持 “Smart Update” Geometry InterfaceAvailability DesignModeler Pro/ENGINEER Unigraphicsx SolidWorks Inventorx Solid Edge Mechanical Desktop CATIA V4 CATIA V5 ACIS (SAT) Parasolid IGES 附加文件与临时文件附加文件与临时文件 对于大模型，建议将这个属性打开。 当这个选项被设定时，输入大模型的时候，在 Design Simulation 中将会产生或删除一个临时文 件，来简化输入。 如果设为“Yes”时,临时文件的位置可以由用户指 定。 Geometry InterfaceAvailability DesignModelerx Pro/ENGINEERx Unigraphicsx SolidWorksx Inventorx Solid Edgex Mechanical Desktopx CATIA V4x CATIA V5x ACIS (SAT)x Parasolidx IGESx 焊点的输入焊点的输入 焊点能用于多层构件。 尽管在Design Simulation中焊点的定义受到一定的 限制，但在DesignModeler 和Unigraphics中可以很 容易的定义，然后输入到 Design Simulation中。 Geometry InterfaceAvailability DesignModelerx Pro/ENGINEER Unigraphicsx SolidWorks Inventor Solid Edge Mechanical Desktop CATIA V4 CATIA V5 ACIS (SAT) Parasolid IGES 并不是所有并不是所有CAD软件都支持焊 点定义。 软件都支持焊 点定义。 参数的输入参数的输入 CAD软件中特征的尺寸能输入到 Design Simulation中 打开这个属性（默认是打开的）, 任何用 户用前缀或下标（默认是DS）定义的尺 寸将作为参数输入到Design Simulation 中。 仅特征的尺寸被输入 一旦参数被输入，各种尺寸的参数将会显 示在对应部分的属性列表上。 下一章将详细讨论如何利用参数进行修改 模型或进行参数化研究。 Geometry InterfaceAvailability DesignModelerx Pro/ENGINEERx Unigraphicsx SolidWorksx Inventorx Solid Edgex Mechanical Desktopx CATIA V4 CATIA V5 ACIS (SAT) Parasolid IGES 参数的输入参数的输入 每种CAD软件都有不同的方法来改变尺寸名称，请参考相关CAD 文档。 DesignModeler: 在Sketching模式下, 用 “Dimensions Edit” Pro/ENGINEER: 选尺寸，点右键选“Properties” Unigraphics:选尺寸，点右键选“Edit” SolidWorks:选尺寸，点右键选“Properties” Inventor:选尺寸，点右键选“Dimension Properties” Solid Edge:选尺寸，点右键选“Edit Formula,” 改变名字 Mechanical Desktop: “Part Design Variables” ，然后定义参数 名。 然后通过“Edit Dimensions”将尺寸改为参数。 Geometry InterfaceAvailability DesignModelerx Pro/ENGINEERx Unigraphicsx SolidWorksx Inventorx Solid Edgex Mechanical Desktopx CATIA V4 CATIA V5 ACIS (SAT) Parasolid IGES Sample dialog boxes to change dimension name in CAD software 材料属性的输入材料属性的输入 如果“Material Properties Transfer”被激 活，定义的材料属性将从支持的CAD系 统被输入。 下列的属性可以被输入: 在表中，应注意到不是UG所有属性都能 输入(象和温度相关数据就不能) 如果在CAD中材料类型改变了，这会在更 新中反映出来。然而,如果CAD中材料属 性值改变了，更新是不能进行的，以防止 覆盖 Design Simulation中已经定义的数 值。 Geometry InterfaceAvailability DesignModeler/ Pro/ENGINEERx Unigraphicsx SolidWorks Inventorx Solid Edge Mechanical Desktop CATIA V4 CATIA V5 ACIS (SAT) Parasolid IGES Material PropertyPro/ENGINEERUnigraphcisInventor Young's Modulusxxx Poisson's Ratioxxx Mass Densityxxx Coeff Therm Expxxx Specific Heatxx Thermal Conductivityxxx Tensile Yieldx Compressive Yield Tensile Ultimatex Compressive Ultimate 并不是所有的并不是所有的CAD 系统都支持系统都支持 Design Simulation 能够识别的材料 属性的定义。 从 能够识别的材料 属性的定义。 从CAD中输入的材料属性将会显示在中输入的材料属性将会显示在n “Engineering Data” 目录树下，并分 配给相应的零件。 目录树下，并分 配给相应的零件。 材料属性的输入材料属性的输入 每种CAD软件有不同方法来定义和指定材料，请参考相关CAD文 档。 DesignModeler: 可以从 ProE, UG, Inventor输入材料,但用户不能在 DM中直接输入。 Pro/ENGINEER: “Edit Setup: Material Define/Assign” Unigraphics: “Tools Material Properties” Inventor (定义材料): “Format Materials” Inventor (指定材料):右击 “Properties: Physical tab” 在在CAD软件中指定软件中指定/定义材料的示例对话框定义材料的示例对话框 Geometry InterfaceAvailability DesignModeler/ Pro/ENGINEERx Unigraphicsx SolidWorks Inventorx Solid Edge Mechanical Desktop CATIA V4 CATIA V5 ACIS (SAT) Parasolid IGES 坐标系的输入坐标系的输入 在 Design Simulation中常用坐标系来 进行结果的后处理。 坐标系可实现某一方向等值线结果 Design Simulation支持从CAD系统中 输入局部坐标系 可以输入在零件或装配体上用户自定义的 局部坐标系。 在 DM和SW中, 坐标系名称需另存. 在ProE中,坐标系名称使用零件名，在方 括号后面跟随着局部坐标系名。 修改后的局部坐标系并不能进行更新。 Geometry InterfaceAvailability DesignModelerx Pro/ENGINEERx Unigraphics SolidWorksx Inventor Solid Edge Mechanical Desktop CATIA V4 CATIA V5 ACIS (SAT) Parasolid IGES 坐标系的输入坐标系的输入 每种CAD软件有不同方法来定义坐标系，请参考相关 CAD文档。 DesignModeler: 建工作平面, 详细信息参见: Export CS Pro/ENGINEER: “Insert Model Datum Coordinate System” SolidWorks: “Insert Reference Geometry Coordinate System” Geometry InterfaceAvailability DesignModelerx Pro/ENGINEERx Unigraphics SolidWorksx Inventor Solid Edge Mechanical Desktop CATIA V4 CATIA V5 ACIS (SAT) Parasolid IGES Sample dialog boxes to define coordinate systems in CAD software 命名选择输入命名选择输入 尽管这里并不仔细讨论命名选择，但 它是一种同时分类实体的方法。这使 对特定的实体部分分配载荷或查询结 果变得容易。 如右图所示，命名选择输入被激活。 如果在CAD中， “group”有特殊的前缀 （默认为“NS” ）,那么它在Design Simulation结构树中就被输入了。 CAD SystemVertexEdgeFaceBody DesignModelerxxxx Pro/ENGINEERxx Unigraphicsxxxx SolidWorksxxx Inventorxxx Solid Edgexxx Mechanical Desktopxx Geometry InterfaceAvailability DesignModelerx Pro/ENGINEERx Unigraphicsx SolidWorksx Inventorx Solid Edgex Mechanical Desktopx CATIA V4 CATIA V5 ACIS (SAT) Parasolid IGES 命名选择输入命名选择输入 然而，应注意到这个named selection import特性是 和 CAD API功能相关的. 如果CAD系统不允许用户对几何元素进行直接控制，那么仅 提供几何体素的“名称”并不会将它输入到DS中去. 要进行与CAD API的交互，可以通过VB或其它类似的脚本语言 来实现。 当前，只有Pro/ENGINEER和Unigraphics (还有 DesignModeler)允许用户重命名，例如面的几何元素。 Pro/ENGINEER仅允许用户在每一命名选择中指定一个几何元素 (使用受限) Unigraphics能实现命令的多个几何元素的选择，因此能生成“真 正意义”的编组。 Geometry InterfaceAvailability DesignModelerx Pro/ENGINEERx Unigraphicsx SolidWorks Inventor Solid Edge Mechanical Desktop CATIA V4 CATIA V5 ACIS (SAT) Parasolid IGES 命名选择输入命名选择输入 每种CAD软件有不同方法重命名几何元素，请参考相 关CAD文档。 DesignModeler: “Tools Named Selections” Pro/ENGINEER: “Edit Setup: Name Other” Unigraphics: 选择体, 右击 “Properties” Geometry InterfaceAvailability DesignModelerx Pro/ENGINEERx Unigraphicsx SolidWorks Inventor Solid Edge Mechanical Desktop CATIA V4 CATIA V5 ACIS (SAT) Parasolid IGES Sample dialog boxes to create “named selections” in CAD software CAD 属性输入属性输入 CAD属性的输入功能也能用于将从 CAD软件中获得的属性信息输入到程 序中，包括运动载荷。 例如，如果在CAD系统使用了支持的运 动学程序，那么运动学载荷将能够输入 到DS中，为接下来的应力分析作准备。 如果此项功能开启，需要指定前缀，只 有带特定前缀（默认为“SDFEA” 或 “DDM” ）的属性能够输入到DS中去。 Geometry InterfaceAvailability DesignModeler Pro/ENGINEERx Unigraphicsx SolidWorksx Inventorx Solid Edgex Mechanical Desktopx CATIA V4 CATIA V5 ACIS (SAT) Parasolid IGES B. 多设计研究多设计研究 在很多情况下，用户希望能进行不同载荷工况的 对比，甚至是不同的分析类型对比。 在结构树中，复制命令的功能允许用户更容易地 对比不同的环境甚至不同的模型。 如上所示，可以进行不同载荷工况的对比。如上所示，可以进行不同载荷工况的对比。 多设计研究多设计研究 为了求解不同的工况，仅需要复制父级 目录 复制环境分支条，用户可以: 求解多个载荷工况 求解不同分析类型（静态、模态等） 复制模型分支条，用户可以： 对比不同的材料属性 对比不同的几何尺寸配置 对比不同的接触条件 对比不同的网格密度 在复制适当的分支条后，仅需进行必要的修改 就可再次求解模型。 通常，最好将结构树中的分支重命名，以便更好 地区分所复制的命令集。 多设计研究多设计研究 在复制分支条并进行求解后，在生成的HTML报告中将 会包含着所有已求解的工况。 Select which branches you want to include in the HTML Report prior to generating it. All input, results, and figures will be included for each branch and labeled appropriately. 更新几何模型更新几何模型 对于以前提及的工况，可直接对所复制的分 支进行修改。 例如，为了对比不同载荷条件的情况，需要 复制相应的环境分支，重新定义或添加、删 除任意载荷或支撑约束。 但是，在处理几何模型问题时，还要进行附 加的操作步骤。 在CAD系统中修改几何体的尺寸。 复制模型的分支条 选择几何体的分支条，在相关的工具条中点 Geometry Update: Use Geometry Parameter Values” 这只会对相关的CAD系统起作用。在进行了上述 步骤的操作后，在所选中的分支条中的几何信 息都将获得更新，包括所有的材料、接触区域 与载荷。 Geometry InterfaceAvailability DesignModelerx Pro/ENGINEERx Unigraphicsx SolidWorksx Inventorx Solid Edgex Mechanical Desktopx CATIA V4 CATIA V5 ACIS (SAT) Parasolid IGES 更新几何模型示例更新几何模型示例 例如，在如下的模型中，几何尺寸的修改是在CAD软 件中完成的。 将模型分支条复制到“模型2”中 选中“模型2”并更新新的几何尺寸 不用手动参与，所有的材料分配、网格控制、（接触区 域）、载荷、和约束的信息都会得到更新。 Geometry InterfaceAvailability DesignModelerx Pro/ENGINEERx Unigraphicsx SolidWorksx Inventorx Solid Edgex Mechanical Desktopx CATIA V4 CATIA V5 ACIS (SAT) Parasolid IGES 传递参数和更新传递参数和更新 所描述的方法是很容易进行不同几何尺寸的比 较。 另一种更新几何尺寸信息的方法是在DS中进行这 项操作。 在本章中的“参数输入”部分所述的，带有用户自定义的前 缀或后缀（默认为“DS”）的尺寸能被作为参数输入到DS 中去。 如果执行这项操作，每一零件都有自己的参数，如明细 窗所示的（例如尺寸等） Geometry InterfaceAvailability DesignModelerx Pro/ENGINEERx Unigraphicsx SolidWorksx Inventorx Solid Edgex Mechanical Desktopx CATIA V4 CATIA V5 ACIS (SAT) Parasolid IGES 传递参数和更新传递参数和更新 CAD中的参数可以在明细窗中修 改。然后在工具条上选中 “Update Update: Use Simulation Parameter Values”，则DS会更新 模型中CAD几何尺寸信息。 DS实际上是将参数传递到CAD软件 中去，在CAD软件中将重新生成新 的模型，并将模型又自动地传回到 DS中。 注：在尺寸方面的修改必须是能够 在CAD软件中有效生成的几何尺 寸。如果不是，更新将不会成功。 Geometry InterfaceAvailability DesignModelerx Pro/ENGINEERx Unigraphicsx SolidWorksx Inventorx Solid Edgex Mechanical Desktopx CATIA V4 CATIA V5 ACIS (SAT) Parasolid IGES 更新几何模型注意事项更新几何模型注意事项 当从CAD系统中更新几何尺寸信息时下面是应特 别注意的。 只有程序支持的CAD系统（下表列有）才有此项功 能。由于DS要使用CAD API ，因此CAD系统必须 安装在同一机器中。 如果拓扑关系发生改变，由于最初的选项（例如曲 面等）被重新定义，所以一些结构的配置需要重新 定义（例如面上的载荷）。 如果拓扑关系发生改变，将导致相关联的拓扑结构发生破 坏。在更新数据后，在目录中将会出现一系列的“？”。 Geometry InterfaceAvailability DesignModelerx Pro/ENGINEERx Unigraphicsx SolidWorksx Inventorx Solid Edgex Mechanical Desktopx CATIA V4 CATIA V5 ACIS (SAT) Parasolid IGES 更新几何模型注意事项更新几何模型注意事项 应记住的要点(续): 所有的载荷仍和前面一样，没有发生改变，即使在 体积、面积、长度方面发生了改变: 所有载荷的大小仍保持不变，例如： 如果力施加在一表面上，而这面的面积又增大了，那么力的 大小仍保持跟原来一样，但单位面积上受到的力却减小了。 如果压力施加在表面上，而这面的面积又增大了，那么，压 力的大小仍保持跟原来一样，只是整个面上所受的合力增大 了。 载荷的方向不发生改变 对于结构载荷，如果方向是用已存在的几何尺寸来指定的， 那么载荷方向就不会发生变化，即使所用于定义载荷方向的 几何尺寸发生了变化。 Geometry InterfaceAvailability DesignModelerx Pro/ENGINEERx Unigraphicsx SolidWorksx Inventorx Solid Edgex Mechanical Desktopx CATIA V4 CATIA V5 ACIS (SAT) Parasolid IGES 多设计研究多设计研究 执行多设计研究时并不要求复制“环境”或“模型”分 支条。 在模型分支条中可以插入一个空的、新的“环境”分 支条。 在插入一个新的环境分支条后，这个分支条是空白的。 根据用户需要，可施加载荷并查询结果。 也可以在同一个DS数据库中插入一个完全不同的模 型。 回到 Workbench的 Project 页面. 选中最顶上的project, 点击链接“Active CAD Geometry”或 “Geometry File.” 使用“Create a new Simulation”将模型导入DS数据库中。 同正常操作一样，建立分析 多设计研究多设计研究 为了一次性求解多个命令集，我们将回到上一级 分支条并点击求解按钮。 例如,如果用户只想求解单一的“环境”，只需在结构 树中选中“环境”分支条，并点击求解按钮。 为了在单个模型中求解多个“环境”，选中模型分支 条并点击求解按钮，任何包含有模型分支条中未求 解的环境都将会被顺序获得求解。 为了求解多个模型分支条，选中最顶上的Project 分 支条，并点击求解按钮。所有的模型分支条和相应 的环境分支条都将顺序地获得求解。