UG如何转换到ANSYS有限元模型

2006年用户年会论文

UG到ANSYS有限元模型的转换

王洪海

哈尔滨航空工业(集团)有限公司，150066

[ 摘要 ] 有限元分析软件ANSYS具有精确的解算器，而软件UG具有良好的前处理即三维建模、网格划分及载荷施加能力，若将两者完美的结合起来就可以很好的解决有限元分析问题，本文正是对

这个问题的全面阐述。

[ 关键词]UG ANSYS 有限元 转换 单位制

FINITE ELEMENT MODEL CONVERSION FROM UG TO ANSYS

Wang hong hai

Harbin aviation industry (group) ltd. 150066

[ Abstract ] The finite element analysis software ANSYS is an accurate solver, and the UG is good at pre-treatment , i.e. three-dimensional modeling , meshing and loading capability , if they

are combined together , they can be used to solve many questions well . This paper is just

expounding on this question thoroughly.

[ Keyword ] UG ANSYS finite element conversion system of units

1前言

ANSYS是一个以有限元分析为基础的大型的多物理场工程仿真分析软件, 有限元分析有三个主要的步骤:

第一步前处理，进行几何模型的建立、划分有限元网格等工作；

第二步求解，在前处理中建立的数学模型上施加边界条件并进行分析计算；

第三步后处理，对求解得到的结果进行显示、观察、进一步的运算等。

对于一个CAE软件来说，用户最为关心的应该是：用这个软件到底能解决我在产品设计过程中遇到的哪些问题？各类问题的解决精度如何等等。在这一点上，ANSYS是迄今为止在单一软件系统中分析类型最为广泛、分析能力最为强大的软件之一。从大的方面说，ANSYS的分析范围涵盖了自然界的四大类场：结构力学（从广义的角度说，结构力学也是场的一类）、温度场、流场、电磁场，同时，在ANSYS中，这几大类场还可进行耦合分析，然而，ANSYS经典界面的前处理即实体建模、网格划分、载荷的添加等能力较弱，致使一些结构较为复杂零件的模型建立及有限元网格划分不太方便（不过新一代的ANSYS workbench在这方面有很好的解决方案）。

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UG软件具有三维实体建模、装配建模,生成直观可视的数字虚拟产品,并对其进行运动分析、干涉检查、仿真运动及载荷分析。其功能特点如下：

．用造型来设计零部件,实现了设计思想的直观描述;

．充分的设计柔性,使概念设计成为可能;

．提供了辅助设计与辅助分析的完整解决方案;

．图形和数据的绝对一致及工程数据的自动更新。

UG为三维实体建模软件，同时具有自身的CAE功能，并且网格划分、载荷与边界条件的加载功能强大、方便。但解算器精度远不如专业的有限元分析软件ANSYS。那么如何将UG与ANSYS的优点结合起来，则是本文的目的。

2UG的有限元处理与导出

2.1UG的分析功能

UG软件除具有强大的三维实体建模与装配建模外，还具有较强的运动分析、干涉检查、仿真运动及载荷分析功能，现就结构分析进行阐述。在UG软件中有一个有限元分析模块UG-Structures，在UG-Structures中，通过UG创建的三维实体模型可以很容易地创建各类有限元模型，如：4节点和10节点四面体、8节点和20节点六面体三维实体单元，3节点和6节点三角形、4节点和8节点四边形二维平面单元，以及梁、杆及弹簧等一维单元，无论结构如何复杂在UG中均可轻易进行有限元划分。但在ANSYS软件中，如果结构比较复杂，进行有限元的直接划分是很困难的，有时甚至是办不到的，而在UG-Structures中则是非常容量的。另外，在载荷加载过程中，UG-Structures有着独特的方法，如轴承载荷等可直接通过这种载荷的选项进行加载，在ANSYS中没有这种载荷的直接加载方法，要进行较为复杂的转换才能将这种载荷添加到相应的位置上。

2.2UG的有限元处理

在UG-Structures中进行有限元划分、施加材料参数、载荷和边界条件后，即可输出为ANSYS的输入格式文件*.INP。到目前为止，运行通过的UG有UG-NX2、UG-NX3两个版本，下面就各UG版本的具体使用方法分别阐述如下：

2.2.1 UG-NX2的使用方法

2.2.1.1 选择解算器

在Scenario Navigator中选择FE Model,如下左图，继而选择解算器Solver，如下中图，解算形式Solver有四种，Structures P.E.、NASTRAN、ANSYS及ABAQUS，设定解算形式Solver为ANSYS。

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2.2.1.2在UG-NX2中形成文件格式的设定

进行有限元划分、施加材料参数、载荷和边界条件后，选择解算Solver，弹出Solve 对话框，如上右图，其中的Submit项有Format/Solve、Format Only、Edit/Solve选项，我们指定Submit项为Format Only，然后OK，在同一目录下形成同名的带有扩展名为INP 的文本文件，该文本文件就是ANSYS的导入文件。

UG三维模型 UG中的有限元划分

2.2.2 UG-NX3的使用方法

2.2.2.1 选择解算形式、分析类型、解算类型及运算法则

在进入结构分析程序Structural时，出现Create Solution提示对话框。

解算形式Solver有五种，NX NASTRAN、MSC NASTRAN、ABAQUS、Structures P.E和ANSYS。设定解算形式Solver为ANSYS，如下左图。

分析类型Analysis Type有四种,Structural、Thermal、Axisymmetric Structural、Axisymmetric Thereal。根据需要设定分析类型为结构分析Structural，如下右图。