UG和workbench的联合仿真

UG和workbench的联合仿真

摘要：UG具有强大的建模功能，ANSYS的新一代产品研发集成平台ANSYS Workbench，具有强大的有限元分析能力，利用UG与Workbench软件专门的数据接口可以把模型直接导入到ANSYS Workbench软件中，实现满足要求的仿真分析。

关键词：UG；ANSYS Workbench；有限元仿真；活塞

一、背景

目前，工程机械生产商使用了多种三维CAD设计软件，ANSYS有与所有流行CAD软件的双向接口，这样CAE软件和CAD软件之间实现完全无缝的连接。而且可以将CAE分析的结果传递给CAD软件，这样使优化结果直接产生为CAD模型，对企业研发来讲非常方便。ANSYS的协同环境（ANSYS Workbench Environment）能直接读入各种CAD软件的零件模型，并在其统一环境中实现任意模型装配和CAE分析。ANSYS Workbench多物理场协同仿真环境充分体现了ANSYS公司“面向实实在在的工业需求，以技术为本，以优化用户产品研发流程为目标，为用户提供完整CAE解决方案”的宗旨。在Workbench环境下，整个CAE应用的方式和意义都将发生革命性的变化。

二、UG与ANSYS workbench接口的设置

通常情况下，如果先安装了UG NX，在安装ANSYS时可通过设置自动建立与UG NX的连接，反之，可按照以下步骤使用CAD配置管理器建立与UG NX 的连接：

（1）设置ANSYS Workbench与UG NX接口。选择开始＼所有程序＼ANSYS14.5 Utilities ＼CAD Configuration Manager 14.5，打开CAD配置管理器。在CAD Selection页面勾选NX选项，接着在CAD Configuration页面点击Configuration Selected CAD Interfaces按钮，即可完成与UG NX的连接。

（2）打开UG NX软件，会发现在菜单条中增加了一项ANSYS14.5，这说明ANSYS已经与UG NX建立了连接。

（3）在UG NX中建立模型后选取菜单ANSYS14.5 Workbench选项，系统将自动打开ANSYS Workbench并在项目视图区建立Geometry（几何体）项目。

（4）可使用导人的模型建立各种分析项目，分别进行材料属性设置、划分网格、施加载荷和边界条件，进行求解和后处理。该方法是利用ANSYS和UG NX 的专用接口进行的连接，因此图形信息基本不会丢失，而且可实现参数的双向传输，真正实现了CAD/CAE的无缝连接。

三、联合仿真

利用UG NX的建模功能模块，根据设计图纸，运用从底而上或自顶向下的建模方法，通过建立新组件或者建立并编辑UG自身的引用集，逐步建立并修改组图，最终完成研究对象完整准确的实体模型。本文以发动机活塞为例。

利用配置好的UG与ANSYS workbench接口直接用UG打开ANSYS Workbench工作窗口（如图1、图2所示）。在此，我们可以进行有限元仿真。

在ANSYS Workbench中可以很容易的添加给模型添加材料，划分网格，求解，及进行后处理。

ANSYS Workbench仿真具有简单明了的特点，其将仿真的各个步骤分成好几个模块，且每个模块中都有简单的步骤引导。若无太高要求，只需按引导在Solution模块中进行材料、力和约束条件的设置即可。

需要指出的是，Workbench中，网格划分相对ANSYS APDL来说更加简单，因为其每一步都为可视化，操作简单，可控性较高，可较容易地实现多种网格划分方式的联合使用。图3、图4为用两种不同方式进行的网格划分。

由系统默认的网格划分方式进行求解，其求解结果如图5所示。

四、结论

ANSYS Workbench与CAD软件衔接紧密。可以方便地导入非常复杂的模型，可大幅降低除错时间且缩短设计与分析流程。可以读取CAD模型中定义的几何参数，进行参数化设计分析。Workbench中的“向导”（Wizards）可以指导用户完成完整的分析。能够自动施加复杂、真实的载荷和边界条件。能够全自动识别相邻的零件并自动设置接触（contact）关系，从而节省人工建立接触条件的时间。当然ANSYS Workbench仍然有其缺点：它自己创建几何模型的功能较差。这也是要进行联合仿真的必要性。

将UG强大的建模功能与ANSYS Workbench强大的有限元分析功能强强联合，那么就能得到所需要的理想的有限元仿真效果。

参考文献：

[1] 洪如瑾，UG NX4 CAD快速入门指导[M].北京：清华大学出版社.2006：109—136.

[2] 慕灿，复杂结构UG NX模型导入ANSYS Workbench的方法研究[J].四川理工学院学报，2013年8月.

[3] 浦广益. ANSYS Workbench 12.0基础教程与实例详解[M]. 中国水利水

电出版社. 2010年10月.