ANSYS薄壁结构模型处理技术

ANSYS 薄壁结构模型处理技术 在结构设计过程中经常使用三维CAD工具，如CATIA、Pro/E、SolidWorks、UG、SolidEdge等。在进行有限元分析时，可以把 CAD模型直接导入 ANSYS中进行分析。在对几何模型划分网格时，需要考虑采用哪种单元类型来进行模拟。对于几何模型的厚度与短边长度的比值小于 0.1时，对承弯构件需要采用壳单元。使用壳单元模拟薄的实体结构，可以降低模型的规模，而且满足精度要求。 把实体模型转换成壳模型的传统处理方法是通过删除实体，保留所需要的面。对面之间的缝隙进行人工建面连接，在划分网格时对壳进行偏置，使模型的几何位置保持与原形一致。但该方法的处理工作量较大，要弥补壳之间的缝隙，处理细节特征，并为变厚度壳的实常数赋值，因此需要采用新的技术来提高效率。 ANSYS提供了绝大部分的 CAD接口。下面针对薄壁结构，说明在读入几何模型后，如何快速地把 CAD薄实体模型，处理成满足有限元分析的壳模型。 1.抽取中面 ANSYS可以对薄实体进行抽中面，可以处理各种 T型截面、变厚度、有小突台等复杂特征的薄实体。自动抽中面的过程可以手动操作，而且可以对所有操作脚本化。在对类似结构抽中面时可以直接读入命 令流，而避免重复操作。 对于T字形截面、凹槽，在抽取中面后会有缝隙，可以采用自动延伸功能消除缝隙。机翼工字型钢如图 1（a）所示，抽完中面后，由于板是有厚度的，会在连接处出现缝隙，如图 1（b）所示，可以采用自动延伸功能缝补缝隙，如图 1（c）所示。 图 1 机翼工字型钢抽中面图 金属模压零件结构的厚度是变化的，而且变化范围通常较大，可以通过设定厚度范围，然后抽取中面。如果各个构件之间的厚度差别较大，可以分别抽中面。对局部的复杂特征，可以在剖面上创建线，使所抽面的位置在线上。抽完中面后，实体的厚度会直接赋给面作为实常数，而无需人工干预。上述做法可以大大减少给壳单元赋厚度的工作量。 2.几何修改、编辑 自动搜索几何拓扑关系，检查几何缺陷。方便地完成几何修复，包括：拓扑重建、填充孔、清除孔、闭合缝隙、缝合装配边界、延伸面、劈分折叠面和面法向调整。下面举例说明部分功能的应用方法。 实际的零件会有很多小孔、小倒角等细节特征，而且薄实体抽完中面后也存在边沿线缝隙、层叠面等，可以通过设置容差进行几何拓扑运算，把小的细节特征忽略掉。 对于复杂薄实体，可以通过特征探测功能，探测小的按钮、突台和倒角的位置，然后可以从模型中删除这些小...