SolidWorks进行CAE分析的几种方法

随着经济的发展装备制造业面临着越来越激烈的竞争如何使企业的产品在市场上处于领先地位如何改进复杂的产品设计减少再设计如何进行前期问题的检测和纠正； 如何使产品质量更高、问题更少，是每一个从事装备制造业的设计者必须正视的问题，对产品的设计者提出了挑战。

在这样的前提下，三维软件得到了很大的发展，企业依靠三维设计软件，使用强大的CAD/CAM/CAE功能，大大提高了设计效率。

目前主要的三维软件有SolidWorks、unigraphics(ug )、Pro/Engineer、Inventor、CATIA等。

SolidWorks是生信国际有限公司推出的基于windows的机械设计软件，不仅具有强大的三维实体建模和二维工程图生产功能，而且具有丰富的第三方支撑软件，用于加工、分析、仿真、逆向工程等方面

ANSYS是由美国ANSYS公司开发的大型通用有限元分析软件，是集结构、流体、电场、磁场、声场分析为一体的以有限元分析为基础的大型通用CAE软件。 软件主要包括三部分，开发了预处理模块、分析计算模块、后处理模块，以及与cad软件的数据接口，开发了与cad软件的数据接口，其缺点是难以自行建立复杂的三维模型

Workebench是ANSYS公司提出的协同仿真环境，解决企业产品研发过程中CAE软件的异构问题。

Workbench的模拟环境与传统的模拟环境有三个不同之处。 客户化( Workbench像PDM一样，利用仿真相关的API，根据用户产品开发流程的特点开发实施仿真环境，并且用户自主开发的脚本与ANSYS现有的API等进行协作。

该特征也被称为“可实施性”； 集成： Workbench将求解器视为一个组件，任何CAE公司提供的求解器都是平等的，可以在Workbench上轻松开发直接调用； 参数化：工作台对CAD系统的关系非同寻常。

不仅直接使用异构CAD系统的模型，而且与CAD系统建立灵活的双向参数交互关系。

工作台由四个模块组成： DS、DM、DX和FE Modeler。

l SolidWorks和ANSYS数据转换ANSYS软件提供了专用于各种CAD软件的接口，可识别IGES、ParaSolid、CATIA、SAT、CIF、Pro/E和UG等标准格式

SolidWorks和ANSYS进行有限元分析的数据交换主要有三种形式。 即IGES、ParaSolid和ACIS格式。 初始化字符交换规范( IGES )是三维绘图软件和CAE软件之间交换的通用交换格式，ANSYS本身支持输入IGES格式文件。

在SolidWorks三维建模中，将已经建立的三维模型以IGES格式存储，通过这种方法可以实现两种软件的数据交换； ParaSolid同样可以通过SolidWorks命名保存的方式获得，用SolidWorks建立的模型可以用这种方法导向ANSYS； SolidWorks可以方便地生成ACIS格式，同时ANSYS提供了与ACIS的接口，因此通过ACIS格式可以实现SolidWorks和ANSYS的数据交换。

在SolidWorks中建模时输出的格式不应同时使用IGES和ACIS。 在实际APP应用中，不建议初学者使用这种方法交换数据，因为导入的模型会因为结构复杂性和三维建模基准等问题而丢失元素，并经常出现错误。 除非有特殊要求，否则建议使用这两种方法转换数据。

典型的组件和零件数据输出使用ParaSolid格式，但在使用ParaSolid格式时，请注意SolidWorks和ANSYS数据匹配。

经验上，在选择PAPA版本时，尽量选择PAPAl4以下的版本，ANSYS使用ANSYS6.0以上的版本。 另外，还需要注意的是，在SolidWorks和ANSYS的数据转换中，单位的设置是一致的。

2 COSMOSXpress、COSMOSworks功能SolidWorks不仅提供与其他CAE软件的数据接口，还提供了有限元分析模块： COSMOSXpmss和COSMOSworks功能。

COSMOSXpress是COSMOSworks的入门版，可以对三维模型进行线性静态分析，分析后可以得到模型的应力分布图、位移分布图、模型的变形图。

COSMOSworks提供了线性静态、频率、线性扭转、热、非线性、跌落测试和疲劳分析。 其中，线性静态分析可以绘制所有方向的位移、反作用、接触压力、应力和应变。

在线性静态分析中，COSMOSXpress分析的结果和COSMOSworks分析的结果一致，因此在之后的分析中只显示了COSMOSXpress分析的结果。

3实例分析如图所示，用SolidWorks建立的模型是由两块钢板焊接而成的固定支架，其中在固定板上钻4个规定的孔，水平托盘承受4000Pa的均布压力，计算支架的位移和应力，材料弹性模量为2.1

Pa，泊松比为0.28，材料密度为7.8 x

公斤/

同调

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3.1基于cosmos xpress的建模分析

)1)启动SolidWorks进入环境，使用特征命令进行建模。 模型如图1所示。

三维模型

图1 SolidWorks创建的三维模型(2)在工具栏下方的菜单中选择自定义项，显示自定义对话框，将标准菜单下方的材料属性按钮拖到工具栏上，单击“材料属性”按钮，在材料编辑器中在此将泊松比设定为0

Pa、材料密度为7.8

公斤/。

图2 COSMOSXpress的应力分布图

图3 COSMOSXpress位移分布图(3)启动COSMOSXpress，选择“工具”，然后从列表中选择“COSMOSXpress分析向导”，显示COSMOSXpress对话框，并按照向导说明进行操作

3.2利用ANSYS建模分析(1)将SolidWorks2004建立的模型保存为ParaSolid格式。 注意，ANSYS软件不识别中文信息，因此保存的路径和文件名必须为英语。

)2)启动ANSYS软件，选择" file "，然后在列表中选择" import "选项以导入PARA格式。

)3)定义单元类型，本次分析中使用的单元为Solid 20node 95。

定义材料属性，并在“材料模型”对话框中定义材料的密度、弹性模量和泊松比。

)4)划分网格，对模型施加约束和载荷，求解模型，查询相关数据，保存所需结果。

图4 ANSYS的应力分布图

图5 ANSYS的位移分布图

3.3基于work bench的建模分析

)1)单击SolidWorks工具栏上的" workbench "按钮，启动workbench软件。

)引导人的模型保存为工作台自身的模型。

)3)定义材料属性，进行网格划分，添加约束和受力。

)4)执行计算，查看分析结果。

3.4比较结果

表1是各CAE软件的分析结果，分析表明各自的结果比较接近，而SolidWorks的分析不如ANSYS和workbench准确，简单的结构分析可以使用SolidWorks附带的分析模块，但结构复杂

图6 workbench的应力分布图

图7 workbench位移分布图

表1计算结果统计表

4结论

介绍了在SolidWorks软件中进行CAE仿真的几种方法，对软件之间的数据交换问题进行了一定的论述，并通过COSMOSXpress、ANSYS和workbench对三维模型进行了相应的有限元分析，分析结果如下从而进一步了解SolidWorks软件的CAE功能，结合其他分析软件的优点发挥自身的优势，从而达到