cad 建模 ansys的案例
Solidworks進(jìn)行三維建模并導(dǎo)入到ANSYS中的一些研究
采用三維CAD軟件軟件進(jìn)行模型的建立，并導(dǎo)入到ANSYS中進(jìn)行分析，已經(jīng)成為了一種非常流行的方法，如何能夠準(zhǔn)確，快速的進(jìn)行模型的導(dǎo)入一直是人們關(guān)注的問題，本文介紹了采用Solidworks軟件進(jìn)行三維建模并導(dǎo)入到ANSYS中的一些研究。
ANSYS軟件是一個(gè)功能強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化軟件包，具有多物理場藕合的功能，允許在同一模型上進(jìn)行各種各樣的荊合計(jì)算，如熱結(jié)構(gòu)藕合，磁結(jié)構(gòu)藕合，流體熱禍合等，可以用于進(jìn)行結(jié)構(gòu)的靜力分析、動(dòng)力分析、結(jié)構(gòu)的高度非線性分析、電磁分析、計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析、設(shè)計(jì)優(yōu)化、彈性接觸分析等等。ANSYS設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)訪問模塊(DDA)能夠使用戶將由CAD建立的模型轉(zhuǎn)換傳送到ANSYS軟件中，避免了不必要的重復(fù)建模工作。
1 ANSYS與Solidworks之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換
使用ANSYS進(jìn)行有限元分析時(shí)，技術(shù)人員在進(jìn)行三維模型的建立過程中耗費(fèi)了大量的時(shí)間與精力。由于ANSYS自帶的建模功能非常有限，只能建立一些結(jié)構(gòu)簡單的模型。隨著ANSYS的應(yīng)用日益廣泛，在很多時(shí)候需要對(duì)非常復(fù)雜的模型進(jìn)行有限元模型的建立，其需要處理的模型也越來越復(fù)雜，ANSYS自帶的建模功能顯出很多的不足之處。
Solidworks作為一款三維CAD軟件，其擁有強(qiáng)大的參數(shù)化建模能力，可以建立非常復(fù)雜的實(shí)體模型。因此，如果充分利用Solidworks快速準(zhǔn)確建模的特長，把在Solidworks建立好的模型導(dǎo)入到ANSYS中進(jìn)行分析就可以很好地解決ANSYS建模能力的不足。現(xiàn)在，大多數(shù)的技術(shù)人員都是利用三維CAD軟件建模，通過ANSYS與三維CAD軟件之間的圖形接口將建立好的模型導(dǎo)入到ANSYS。了解ANSYS與Solidworks之間的導(dǎo)入接口，能有效提高模型質(zhì)量，簡化分析工作，對(duì)CAE分析人員有著非常重要的意義。
展開 ANSYS Workbench多邊形骨料及界面過渡區(qū)混凝土細(xì)觀模型
在ANSYS Workbench內(nèi)建立多邊形骨料、界面過渡區(qū)、及水泥漿體在內(nèi)的三相材料混凝土細(xì)觀模型，可研究混凝土的微觀損傷引起宏觀破壞的機(jī)理。
混凝土細(xì)觀模型采用CAD隨機(jī)多邊形插件建模后導(dǎo)入ANSYS內(nèi)。在插件內(nèi)設(shè)置模型參數(shù)后運(yùn)行插件在AutoCAD內(nèi)完成混凝土細(xì)觀模型的建立。
在CAD內(nèi)對(duì)骨料、界面過渡區(qū)、水泥砂漿分別建立面域部件，并使得每部分單獨(dú)占據(jù)一個(gè)圖層。
將模型整體導(dǎo)出為iges格式后，即可導(dǎo)入到Workbench內(nèi)，并可在SpaceClaim內(nèi)對(duì)每個(gè)圖層部件分別指派材料屬性。
可對(duì)細(xì)觀混凝土模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分及后續(xù)的模擬分析。
CAD隨機(jī)多邊形顆粒
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展開 案例分享 | 使用基于MOP的帕累托優(yōu)化開展多標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)設(shè)計(jì)
以成本限制的兩個(gè)選定步驟和體積限制（灰色虛線）的三個(gè)步驟為基礎(chǔ)，并饋以滿足約束的帕累托有效啟動(dòng)設(shè)計(jì)，Ansys optiSLang的ARSM算法運(yùn)行6次，得到6個(gè)收斂解。這6個(gè)典型的參數(shù)組合通過進(jìn)一步對(duì)設(shè)計(jì)開展完整的Motor-CAD評(píng)估得到最終驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，“效率”和“體積”這兩個(gè)帕累托目標(biāo)在圖9中顯示為“驗(yàn)證器”點(diǎn)。
模擬正如越向右越接近“體積”的極限（可見）一樣，被優(yōu)化器推向右邊的點(diǎn)也接近“成本”的極限（未顯示）。在“效率”方面，基于MOP的ARSM最優(yōu)狀態(tài)和“驗(yàn)證器”點(diǎn)之間存在可見的小幅偏差，這說明任何MOP只不過是近似模型。在“成本”和“體積”這兩個(gè)方面，驗(yàn)證器的偏差顯得非常小，這可以歸結(jié)為進(jìn)入這兩個(gè)目標(biāo)的量不復(fù)雜。在這6項(xiàng)設(shè)計(jì)中，成本<224且體積<15.3的設(shè)計(jì)被用于繪制圖3和圖4中的圖形。
本文的案例分享以參數(shù)化永磁電機(jī)模型為例，介紹了如何在Motor-CAD中對(duì)其開展電磁、熱和性能圖的預(yù)設(shè)評(píng)估。這種電機(jī)仿真的設(shè)置能一步完成敏感度分析和MOP生成，從而實(shí)現(xiàn)完整的最優(yōu)設(shè)計(jì)流程，在Optimal Prognosis的元模型上，能以深入探知為目的，探索極廣闊的設(shè)計(jì)空間并（或多或少）完成約束優(yōu)化。
此外，本文還介紹了如何有意識(shí)地銳化約束、生成帕累托前沿以及如何在權(quán)衡考慮后選擇折衷解。綜上，本文旨在展示如何將高效的Motor-CAD建模方法與Ansys optiSLang算法和自動(dòng)化功能等優(yōu)勢相結(jié)合，從一開始便推進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)的最佳實(shí)踐，從而減少?zèng)Q策點(diǎn)并提高客觀性。
來源于：ANSYS官網(wǎng)
展開 案例分享 | 使用基于MOP的帕累托優(yōu)化開展多標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)設(shè)計(jì)
上期PIDO智能仿真專題中，由Ansys中國高級(jí)應(yīng)用工程師王楊帶來 基于Ansys Motor-CAD與optiSLang的電機(jī)多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì) 介紹。本期案例分享將詳細(xì)介紹Motor Design公司工程師如何將Motor-CAD與optiSLang相結(jié)合，利用多物理場仿真技術(shù)對(duì)EV應(yīng)用的電機(jī)設(shè)計(jì)空間進(jìn)行數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的探索。
Motor Design（MDL）公司總部位于英國雷克瑟姆，其電機(jī)設(shè)計(jì)專家團(tuán)隊(duì)開發(fā)的Motor-CAD軟件由高效的電機(jī)建模和仿真工具構(gòu)成，能夠全面展示電機(jī)的電磁屬性、熱屬性以及機(jī)械屬性。該軟件的Motor-CAD Lab組件能從所有的多物理場子模型獲取數(shù)據(jù)并以針對(duì)關(guān)鍵電機(jī)屬性（如鐵磁材料磁滯及磁飽和引起的損耗）生成的降階模型（ROM）為基礎(chǔ)，在幾分鐘內(nèi)生成整個(gè)性能map圖。
由創(chuàng)始人Dave Staton和開發(fā)總監(jiān)JamesGoss領(lǐng)導(dǎo)的MDL團(tuán)隊(duì)，在學(xué)術(shù)界和業(yè)界積累了數(shù)十年的經(jīng)驗(yàn)。優(yōu)化設(shè)計(jì)工具Ansys optiSLang的引入如何得以從一開始就對(duì)電機(jī)設(shè)計(jì)的方法產(chǎn)生影響，是件值得思考的事情。一般情況下，我們首先會(huì)根據(jù)簡單的初步計(jì)算做出一些基礎(chǔ)的設(shè)置決定，如電機(jī)軸向長度、極數(shù)、槽數(shù)、繞組匝數(shù)。只有在確定了這個(gè)框架之后，算法優(yōu)化才會(huì)在下游得到進(jìn)一步應(yīng)用。顯然，在初步框架階段采取的次優(yōu)決策可能會(huì)使整個(gè)電機(jī)設(shè)計(jì)流程走上錯(cuò)誤的軌道。憑借其自動(dòng)化功能和敏感度分析功能，Ansys optiSLang從整個(gè)電機(jī)設(shè)計(jì)流程的一開始就很大程度地實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)化和客觀化。
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CFD分析主要流程
因此，一般完整的CFD分析軟件都提供了計(jì)算分析流程中主要的三大要素：
前處理
求解器
后處理
前處理
幾何建模
在任何CFD分析計(jì)算前，首選需要的是對(duì)流動(dòng)區(qū)域（即CFD計(jì)算域）的幾何形狀進(jìn)行定義和構(gòu)建。創(chuàng)建幾何模型是進(jìn)行計(jì)算流體模擬分析的基礎(chǔ)，建立良好的幾何模型既可以準(zhǔn)確的反應(yīng)所研究的物理對(duì)象，又能夠方便的進(jìn)行下一步網(wǎng)格劃分工作。
目前，創(chuàng)建幾何模型的方法主要有兩種：
通過網(wǎng)格生成軟件直接創(chuàng)建模型
目前主流的網(wǎng)格生成軟件都具備創(chuàng)建幾何模型的功能，通過這種方法創(chuàng)建的模型幾何精度高，但操作過程相對(duì)麻煩，創(chuàng)建復(fù)雜的幾何模型較為困難。
采用三維CAD軟件進(jìn)行幾何建模
先通過三維CAD軟件創(chuàng)建幾何模型，然后轉(zhuǎn)化為網(wǎng)格生成軟件可以識(shí)別的接口文件導(dǎo)入網(wǎng)格生成軟件再進(jìn)行網(wǎng)格劃分。通過這種方法創(chuàng)建模型較為方便，能夠生成復(fù)雜的幾何模型。但是對(duì)于一些由設(shè)計(jì)人員繪制的三維模型，不可避免的存在一些曲面不封閉、存在多余斷線等問題，因此，在導(dǎo)入網(wǎng)格軟件后必要時(shí)需要進(jìn)行簡化和修復(fù)。
現(xiàn)在，各大CFD商業(yè)軟件也在不斷發(fā)展進(jìn)步完善豐富CFD分析流程，在軟件包中加入各種方便實(shí)用的CAD建模軟件。例如，ANSYS近年收購的SpaceClaim軟件，這個(gè)模塊具備一般三維CAD軟件使用方便的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)能夠保證創(chuàng)建的模型具備較高的幾何精度。SpaceClaim基于直接建模思想，易學(xué)易用，能夠顯著的提高建模效率，降低時(shí)間成本而且保證較高的建模精度。
SpaceClaim軟件的主要特點(diǎn)是：
全參數(shù)化：SpaceClaim不僅可以針對(duì)在SpaceClaim中建立的模型進(jìn)行參數(shù)化，同時(shí)也可以抽取外部CAD軟件建立的模型參數(shù)并且進(jìn)行參數(shù)化。
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