逆向建模及ANSYS分析

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　　摘要：本文通過测量、阅读说明、咨询厂家获取某款家用水杯设计参数，利用Geomagic Studio逆向工程软件进行该水杯三维建模。然后将其导入Ansys workbench中，并对其物理参数进行设置、优化网格化分、核对材料类型。最终通过有限元分析得出类似水杯的应力、应变、热效应变化云图，提出合理化建议，提高产品可靠性;以分析结果对类似家用物品设计、改进提供了一定的参考价值。
　　关键词：建模;ANSYS;可靠性
　　中图分类号：TP391.7 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）11-0006-02
　　0 引言
　　随着社会经济的发展，人们的生活质量不断提高。而随着人们生活用品的类型越来越丰富的同时，也伴随着高消耗率、高损耗率的上升;在很大程度上不符合当前构建节约型社会的发展潮流，也在很大程度上构成各种资源、人力、物力和财力的浪费。本文主要利用大型逆向建模分析软件Geomagic Studio对家用小水杯进行三维建模，并对其物理参数进行设置、优化网格化分、核对材料类型。进行更加准确的进行参数加载和有限元分析。
　　1 选择软件，建立模型
　　通过测量扫描、阅读说明、咨询厂家获取该款家用水杯设计参数，利用Geomagic Studio逆向工程软件进行该水杯三维建模及修补如图1所示[1，2]。
　　2 应用公共接口，将建立模型导入ANSYS
　　由于该水杯模型简单。ANAYS分析量也不会太大，为使ANSYS分析的结果更加准确，将该模型直接导入到ANSYS中进行分析。将三维模型保存为PARASOLID 格式，导入到ANSYS Workbench中，并在ANSYS中显示出实体模型如图2所示[3]。
　　3 有限元（FEA）分析
　　3.1 设置单元属性
　　在前处理设置单元特征。单元类型非常重要，直接关系到最好分析结果，本例在仔细分析后选用四面体网格、实常数和材料属性根据结构和力学分析选择[4]。
　　3.2 模型网格化处理
　　网格划分是FEA分析重要环节，将ANSYS Workbench几何模型转化为节点和设定单元的组合体。为了保证分析计算的精度，产品模型有些部分的网格细化。由此得到最终的有限元模型如图3所示[5]。
　　3.3 施加载荷
　　针对水杯结构特征等分析，本文选用面载荷对面进行加载。选择面载荷加载方式的关键是确定加载位置和接触区域面积。该模型是建模后导入，通过ANSYS Workbench中的坐标是可以直接确定具体加载位置，如图4所示。
　　3.4 求解及后处理
　　利用ANSYS Workbench丰富的数图表后处理功能，得到它的应力云如图5所示，变形云如图6所示。
　　4 结论
　　通过本文从参数化建模到有限元分析的研究，得出结论：（1）自动化逆向工程建模软件Geomagic Studio功能非常强大，使用及其方便，应用选用的扫描仪通过扫描点点云生成零件的数字模型，并适当修改满足使用要求。（2）在FEA分析过程中，载荷施加要准确，利用ANSYS Workbench特定的功能载荷可准确确定位置，使得分析结果符合实际，具有推广价值。
　　参考文献
　　[1] 陈雪芳，孙春华.逆向工程与快速成型技术应用[M].北京：机械工业出版社，2009.
　　[2] 李兵.ANSYS Workbench设计、仿真与优化[M].北京：清华大学出版社，2012.
　　[3] 丁疏峰.ANSYS有限元分析完全手册[M].北京：电子工业出版社，2011.
　　[4] 肖爱民，潘海彬.三维机械设计实例教程[M].北京：化学工业出版社，2007.
　　[5] 周飞，刘衍平.偏航轴承的UG参数化设计及ANSYS有限元分析[M].北京：华北电力大学，2007.
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