逆向建模及ANSYS分析

李亞平 朱勝 孟麗霞

摘要：本文通過測量、閱讀說明、咨詢廠家獲取某款家用水杯設計參數，利用Geomagic Studio逆向工程軟件進行該水杯三維建模。然后將其導入Ansys workbench中，并對其物理參數進行設置、優化網格化分、核對材料類型。最終通過有限元分析得出類似水杯的應力、應變、熱效應變化云圖，提出合理化建議，提高產品可靠性;以分析結果對類似家用物品設計、改進提供了一定的參考價值。

關鍵詞：建模;ANSYS;可靠性

中圖分類號：TP391.7 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）11-0006-02

0 引言

隨著社會經濟的發展，人們的生活質量不斷提高。而隨著人們生活用品的類型越來越豐富的同時，也伴隨著高消耗率、高損耗率的上升;在很大程度上不符合當前構建節約型社會的發展潮流，也在很大程度上構成各種資源、人力、物力和財力的浪費。本文主要利用大型逆向建模分析軟件Geomagic Studio對家用小水杯進行三維建模，并對其物理參數進行設置、優化網格化分、核對材料類型。進行更加準確的進行參數加載和有限元分析。

1 選擇軟件，建立模型

通過測量掃描、閱讀說明、咨詢廠家獲取該款家用水杯設計參數，利用Geomagic Studio逆向工程軟件進行該水杯三維建模及修補如圖1所示[1，2]。

2 應用公共接口，將建立模型導入ANSYS

由于該水杯模型簡單。ANAYS分析量也不會太大，為使ANSYS分析的結果更加準確，將該模型直接導入到ANSYS中進行分析。將三維模型保存為PARASOLID 格式，導入到ANSYS Workbench中，并在ANSYS中顯示出實體模型如圖2所示[3]。

3 有限元（FEA）分析

3.1 設置單元屬性

在前處理設置單元特征。單元類型非常重要，直接關系到最好分析結果，本例在仔細分析后選用四面體網格、實常數和材料屬性根據結構和力學分析選擇[4]。

3.2 模型網格化處理

網格劃分是FEA分析重要環節，將ANSYS Workbench幾何模型轉化為節點和設定單元的組合體。為了保證分析計算的精度，產品模型有些部分的網格細化。由此得到最終的有限元模型如圖3所示[5]。

3.3 施加載荷

針對水杯結構特征等分析，本文選用面載荷對面進行加載。選擇面載荷加載方式的關鍵是確定加載位置和接觸區域面積。該模型是建模后導入，通過ANSYS Workbench中的坐標是可以直接確定具體加載位置，如圖4所示。

3.4 求解及后處理

利用ANSYS Workbench豐富的數圖表后處理功能，得到它的應力云如圖5所示，變形云如圖6所示。

4 結論

通過本文從參數化建模到有限元分析的研究，得出結論：（1）自動化逆向工程建模軟件Geomagic Studio功能非常強大，使用及其方便，應用選用的掃描儀通過掃描點點云生成零件的數字模型，并適當修改滿足使用要求。（2）在FEA分析過程中，載荷施加要準確，利用ANSYS Workbench特定的功能載荷可準確確定位置，使得分析結果符合實際，具有推廣價值。

參考文獻

[1] 陳雪芳，孫春華.逆向工程與快速成型技術應用[M].北京：機械工業出版社，2009.

[2] 李兵.ANSYS Workbench設計、仿真與優化[M].北京：清華大學出版社，2012.

[3] 丁疏峰.ANSYS有限元分析完全手冊[M].北京：電子工業出版社，2011.

[4] 肖愛民，潘海彬.三維機械設計實例教程[M].北京：化學工業出版社，2007.

[5] 周飛，劉衍平.偏航軸承的UG參數化設計及ANSYS有限元分析[M].北京：華北電力大學，2007.