SolidWorks與ProCAST間接口方式探討

2013-06-26 by:廣州Solidworks培訓(xùn)中心來源:仿真在線

SolidWorks與ProCAST間接口方式探討

1 SolidWorks與ProCAST結(jié)合的接口問題
      通常,三維CAD軟件與基于有限元的CAE分析軟件之間的接口文件方式分為專用接口和通用接口兩大類。專用接口是CAE分析軟件針對(duì)某種三維CAD軟件數(shù)據(jù)格式的定制,如ProCAST針對(duì)UG的PARASOLIDS格式文件接口;通用接口即我們常見的IGES、STEP、STL等格式文件,它是通過標(biāo)準(zhǔn)格式文件進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的。據(jù)其功能的不同,又分為實(shí)體(包括線框和表面)格式和有限元(FEM)格式。
       SolidWorks默認(rèn)零件和裝配體的存儲(chǔ)格式為*.prt(*.sldprt)和*.asm(*.sldasm),都不能被ProCAST所讀取,即SolidWorks和ProCAST之間沒有專用接口,只能通過通用接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交換后來進(jìn)行讀取。
       在Solidworks和ProCAST之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換之前,需要進(jìn)行前置處理:讀入SolidWorks中生成的數(shù)據(jù)文件,生成在內(nèi)存中的實(shí)體模型;按文件格式要求提取相關(guān)元素;轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的格式,輸出。轉(zhuǎn)化成功的相應(yīng)的通用文件格式即可被ProCAST所讀取,在ProCAST中完成相關(guān)的處理、分析。

     1.1 文件的輸出、讀取和處理
      Solidworks能輸出的常用通用標(biāo)準(zhǔn)文件格式有ParasoIid、IGES、STEP和STL。
      ProCAST前處理模塊PreCAST能處理的文件是由網(wǎng)格劃分模塊MeshCAST處理生成的*.mesh文件,而MeshCAST針對(duì)的是實(shí)體類型文件及面/體網(wǎng)格。采用不同的轉(zhuǎn)換方式,模型文件可以相應(yīng)的由不同的模塊讀取并處理,若能在初期就能處理好模型問題,保證模型的面網(wǎng)格、體網(wǎng)格的準(zhǔn)確劃分,這對(duì)于后期的模擬分析是很好的保障。在MeshCAST模塊中處理生成的*.mesh文件時(shí)ProCAST模擬分析處理的最佳文件。圖1是文件的讀取與處理方式的流程示意。

圖1 文件的讀取與處理方式

     1.2 SolidWorks與ProCAST的接口分析
       由圖1分析可知,首先要確認(rèn)由SolidWorks存儲(chǔ)的4種文件格式能否被ProCAST所讀取,勻使試驗(yàn)簡單及避免由于鑄件復(fù)雜引起的干擾,采用了圖2所示的一個(gè)簡單鑄件(帶澆注系統(tǒng)但不包括砂型)進(jìn)行研究試驗(yàn)。

圖2 鑄件

1.2.1 Parasolid格式文件的生成及處理
由SolidWorks導(dǎo)出Parasolid格式的文件,默認(rèn)后綴為*.x_t,查文獻(xiàn)可知,使用Parasolid格式時(shí),需要注意模式(Schema)相對(duì)應(yīng)問題。此次使用的軟件為SolidWorks2010和ProCAST2009,SolidWorks2010輸出的Parasolid格式文件,其模式最高版本為21.0,ProCAST2009只要求Parasolid版本16.0以上即可。因此,Parasolid格式文件采用SolidWorks2010默認(rèn)輸出的21.0版本。由MeshCAST讀入*.x_t的文件,面網(wǎng)格和體網(wǎng)格劃分成功,生成體網(wǎng)格(*.mesh)文件。將*.t_x文件的后綴改為*.xmt_txt后再由MeshCAST讀入處理,成功生成體網(wǎng)格(*.mesh)文件。生成體網(wǎng)格模型如圖3所示。

圖3 Parasolid/IGES/STEP格式文件轉(zhuǎn)換結(jié)果

       1.2.2 IGES格式的文件
       由于ProCAST所支持的是被修剪的表面,因此SolidWorks可輸出2種IGES格式的文件:1)IGES實(shí)體/曲面實(shí)體、裁剪曲面(類型144)、多面實(shí)體B-rep對(duì)象(類型186);2)IGES線架圖(3D曲線)、B樣條曲線(實(shí)體類型126)、參數(shù)樣條曲線(實(shí)體類型112),所選曲面表示/系統(tǒng)設(shè)定均為ANSYS。
       由MeshCAST讀入,系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤提示。通過文獻(xiàn)及相關(guān)資料查閱,將*.IGS改為*.igs,再由MeshCAST讀入,只有類型144的能順利讀取,并成功生成曲面網(wǎng)格和體網(wǎng)格,輸出如圖3所示的體網(wǎng)格模型。證明IGES是一種可行的接口。
      1.2.3 STEP格式的文件
       SolidWorks2010可輸出STEP AP203和STEP AP214兩大類,每個(gè)又分為:1)實(shí)體/曲面幾何體;2)2D曲線。和IGES格式文件一樣,需要將*.STEP改為*.step方可由MeshCAST讀取,其中類型1)均能成功生成面網(wǎng)格和體網(wǎng)格,輸出如圖3所示的體網(wǎng)格模型,類型2)讀取時(shí)丟失信息,證明STEP格式也可行。
       1.2.4 STL格式文件
       MeshCAST只接受ACSⅡ形式的STL格式文件而不接受二進(jìn)制的STL格式文件,但SolidWorks存儲(chǔ)為*.stl文件時(shí),已生成網(wǎng)格,當(dāng)MeshCAST讀入時(shí),自動(dòng)劃分的面網(wǎng)格網(wǎng)格粗大,質(zhì)量較差,無法生成體網(wǎng)格,說明STL格式不適用。

綜上可得SolidWorks和ProCAST之間的可用接口方式為(見表1):1)Parasolid 格式的(*.x_t、*.xmt_txt)文件;2)IGES的實(shí)體/曲面實(shí)體、剪裁曲面(類型144)的*.igs文件;3)STEP的STEP AP203/214的實(shí)體/曲面集合體類型的*.step文件。

表1 SolidWorks和ProCAST之間的可用接口方式

2 一個(gè)實(shí)例
某鑄造廠零件需進(jìn)行鑄造工藝的模擬分析,采用SolidWorks建模,ProCAST進(jìn)行數(shù)值仿真模擬分析。鑄件如圖4所示。使用上述可用接口進(jìn)行到ProCAST的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,看在實(shí)際使用中對(duì)于較復(fù)雜鑄件哪種接口更實(shí)用、方便。

圖4 實(shí)際鑄件

對(duì)于實(shí)際使用的較復(fù)雜鑄件,加上砂型及砂芯等,Parasolid和IGES及STEP格式的文件均能被MeshCAST讀取,生成面網(wǎng)格,但I(xiàn)GES格式的文件生成的面網(wǎng)格壞網(wǎng)格數(shù)量相比Parasolid和STEP格式的要多,通過面網(wǎng)格的修補(bǔ)后,Parasolid和STEP格式的能繼續(xù)進(jìn)行體網(wǎng)格劃分,最終順利生成體網(wǎng)格(*.mesh)文件(如圖5所示),且體網(wǎng)格質(zhì)量好,為進(jìn)一步的模擬分析提供了保障。

圖5 實(shí)體鑄件轉(zhuǎn)化結(jié)果

3 結(jié)論
      (1)對(duì)于SolidWorks輸出地Parasolid、IGES、STEP和STL四種格式的文件,只有Parasolid、IGES和STEP幸運(yùn)的石頭類型的格式的接口是可用的。
       (2)對(duì)于單體或簡單零件來說,除了STL格式外,其他三種相應(yīng)類型的格式的接口是可用的。
     (3)對(duì)于復(fù)雜零件或轉(zhuǎn)配體,Parasolid和STEP格式均能成功生成最后的體網(wǎng)格文件,但I(xiàn)GES格式的文件因生成面網(wǎng)格時(shí)錯(cuò)誤較多而未能最終完成面網(wǎng)格的生成。
     (4)Parasolid和STEP格式是SolidWorks與ProCAST之間較好的接口方式。

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