proE模型导入ANSYS后的简化

ansys模型简化

首先，模型并不是直接在ANSYS里建立的，而是借助Pro/E建立好模型后，转化成IGES格式后导入到ANSYS里面的。这里便存在一个问题，Pro/E建立的一些模型特征或几何特征在导入ANSYS后会提示错误，比如钣金的折弯在Pro/E里面处于贴合状态，即没有缝隙，直接导入ANSYS里面会提示错误，这时需要对模型在不影响整体特性及刚度的前提下进行适当的修正，这里就可以将贴合处改成具有一定微小的尺寸。

此外，模型中一些不必要的特征，比如倒圆角，非装配孔等，并没有起到提高刚度的作用，反而白白增加了ANSYS中的节点和单元数，是一种得不偿失的做法，在导入ANSYS之前就应及时予以剔除。

还有一种情况，就是一些主体特征无法确定其在被剔除后是否会对结构刚度造成比较大的影响，这时可以采取对初始模型及简化后的模型分别进行自由模态分析，在确保单元类型，材料属性，分网方式全部一致的情况下，对比最终的模态结果，按照以下的简化准则决定最佳的简化结果：

一、简化前后模型对应阶数的固有频率相差应在5%~10%以内，这里我们定义以8%为准；

二、简化前后模型对应阶数的振型应大体一致，即云图图层位置大致相同； 三、在保证以上两条的基础上，最大限度的去除模型主体特征。 以硬盘框的某一块金属板为例，进行详细的说明。

图1-2 某块金属板主体特征

从图1-2可以看到，在这块金属板上分别有冲孔网、钣金折弯、冲压槽主体特征，这些特征在分网过程中会占用掉比较多的节点，如果没有起到提高刚度的作用，去掉后可以节省ANSYS的计算时间，提高工作效率。

该物体为板件材料，在ANSYS里面应该使用shell单元为宜，但shell单元需要对物体进行重新抽壳，而模型简化对比试验只需要单元类型，材料属性，分网方式保持一致即可，所以选用ANSYS 13.0里面最常用的solid单元185，如图1-3。

图1-3 solid185单元

SOLID185 用于建立三维实体结构模型。该单元由八个节点定义，每个节点有三个自由度：节点坐标系的x、y、z方向的平动。本单元具有塑性、超弹性、应力刚化、蠕变、大变形和大应变等功能。该单元具有塑性、超弹、应力刚化、大变形以及大应变等功能。也可利用混合公式模拟几乎或完全不可压超弹材料的变形。

该板材料为某钢材，材料参数如表1-1：

表1-1 某钢材材料参数

材料名称 某钢材 弹性模量（GPa） 200 泊松比 0.31 密度（kg/m3） 7850 分网方式统一采用整体网格大小为1的自由分网，分网结果如图1-4所示。

图1-4 某金属板的分网结果

在确保单元类型，材料属性，分网方式均保持一致的情况下，每次去掉一种或几种主体特征，得到的自由模态结果分别与未简化的结果进行固有频率和振型的对比，固有频率对比如表1-2所示。4、5情况有两行数字，第二行为与未简化的相对误差。

从表1-2可以看出，分别采用了去冲压槽、去折弯、去折弯和冲压槽、去冲压槽和

冲孔网、去冲压槽和冲孔网和折弯5种情况，其中1、2二种情况均在误差范围之

内，但主体特征去除较少，需尝试去除更多，3、5二种情况1阶已超出误差范围，4情况均未超出误差范围，主体特征去除达到最大极限，为最佳简化结果。

表1-2 简化前后固有频率对比

频率 阶数 1 简化情况 未简化 1 2 3 4 最佳 5 去冲压槽 去折弯 去折弯、冲压槽 去冲压槽、冲孔网 去冲压槽、冲孔网、折弯 67 65 64 59 64 110 106 115 107 104 170 178 169 160 176 226 220 231 215 217 346 342 329 317 340 372 362 370 351 353 384 368 423 424 357 470 451 509 537 443 2 3 4 5 6 7 8 4.48% 5.45% 3.53% 3.98% 1.73% 5.11% 7.81% 5.74% 61 109 166 219 323 346 394 481 8.96% 0.91% 2.35% 3.10% 6.68% 6.99% 2.60% 2.34% 简化准则除了要对比简化前后的自由固有频率，还要对每1阶的振型情况进行对比，为方便起见，这里只将5种简化结果的前2阶的振型结果进行对比。图1-5(a)~(f)显示的是5种简化结果与未简化的1阶振型结果。

图1-5（a）未简化1阶振型 图1-5（b）1情况1阶振型

图1-5（c）2情况1阶振型 图1-5（d）3情况1阶振型

图1-5（e）4情况1阶振型 图1-5（f）5情况1阶振型

图1-6（a）~（f）显示的是5种简化结果与未简化的2阶振型结果。

图1-6（a）未简化2阶振型 图1-6（b）1情况2阶振型

图1-6（c）2情况2阶振型 图1-6（d）3情况2阶振型

图1-6（e）4情况2阶振型 图1-6（f）5情况2阶振型

通过振型图的对比，发现5种简化情况与未简化的1阶和2阶振型结果非常相似，说明振型方面5种简化情况均达到简化准则的要求。结合固有频率和振型的对比，选择第4种简化情况为最佳简化结果。依照这种简化方法，将硬盘框所有金属板件进行适当的简化，减少节点单元数目，提高运算速度。

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