SolidWorks与ProCAST间接口方式探讨

2013-06-26 by:广州Solidworks培训中心来源:仿真在线

SolidWorks与ProCAST间接口方式探讨

1 SolidWorks与ProCAST结合的接口问题
      通常,三维CAD软件与基于有限元的CAE分析软件之间的接口文件方式分为专用接口和通用接口两大类。专用接口是CAE分析软件针对某种三维CAD软件数据格式的定制,如ProCAST针对UG的PARASOLIDS格式文件接口;通用接口即我们常见的IGES、STEP、STL等格式文件,它是通过标准格式文件进行数据转换的。据其功能的不同,又分为实体(包括线框和表面)格式和有限元(FEM)格式。
       SolidWorks默认零件和装配体的存储格式为*.prt(*.sldprt)和*.asm(*.sldasm),都不能被ProCAST所读取,即SolidWorks和ProCAST之间没有专用接口,只能通过通用接口进行数据交换后来进行读取。
       在Solidworks和ProCAST之间进行数据交换之前,需要进行前置处理:读入SolidWorks中生成的数据文件,生成在内存中的实体模型;按文件格式要求提取相关元素;转化成相应的格式,输出。转化成功的相应的通用文件格式即可被ProCAST所读取,在ProCAST中完成相关的处理、分析。

     1.1 文件的输出、读取和处理
      Solidworks能输出的常用通用标准文件格式有ParasoIid、IGES、STEP和STL。
      ProCAST前处理模块PreCAST能处理的文件是由网格划分模块MeshCAST处理生成的*.mesh文件,而MeshCAST针对的是实体类型文件及面/体网格。采用不同的转换方式,模型文件可以相应的由不同的模块读取并处理,若能在初期就能处理好模型问题,保证模型的面网格、体网格的准确划分,这对于后期的模拟分析是很好的保障。在MeshCAST模块中处理生成的*.mesh文件时ProCAST模拟分析处理的最佳文件。图1是文件的读取与处理方式的流程示意。

图1 文件的读取与处理方式

     1.2 SolidWorks与ProCAST的接口分析
       由图1分析可知,首先要确认由SolidWorks存储的4种文件格式能否被ProCAST所读取,匀使试验简单及避免由于铸件复杂引起的干扰,采用了图2所示的一个简单铸件(带浇注系统但不包括砂型)进行研究试验。

图2 铸件

1.2.1 Parasolid格式文件的生成及处理
由SolidWorks导出Parasolid格式的文件,默认后缀为*.x_t,查文献可知,使用Parasolid格式时,需要注意模式(Schema)相对应问题。此次使用的软件为SolidWorks2010和ProCAST2009,SolidWorks2010输出的Parasolid格式文件,其模式最高版本为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默认输出的21.0版本。由MeshCAST读入*.x_t的文件,面网格和体网格划分成功,生成体网格(*.mesh)文件。将*.t_x文件的后缀改为*.xmt_txt后再由MeshCAST读入处理,成功生成体网格(*.mesh)文件。生成体网格模型如图3所示。

图3 Parasolid/IGES/STEP格式文件转换结果

       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可输出2种IGES格式的文件:1)IGES实体/曲面实体、裁剪曲面(类型144)、多面实体B-rep对象(类型186);2)IGES线架图(3D曲线)、B样条曲线(实体类型126)、参数样条曲线(实体类型112),所选曲面表示/系统设定均为ANSYS。
       由MeshCAST读入,系统出现错误提示。通过文献及相关资料查阅,将*.IGS改为*.igs,再由MeshCAST读入,只有类型144的能顺利读取,并成功生成曲面网格和体网格,输出如图3所示的体网格模型。证明IGES是一种可行的接口。
      1.2.3 STEP格式的文件
       SolidWorks2010可输出STEP AP203和STEP AP214两大类,每个又分为:1)实体/曲面几何体;2)2D曲线。和IGES格式文件一样,需要将*.STEP改为*.step方可由MeshCAST读取,其中类型1)均能成功生成面网格和体网格,输出如图3所示的体网格模型,类型2)读取时丢失信息,证明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进制的STL格式文件,但SolidWorks存储为*.stl文件时,已生成网格,当MeshCAST读入时,自动划分的面网格网格粗大,质量较差,无法生成体网格,说明STL格式不适用。

综上可得SolidWorks和ProCAST之间的可用接口方式为(见表1):1)Parasolid 格式的(*.x_t、*.xmt_txt)文件;2)IGES的实体/曲面实体、剪裁曲面(类型144)的*.igs文件;3)STEP的STEP AP203/214的实体/曲面集合体类型的*.step文件。

表1 SolidWorks和ProCAST之间的可用接口方式

2 一个实例
某铸造厂零件需进行铸造工艺的模拟分析,采用SolidWorks建模,ProCAST进行数值仿真模拟分析。铸件如图4所示。使用上述可用接口进行到ProCAST的数据转换,看在实际使用中对于较复杂铸件哪种接口更实用、方便。

图4 实际铸件

对于实际使用的较复杂铸件,加上砂型及砂芯等,Parasolid和IGES及STEP格式的文件均能被MeshCAST读取,生成面网格,但IGES格式的文件生成的面网格坏网格数量相比Parasolid和STEP格式的要多,通过面网格的修补后,Parasolid和STEP格式的能继续进行体网格划分,最终顺利生成体网格(*.mesh)文件(如图5所示),且体网格质量好,为进一步的模拟分析提供了保障。

图5 实体铸件转化结果

3 结论
      (1)对于SolidWorks输出地Parasolid、IGES、STEP和STL四种格式的文件,只有Parasolid、IGES和STEP幸运的石头类型的格式的接口是可用的。
       (2)对于单体或简单零件来说,除了STL格式外,其他三种相应类型的格式的接口是可用的。
     (3)对于复杂零件或转配体,Parasolid和STEP格式均能成功生成最后的体网格文件,但IGES格式的文件因生成面网格时错误较多而未能最终完成面网格的生成。
     (4)Parasolid和STEP格式是SolidWorks与ProCAST之间较好的接口方式。

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