ANSYS是融結構、熱、流體、電磁及聲學于一體的大型CAE通用有限元分析軟件，該軟件是當前結構分析中使用最為頻繁的軟件。

    Pro/ENGINEER Wildfire是美國PTC公司推出的一整套CAD/CAM/CAE集成解決方案，它主要包括Pro/ENGINEER和Pro/MECHANICA。Pro/ENGINEER是當今世界上擁有用戶最多的三維CAD軟件，而Pro/MECHANICA是強大的有限元軟件，它可以實現(xiàn)和Pro/ENGINEER的無縫集成，即完全實現(xiàn)幾何建模和有限元分析的集成。其主要模塊可以分為Pro/MECHANICA STRUCTURE(結構分析)、Pro/MECHANICA THERNAL(溫度分析)和Pro/MECHANICA MOTION（運動分析）。

    本文以兩個裝配體為例，分別使用ANSYS和Pro/ENGINEER的Pro/MECHANICA 模塊對它們進行結構分析，并對分析結果進行比較。

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一、簡單裝配體的結構分析

    簡單裝配體是指組成裝配體的零件形狀比較簡單，且零件個數(shù)較少。

    以常見的軸、鍵、轉輪的裝配體為例。轉輪與鍵是過盈配合裝配。在軸上施加約束，并在轉輪上施加載荷，如圖1所示。

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圖1 簡單裝配體及其約束和受力

    1.利用ANSYS軟件進行分析

    對單一零件，可以利用ANSYS自身的建模工具，建立實體模型或有限元模型，但ANSYS不能直接建立裝配體模型，只能在其他三維造型軟件中建好后導入。若利用Pro/ENGINEER建模，可以有兩種方法導入：第一種是將裝配體另存為后綴為IGES的文件，打開ANSYS，點擊“File”→“Import”→“IGES”將數(shù)據(jù)文件導入。第二種是利用Pro/ENGINEER與ANSYS 的接口，由Pro/ENGINEER直接進入ANSYS界面。

    本文是將Pro/ENGINEER Wildfire 2.0與ANSYS 8.0連接，將裝配體導入ANSYS進行分析。具體步驟如下。

    (1)在Pro/ENGINEER建立三個零件的零件圖，并利用Mate（匹配）。Align（對齊）等指定零件間的裝配關系，形成組件。

    (2)單擊Pro/ENGINEER界面的“ANSYS 8.0”→“ANSYS Geom”。在窗口下方出現(xiàn)提示“Begin transfer of Pro/E geometry to ANSYS”，并顯示轉換進程。轉換結束后，進入ANSYS界面。

    (3)定義單元類型、實常數(shù)、材料屬性、網(wǎng)格尺寸，劃分網(wǎng)格。

    (4)添加DOF約束、設置集中載荷和重力載荷。這里值得注意的是：ANSYS的重力載荷依靠ACEL命令來實現(xiàn)，該命令會對物體施加一加速度場（非重力場），因此若要施加負y方向的重力，應指定一個正y方向的加速度；ANSYS只顯示施加的約束和外載荷，不顯示重力。

    (5)單擊“Solution”→“Solve”→“Current LS”進行求解。

    (6)顯示結果，可以依次單擊“General Postproc”→“Plot Results”→“Contour Plot”→“Nodal Solu”來進行。然后選擇“Stress”和“Von Mises SEQV”，以Def + undeformed 形式顯示等效應力值，如圖2所示。

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圖2 ANSYS得到的等效應力云圖

    利用ANSYS的縮放工具將應力云圖放大，發(fā)現(xiàn)在零件的裝配接觸面應力云圖斷裂，且零件分開。實際上，它們已經(jīng)裝配為一體，裝配接觸面應力應是連續(xù)的。這說明ANSYS對裝配體不能識別，認為裝配后的零件是互不影響，互相獨立的。

    (7)解決辦法：在上面的步驟2完成后，首先用布爾運算的VADD命令將三個體加到一起，成為一個體，然后可以用NUMCMP命令壓縮實體編號，再進行后面的操作。圖3所示是布爾運算后的裝配體等效應力云圖。

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