淺談UGNX高級仿真功能的應(yīng)用

買買提江·馬木提

（新疆交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 831401）

0 引言

UG（Unigraphics）是 Unigraphics Solution公司推出的集 CAD/CAE/CAM為一體的三維機械設(shè)計平臺，廣泛應(yīng)用于航空，航天，汽車和造船等領(lǐng)域。UG是一個交互式的計算機輔助設(shè)計（CAD），計算機輔助制造系統(tǒng)(CAM)。是一個全三維、雙精度的造型系統(tǒng),使用戶幾乎能夠精確的描述任何幾何形體，通過這些形體的組合，就可以對產(chǎn)品進行設(shè)計、分析和制圖。

UG軟件PC版本的推出，為UG在我國的普及起到了良好的推動作用隨著CAD/CAM、數(shù)控加工及快速成型等先進制造技術(shù)的不斷發(fā)展，以及這些技術(shù)在模具行業(yè)中的普及應(yīng)用，模具設(shè)計與制造領(lǐng)域正發(fā)生著一場深刻的技術(shù)革命，傳統(tǒng)的二維設(shè)計及模擬量加工方式正逐步被基于產(chǎn)品三維數(shù)字化定義的數(shù)字化制造方式取代。

1 UG NX高級仿真功能簡介

UG NX4高級仿真是一個綜合性的有限元建模和結(jié)果可視化的產(chǎn)品，旨在滿足設(shè)計工程師與分析師的需要。高級仿真包括一整套前處理和后處理工具，并支持廣泛的產(chǎn)品性能評估解法。

高級仿真提供對許多業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)解算器的無縫、透明支持，這樣的解算器包括 NX Nastran、MSC Nastran、ANSYS 和 ABAQUS。 例如，如果結(jié)構(gòu)仿真中創(chuàng)建網(wǎng)格或解法，則指定將要用于解算模型的解算器和要執(zhí)行的分析類型。本軟件使用該解算器的術(shù)語或“語言”及分析類型來展示所有網(wǎng)格劃分、邊界條件和解法選項。另外，還可以求解模型并直接在高級仿真中查看結(jié)果，不必首先導(dǎo)出解算器文件或?qū)虢Y(jié)果。

高級仿真提供基本設(shè)計仿真中需要的所有功能，并支持高級分析流程的眾多其他功能。

（1）高級仿真的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)很有特色，例如具有獨立的仿真文件和FEM文件，這有利于在分布式工作環(huán)境中開發(fā)有限元（FE）模型。這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還允許分析師輕松地共享FE數(shù)據(jù)去執(zhí)行多種類型分析。

（2）高級仿真提供世界級的網(wǎng)格劃分功能。本軟件旨在使用經(jīng)濟的單元計數(shù)來產(chǎn)生高質(zhì)量網(wǎng)格。結(jié)構(gòu)仿真支持完整的單元類型（1D、2D和3D）。另外，結(jié)構(gòu)級仿真使分析師能夠控制特定網(wǎng)格公差。例如，這些公差控制著軟件如何對復(fù)雜幾何體（例如圓角）劃分網(wǎng)格。

（3）高級仿真包括許多幾何體簡化工具，使分析師能夠根據(jù)其分析需要來量身定制CAD幾何體。例如，分析師可以使用這些工具提高其網(wǎng)格的整體質(zhì)量，方法是消除有問題的幾何體（例如微小的邊）。

2 UG NX高級仿真過程

當(dāng)向前通過高級仿真工作流時，將利用4個分離并關(guān)聯(lián)的文件去存儲信息。要在高級仿真中高效地工作，需要了解哪些數(shù)據(jù)存儲在哪個文件中，以及在創(chuàng)建那些數(shù)據(jù)時哪個文件必須是激活的工作部件，這4個文件平行于仿真過程。

2.1 正被分析的原設(shè)計部件

一個有.prt擴展名的部件文件。例如，一個可以被命名為liangan.prt的部件，如圖1所示。

部件文件含有主模型部件或一裝配，及一個未修改的部件幾何體。如果用一個由其他人設(shè)計的模型啟動，可能沒有修改它的權(quán)艱。在分析過程時期，通常主模型部件文件是不被修改的。

2.2 設(shè)計部件文件的理想化復(fù)制

當(dāng)一個理想化部件文件被建立時，默認(rèn)有一.prt擴展名，fem#_i是對部件名的附加。例如，如果原部件是liangan.prt，一個理想化部件被命名為 liangan_fem1_i.prt，如圖2所示。

從如圖2圖中可以看出理想化的部件當(dāng)中孔被移除，所以一個理想化部件是原設(shè)計部件的一個相關(guān)復(fù)制，可以修改它。理想化工具讓用戶利用理想化部件對主模型的設(shè)計特征做改變。不修改主模型部件，而按需要在理想化部件上執(zhí)行幾何體理想化。例如，可以移去和抑制特征，如在分析中被忽略的小的幾何細(xì)節(jié)。對同一原設(shè)計部件文件的不同類型分析可以使用多個理想化文件。

圖1 原設(shè)計部件

圖2 理想化部件

2.3 有限元模型（FEM）文件

當(dāng)建立一FEM文件時默認(rèn)有一個.fem擴展名，_fem#是對部件名的附加。例如，如果原部件是liangan.prt，一個FEM文件被命名為liangan_fem1.fem，如圖3所示。

如圖3所示的有限元模型文件含有網(wǎng)格（節(jié)點與單元）、物理特性和材料。一旦建立了網(wǎng)格，可以利用簡化工具移去可以影響網(wǎng)格總質(zhì)量設(shè)計中的人為對象，如細(xì)長條面、小邊緣和峽部條件。簡化工具允許相應(yīng)一特定有限元分析在充分捕捉設(shè)計意圖的細(xì)節(jié)級上網(wǎng)格化幾何體。幾何體提取發(fā)生在存儲于FEM中的多邊形幾何體上，而不是在理想化的或主模型的部 件中。多個FEM文件可以引用同一理想化部件，可以對不同類型構(gòu)建不同的FEM文件。

圖3 網(wǎng)格化部件

圖4 結(jié)果顯示

2.4 仿真文件

當(dāng)建立一仿真文件時，默認(rèn)一個仿真文件有一.sim擴展名，_sim#是對部件名的附加。例如，如果原部件是liangan.prt，一個仿真文件被命名為liangan_sim1.sim，如圖4所示。

從4圖中可以看出liangan_sim1.sim文件來顯示仿真的結(jié)果。仿真文件含有所有仿真數(shù)據(jù)，如解答、解算設(shè)置、載荷、約束、單元相關(guān)的數(shù)據(jù)、物理特性和壓制，可以對文件建立許多關(guān)聯(lián)到同一FEM的仿真文件。

3 總結(jié)

UG NX的高級仿真功能模塊富有經(jīng)驗的有限元分析師提供了全面的有限元模型及結(jié)果可視化的解決方案包含完整的前后處理工具，支持全面的仿真分析，提供了設(shè)計分析及高級有限元分析。

［1］殷國富，胡曉兵.UG NX4產(chǎn)品設(shè)計實例精解[M].機械工業(yè)出版社，2007.

［2］鐘奇.UG NX4實例教程[M].人民郵電出版社，2008.