CAE结课感想(介绍一个软件)_常用cae分析软件简介

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ANSA的功能及其在汽车中的应用

摘要

ANSA是目前公认的全球最快捷的CAE前处理软件之一，也是一个功能强大的通用CAE前处理软件。作为功能强大的CAE前处理软件，ANSA与国际主流的三维设计软件通用求解器具有非常方便的数据接口，是一个真正意义上的统一的CAE仿真分析数据平台。它在有限元分析和行人碰撞安全方面有着非常重要的作用，也使得很多应用其他前后处理软件很难解决甚至根本不能解决的问题迎刃而解。

关键词：ANSA；有限元分析；行人安全

ANSA is now recognized as one of the world's most efficient CAE pre-proceing software, is a powerful general-purpose CAE pre-proceing software.As a powerful CAE pre-proceing software, ANSA and the international mainstream 3D design software Universal solver with very convenient data interface, CAE simulation is a unified data platform a true sense.It has a very important role in the finite element analysis and pedestrian impact safety, it also makes a lot of application software before and after handling other difficult to solve or simply can not solve the problem solved.Keywords: ANSA;finite element analysis;pedestrian safety

ANSA软件的用户手册和在线帮助对ANSA的1 概述

ANSA是一个高性能的有限元前处理器，功能使用进行了详细的介绍，具有针对性的它具有强大的有限元网格前处理功能，支持实例也使用户可以快速掌握软件的功能及结构和流体网格。在处理几何模型和有限元使用。ANSA把各种功能键分为TOPO、MESH网格的效率和质量方面，ANSA具有很好的速和DECK三大类，分别用于几何模型、网格度、适应性和可定制性，且模型规模没有软以及求解工作定义的各种不同功能。另外，件限制。而其他很多有限元前处理软件在读ANSA还跟据操作对象的不同，将功能键进行取复杂的大规模模型数据时需要很长时间，了更细的分类，并称之为“功能群”，用户而且很多情况下并不能够成功导入模型，致可以快速地找到功能按钮，加快建模速度。使后续的CAE分析工作无法进行。[1]ANSA6种求解器被直接集成在ANSA环境，在ANSA强大的几何处理能力使其可以很快读取那界面中就可以完成几乎所有的分析工作，定些结构非常复杂、规模非常庞大的模型数义完成后只需把文件用相应的求解器格式据，从而大大提高了CAE分析工程师的工作输出，然后利用求解器提交计算，并且不同效率由于ANSA其强大的功能。使其在全球的求解器之间可以进行协同工作。范围得到了非常广泛的应用，包括汽车、航2.2 丰富的CAD/CAE接口形式 天航空、电子、船舶、铁路、土木等工业领ANSA支持很多不同的求解器输入/输出域。格式，几乎所有业界常用的求解器在ANSA

中都有接口，用户在利用A N S A划分好模2 ANSA界面

型的有限元网格后，可以直接把计算模型转2.1 ANSA界面

ANSA具有友好的用户界面，如图2所化成不同的求解器文件格式，从而利用相应示。ANSA的用户界面友好，与其他前处理软的求解器进行计算，因此ANSA可以作为企件相比，ANSA界面的最大优势是采用一级菜业级的CAE应用平台，即统一利用ANSA进单系统，几乎所有的功能按钮都可以在工具行网格划分，然后对于不同的问题利用不同栏中找到，通过一到两次点击就能完成大部的求解器进行求解，可大大提高分析效率。分目标操作，大大提高了建模效率。另外，3 主要功能特点 3.1拓扑显示及几何清理

在导入有限元前处理器的过程中，几何模型会发生显示上的错误。A N S A提供了先进而有效的几何清理和修复工具，其强大的几何功能可以非常方便地对几何实体进行定义和修改，其自动识别孔、圆角和边角等小特征方便用户进行快速的半自动几何清理，还有其自动识别并关联对称特征等，这些功能使用户能够快速修复C A D数据而不用重新建立复杂的几何模型。此功能的优点在于：

（1）强大的几何功能使用户较为方便地定义、修改几何实体；

（2）自动识别孔、圆角和边角等小特征，以便进行快速地半自动几何清理；

（3）自动识别并关联对称特征。

3.2抽中面功能

A N S A的半自动抽中面功能可以帮助用户正确、有效地建立偏置后的模型，把偏置后的位置和特征的厚度关联起来，可以选择固定特征的内表面或外表面并对其进行偏移作为中面。此功能包括：

（1）将偏置后的位置和特征的厚度关联起来；

（2）选择固定特征的内表面或外表面，并将其偏移作为中面。

3.3网格的生成（1）面网格生成功能。

A N S A具有强大的面网格创建、质量检查和质量改进工具，ANSA生成的面网格与几何面是相关联的，对几何面进行的修改将会反映到网格模型上，可大大提高网格生成速度。A N S A强大的点、线、面操作功能能够保证用户方便、灵活地对基本几何特征进行操作。A N S A提供多种网格生成准则，使用户可以根据不同几何形状的面生成合适的网格分布。同时，ANSA还提供了强大的质量检查工具，可以辅助用户对生成的网格质量进行监控，并能输出详细的网格质量报告，使用户清楚地了解网格的质量等级。而网格质量检查完成后，A N S A提供了功能丰富的网格质量改进工具，包括对整体网格质量的改进、局部网格质量的改进和个别网格质量的改进。而自动和手动两种方式的混

合使用，使用户能够方便、快捷地对网格的质量进行改进，达到预期要求。

（2）体网格生成功能。

A N S A有两种体网格生成模式，即自动生成四面体和五面体（楔形或金字塔形）网格以及半自动生成六面体和五面体（楔形）网格。A N S A具有六种六面体网格生成功能，分别针对不同的几何形状进行体网格划分，能满足任何形状的体模型网格创建，众所周知，面网格的质量是体网格质量的基础，如图1所示。

图1 体网格生成（3）流体网格功能。

A N S A支持流体网格，具有强大的流体网格功能，为流体分析软件提供高质量的、符合用户要求的流体网格，如图2所示。

图2 流体网格

在生成流体网格前，ANSA利用其强大的拓扑功能、CAD功能为生成网格做好准备，ANSA根据模型的几何曲率自动分配网格的节点数，控制网格大小和增长速率，限制最小、最大网格以及特征角，再利用网格检查功能，根据用户的使用要求对网格进行检查，并进行自动和手动网格质量改进，同时，ANSA能快速、方便地生成四面体和六面体流网格。

3.4.汽车分析专用工具

ANSA具有专门针对汽车分析的功能，在汽车安全分析中，可以快速定位和约束假人模型、安全带和安全气囊，它支持各种通用的假人模型，可读入假人的零件布置和定位文件，也能在作为变形体或刚体的假人模型中自动创建零件的层次关系，如图3所示。

图3 汽车分析

A N S A使用面网格创建安全带模型，并自动把它定位在假人模型上，可大大节省时间、提高效率，因此ANSA在汽车行业应用得非常广泛。在汽车设计上的应用

4.1行人头型碰撞仿真分析自动化

近年来，行人保护在汽车开发过程中越来越受重视。目前，多数研究都是依赖于CAE技术开展的。CAE在开发行人保护措施时是一个必不可少的工具，大量的CAE 工作可帮助开发团队更深刻地理解行人保护措施的有效性，同时可以避免后期的设计更改。ANSA作为一款强大的CAE软件，在汽车设计

上拥有非常丰富的功能。[2]使用CAE 技术仿真行人保护试验不仅成本低，耗时少，且可重复性高。ANSA针对汽车模型和行人保护法规要求的复杂性，在前/后处理阶段工程师仍需要花费大量的时间进行重复的操作这些问题进行软件的额改进，这不仅有利于效率的提升，还减少了了操作失误的风险。

对行人头型碰撞分析来说，具体流程是建立整车和头部的有限元模型，仿真头型撞击发动机罩，获得头型内部的加速度时间历程，借以计算HIC 值，并观察碰撞过程中头型运动是否受到发动机罩下方硬点的影响，评价车辆的行人保护设计。由于用户需求和法规要求的多样性，分析工作任务重且包含大量重复操作。运用行人保护头型碰撞仿真分析流程自动化的方法，以求减少分析时间，提升工作效率，将工程师从繁琐的操作中解放出来，将更多的精力投入到结果分析和设计改进。而且，这样的自动化研究有利于将行人保护分析流程化、标准化，保证了计算结果的一致性，也有利于数据的积累和对比。

4.2车身主断面有限元分析

车身骨架主要由地板纵梁、上边梁、门槛梁和顶盖前后横梁以及侧围前柱、中柱、后柱等承载梁结构组成, 这些承载梁结构的断面构成了车身主断面。由于车身刚度是评价车辆设计可靠性和整车安全性的重要指标, 而车身主断面的力学特性是影响车身刚度特性的重要因素, 因此在整车开发设计过程中, 车身主断面分析对于改进车身结构, 改善车辆强度、刚度状况, 提高车辆安全性和可靠性均具有很重要的指导意义。[3]

在进行主断面划分时, 要选取一条母线作为参考线条。为了确保划分得到的车身主断面能够真实反映所在位置的力学特性, 参考母线与划分所得的主断面必须保持垂直关系。所以, 一般选取的参考母线通常都是抽取车身表面上的样条曲线。

[2]王慎平,余剑英.大型有限元前处理软件ANSA[J].CAD/CAM与制造业信息化,2005,08:61-63.[3]陈昌明,陈家骐,姚乾华.基于ANSA环境的车身主断面有限元分析[J].山东交通学院学

图4 典型车身主断面图

对划分得到的主断面进行相应的检查处理后, 进行力学特性分析计算。经过计算分析, 可以得到该断面图的质心点S、剪切中心点M;主要的断面力学特性数据有:断面面积A、惯性距Ix与Iy、惯性积Ixy、主惯性距I1 与I2、扭转刚度系数It等, 以上这些量都是衡量车身主断面特性乃至车身特性的重要指标。获取不同车型的主断面力学特性, 累积相应结构分析的经验数据, 形成包含各车型的主断面力学特性数据库, 为车身的优化设计提供依据。

报,2009,01:1-4我国汽车行业CAE软件应用现状及展望

近些年来国内汽车业界已普遍意识到CAE技术对产品竞争力的重要性，多家主机厂和一些设计公司纷纷建立了自己的CAE部门，并通过聘请国外高水平专家和提供各种培训、交流和沟通的机会来提升自身的CAE水平。尽管CAE技术在我国已得到逐步的推广和应用，并发挥重要作用，但由于起步较晚，与国外先进水平相比有不小的差距。这种差距不仅体现在理论基础和技术水平上，也体现在实验的支持和软件的使用水平上，但更重要的一点是缺少成熟的分析标准和技术水平。现在都是仿造国外的产品，国内车企虽一直搞产品设计，自主研发的产品屈指可数。而且有些产品完全靠经验，CAE用的不多。当然目前中国汽车行业问题多多希望我们这一辈好好奋斗，有口号还要脚踏实地，迎合市场需求，为国家的工程行业做点贡献。参考文献

[1]李渤,陈昌明,许佰宁.基于ANSA和META的行人头型碰撞仿真分析自动化[J].佳木斯大学学报(自然科学版),2012,05:657-660+665.