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有限元结课论文——有限元前处理软件ANSA综述 前言：一般来说，CAE分析工程师80%的时间都花费在了有限元模型的建立和修改上，真正的分析求解时间也消耗在了计算机上，所以采用一个功能强大、使用方便灵活并能够与众多CAD系统和有限元求解器方便地进行数据交换的有限元前后处理工具，对于提高有限元分析工作的质量和效率具有十分重要的意义。 一、概述 ANSA是世界领先的、功能强大的CAE应用软件包，它是由希腊BETA公司开发的，目前在世界上的应用非常广泛。 ANSA是一个高性能的有限元前处理器，它具有强大的有限元网格前处理功能，支持结构和流体网格。在处理几何模型和有限元网格的效率和质量方面，ANSA具有很好的速度、适应性和可定制性，且模型规模没有软件限制。而其他很多有限元前处理软件在读取复杂的大规模模型数据时需要很长时间，而且很多情况下并不能够成功导入模型，致使后续的CAE分析工作无法进行。ANSA强大的几何处理能力使其可以很快读取那些结构非常复杂、规模非常庞大的模型数据，从而大大提高了CAE分析工程师的工作效率，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。 二、开放的平台 图1所示为ANSA中有限元分析的流程，从图中可以看出，ANSA是一个开放的企业级CAE平台，它集成了设计与分析所需的各种工具，具有非常出色的性能以及高度的开放性和灵活性。 ANSA具有工业界主要的CAD数据格式接口，它不仅与CAD软件具有很好的集成性，可以直接把已经生成的三维实体模型导入到ANSA中，而且导入模型的质量都很高，基本上不需要对模型进行修复，大大方便了CAE工程师对模型的处理。 另外，ANSA支持很多不同的求解器输入、输出格式。业界常用的求解器在ANSA中几乎都有接口，用户利用ANSA划分好有限元网格后，可以直接把计算模型转化成不同的求解器文件格式，并利用相应的求解器进行计算。 图1 三、ANSA界面 1.ANSA界面 ANSA具有友好的用户界面，如图2所示。 图2 ANSA的用户界面友好，与其他前处理软件相比，ANSA界面的最大优势是采用一级菜单系统，几乎所有的功能按钮都可以在工具栏中找到，通过一到两次点击就能完成大部分目标操作，大大提高了建模效率。另外，ANSA软件的用户手册和在线帮助对ANSA的功能使用进行了详细的介绍，具有针对性的实例也使用户可以快速掌握软件的功能及使用。 ANSA把各种功能键分为TOPO、MESH和DECK三大类，分别用于几何模型、网格以及求解工作定义的各种不同功能。另外，ANSA还跟据操作对象的不同，将功能键进行了更细的分类，并称之为“功能群”，用户可以快速地找到功能按钮，加快建模速度。 6种求解器被直接集成在ANSA环境，在ANSA界面中就可以完成几乎所有的分析工作，定义完成后只需把文件用相应的求解器格式输出，然后利用求解器提交计算，并且不同的求解器之间可以进行协同工作。 2.丰富的CAD/CAE接口形式 ANSA支持很多不同的求解器输入/输出格式，几乎所有业界常用的求解器在ANSA中都有接口，用户在利用ANSA划分好模型的有限元网格后，可以直接把计算模型转化成不同的求解器文件格式，从而利用相应的求解器进行计算，因此ANSA可以作为企业级的CAE应用平台，即统一利用ANSA进行网格划分，然后对于不同的问题利用不同的求解器进行求解，可大大提高分析效率。 四、功能特点 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。ANSA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CAD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。 2.抽中面功能 ANSA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.几何关联 ANSA有一个很重要的特点，即CAD模型(几何数据)与网格模型是相关联的，对CAD模型所做的修改都会反映到网格模型上。在网格划分完后，当需要对模型进行修改时，用户只需按下A.MESH按钮，ANSA会自动利用前次使用的网格生成准则，对网格进行重新划分，并自动执行网格重建功能。 4.部件管理 部件管理工