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作者:許銘修(2000-12-28);推薦:徐業良(2000-12-29);最近更新:余家杰(2005-04-28)
附註:本文為元富鋁業委託研究計畫「輪圈結構最佳化設計」之部份成果。

Pro/EngineerANSYS實體模型檔案轉換

整合電腦輔助設計(CAD)與電腦輔助製造(CAM),以及電腦輔助分析工程(CAE)是目前產業界的趨勢,進行CADCAMCAE之整合的目的在於有效使用資源,避免反覆建立電腦幾何模型,以加速產品設計時程,以及減少重複的工作而造成資源、成本的浪費。

CADCAMCAE整合基本的想法是共用幾何模型的資料庫,使用單一軟體執行所有工作當然沒有問題,然而各種軟體往往各有優點,單一軟體通常也無法完全涵括所有需要的功能。如果CADCAMCAE分別在不同的軟體執行,而在整合過程中,最重要卻也常常出問題的部份即是檔案的轉換,亦即CAD軟體中完成的幾何模型期望能繼續於CAMCAE軟體中使用,然而由於各軟體程式撰寫上的差異,雖然有通用的檔案格式如IGES,在檔案轉換時,還是有些資料無法被完整的讀取。

本文針對Pro/EngineerANSYS之間實體模型檔案轉換作說明,首先將針對Pro/EngineerANSYS檔案轉換的設定作說明,接著說明Pro/EngineerANSYS檔案轉換的操作方式,最後則以輪圈實例說明實體模型檔案轉換成果。

1. Pro/EngineerANSYS檔案轉換之設定

本節將說明Pro/EngineerANSYS檔案轉換的相關設定,在進行設定之前必須先確認以下三點:

1.          Pro/Engineer軟體已經安裝完成。

2.          ANSYS軟體已經安裝完成。

3.          具有ANSYS軟體之ANSYS Connection For Pro/ENGINEER license,且已經加入license file中。

若是以上三點確認無誤,即可依據以下的步驟進行安裝Pro/EngineerANSYS之轉檔程式,以下的範例適用於Intel-Based的個人電腦,作業系統為具有Service Pack 2以上之Windows XPWindows 2000/2003,且為Pro/Engineer WildfireANSYS9.0版本之應用軟體。

(1) Lunch ANSYS license server

確認ANSYS license server已經啟動,確認方式是在“控制台 > 系統管理工具”中開啟“服務”,開啟後即會出現如圖1服務控制視窗。察看視窗名稱為“ANSYS Flexlm license manager”之狀態,若是如圖1所示的為“啟動”,則可以確定ANSYS license server已經啟動;若顯示為“停用”,則於此處按滑鼠右鍵“內容”處啟動ANSYS license server

1. ANSYS license server控制視窗

ANSYS license server“內容”處之“啟動類型”是Sever啟動的方式,計有手動、自動、停用三種,若是點選手動,則license server的啟動與否由使用者決定;若點選的是自動,則在每次電腦開機完成後,即會自動啟動license server;若點選的是停用,則license server將一直關閉,直到使用者啟動。

(2) Configure Connection for Pro/Engineer

確認ANSYS license server已經啟動後,接著至程式集“> ANSYS9.0 > Utilities”中開啟“ANS_ADMIN”,即會出現圖2所示之ANS_ADMIN 9.0視窗。

再點選圖ANS_ADMIN 9.0視窗中之“Configuration options”選項,會出現如圖3所示之Configuration options視窗。選擇Configuration options視窗中之“Configure Connection for Pro/E”選項,如圖4 Configure ANSYS Connection for Pro/E之視窗將會出現。

2. ANS_ADMIN 5.6視窗

3. Configuration options視窗

4. Configure ANSYS Connection for Pro/E視窗

Configure ANSYS Connection for Pro/E視窗中可以看到兩個功能項:“ANSYS Product”、與 “Graphics device name”。在此需要被更改的為ANSYS Product功能項,此功能項所指示的ANSYS模組為當在Pro/Engineer中開啟ANSYS時所使用的模組,如圖4中的選擇為在Pro/Engineer中以“ANSYS Mechanical U”模組開啟ANSYS

功能項Graphics device nameWork space in megabytes中的選擇通常以ANSYS預設值為主,並不需要特別更動。設定完成後按下OK鍵,則會出現顯示成功建立“config.anscon”檔案的視窗,表示設定成功。

(3) Pro/Engineer installation information

在成功建立config.anscon檔案後,接著將會出現“Pro/Engineer installation information”視窗如圖5所示,此視窗要求輸入Pro/Engineer軟體的安裝路徑,以及Pro/Engineer軟體所使用的語言,如圖5中所輸入的,此部電腦的Pro/Engineer軟體檔案安裝於“C:\Program Files\proeWildfire”路徑底下,而Pro/Engineer軟體所使用的語言部份,通常是採用程式的預設語言即可。

5 Pro/Engineer installation information視窗

5Pro/Engineer installation information視窗輸入完成後,按下OK鍵,將出現成功將相關的ANSYS資料檔案複製至Pro/Engineer檔案路徑下的訊息視窗,至此Pro/EngineerANSYS檔案轉換程式之安裝與設定已經順利完成。

若是在安裝過程中出現錯誤視窗,先檢查硬體設備、作業系統是否符合,再檢查ANSYSPro/Engineer的版本是否正確,以此程序設定完成之後常出現的錯誤是ANSYS軟體的版本不支援Pro/Engineer軟體的版本,例如:ANSYS8.1版無法支援Pro/Engineer Wildfire版本,即使顯示安裝檔案轉換程式成功,於Pro/Engineer Wildfire處亦無法將模型檔案轉換至Ansys。若是還有其他問題,可以使用ANSYS的線上說明,假設ANSYS9.0安裝於C:\Program Files\Ansys Inc,線上說明檔的位置為:C:\Program Files\Ansys Inc\v90\CommonFiles\HELP\en-us\Hlp_WINADM1.html

 

2. Pro/EngineerANSYS檔案轉換之操作

Pro/EngineerANSYS檔案轉換之操作方式相當容易,以下將就於Pro/Engineer中產生ANSYS匯入檔,以及於ANSYS中讀入所產生的匯入檔兩個步驟作說明。

(1) 產生ANSYS匯入檔

若是Pro/EngineerANSYS檔案轉換程式安裝設定完成,則在Pro/Engineer“Menu Manager”中會出現“ANSYS 9.0”指令鍵,當實體模型建構完成並欲進行檔案轉換時,只需點選“ANSYS 9.0”指令鍵如圖6Pro/Engineer即會自動開啟ANSYS9.0,並進行檔案轉換。若檔案轉換順利完成,則會自動產生一ANSYS匯入檔,此匯入檔的檔案副檔名為“.anf”,儲存於Pro/Engineer之工作資料夾中。

6. Pro/Engineer中點選“ANSYS Geom”指令鍵進行檔案轉換

(2) 讀入ANSYS匯入檔

產生ANSYS匯入檔(.anf)之後,則此檔案將於ANSYS軟體中自動讀入,若是無法自動讀入,則以ANSYS指令“File > Read Input From”進行檔案的讀取,如圖7所示。檔案讀取完成後,於ANSYS Commend Window中鍵入指令“/Facet”,則可顯示出模型外觀。

7. ANSYS中讀入轉換完成之檔案

雖然Pro/EngineerANSYS之間的檔案轉換操作方式非常簡單,然則並非每個Pro/Engineer的實體模型均可以被轉換成ANSYS模型,這也是CADCAMCAE的整合工作上最大的問題。以下提出兩個在整合應用上常被討論且重要的問題:

1.  當整合兩套不同軟體時,最大且常常發生的問題是檔案格式不同,以致檔案無法100%的被轉換,使得必須花費額外的時間與人力進行修補工作,有些檔案花費在修補的時間甚至比重新建立所花的時間還要多。

2.  於電腦輔助繪圖軟體所繪製的實體模型,在有限元素分析軟體中常常無法進行網格化。由於繪圖軟體所繪製的實體模型要求相當高的準確性,所以對於較小的面積或是導角都詳細的繪製出來,然而這些地方都是導致有限元素軟體無法網格化,或是網格化後產生過多的元素與節點的原因,也因此欲進行有限元素分析的實體模型通常都需經過適度的簡化。

因此對於不是有限元素分析的所要探討的關鍵部份,在實體模型建構時就應該適度的進行簡化,並且盡量採用簡單取面來取代複雜取面;模型中若是包含有對稱的部份,則在CAD軟體中並不需要將整個模型全部建構出來,可以到CAE軟體中採用其前處理的功能,再將整個模型建立完成。如此不但可以提高檔案轉換的成功率,在進行網格化時也會較為順利。

3. 實體模型檔案轉換實例

8為一由Pro/Engineer軟體建立的輪圈模型,此模型的造型採用了大量的複雜曲面來建構,使得輪圈造型相當吸引人,但時同時也增加了轉檔的困難度。將該輪全模型轉檔至ANSYS軟體後,獲得如圖9的輪圈模型,由圖中可以看到原來的造型曲面經過轉檔後產生了相當多小塊的面,如此的結果會使得網格化較為困難,且會產生過多的元素與節點而影響求解的時間。更甚者如圖10所示,經過轉檔後有破損的面發生,導致無法網格化,而必須額外花費時間對模型進行修補。

8. Pro/Engineer軟體建立的輪圈模型

9. 轉檔至ANSYS之輪圈模型

10. 檔案轉換後所產生的破損面