SolidWorks与ProCAST间接口方式探讨.doc

SolidWorks与ProCAST间接口方式探讨 本文对SolidWorks和ProCAST间的接口方式进行了探讨。采用简单模型对4种接口进行分析，得到3种可行性接口。通过一实例模拟，检验3种接口的实用性，得到ParasoIid和STEP格式的接口较实用的结论。 1 SolidWorks与ProCAST结合的接口问题通常，三维CAD软件与基于有限元的CAE分析软件之间的接口文件方式分为专用接口和通用接口两大类。专用接口是CAE分析软件针对某种三维CAD软件数据格式的定制，如ProCAST针对UG的PARASOLIDS格式文件接口;通用接口即我们常见的IGES、STEP、STL等格式文件，它是通过标准格式文件进行数据转换的。据其功能的不同，又分为实体(包括线框和表面)格式和有限元(FEM)格式。SolidWorks默认零件和装配体的存储格式为*.prt(*.sldprt)和*.asm(*.sldasm)，都不能被ProCAST所读取，即SolidWorks和ProCAST之间没有专用接口，只能通过通用接口进行数据交换后来进行读取。在Solidworks和ProCAST之间进行数据交换之前，需要进行前置处理：读入SolidWorks中生成的数据文件，生成在内存中的实体模型;按文件格式要求提取相关元素;转化成相应的格式，输出。转化成功的相应的通用文件格式即可被ProCAST所读取，在ProCAST中完成相关的处理、分析。1.1 文件的输出、读取和处理Solidworks能输出的常用通用标准文件格式有ParasoIid、IGES、STEP和STL。ProCAST前处理模块PreCAST能处理的文件是由网格划分模块MeshCAST处理生成的*.mesh文件，而MeshCAST针对的是实体类型文件及面/体网格。采用不同的转换方式，模型文件可以相应的由不同的模块读取并处理，若能在初期就能处理好模型问题，保证模型的面网格、体网格的准确划分，这对于后期的模拟分析是很好的保障。在MeshCAST模块中处理生成的*.mesh文件时ProCAST模拟分析处理的最佳文件。图1是文件的读取与处理方式的流程示意。 图1 文件的读取与处理方式1.2 SolidWorks与ProCAST的接口分析由图1分析可知，首先要确认由SolidWorks存储的4种文件格式能否被ProCAST所读取，匀使试验简单及避免由于铸件复杂引起的干扰，采用了图2所示的一个简单铸件(带浇注系统但不包括砂型)进行研究试验。 图2 铸件1.2.1 Parasolid格式文件的生成及处理由SolidWorks导出Parasolid格式的文件，默认后缀为*.x_t，查文献可知，使用Parasolid格式时，需要注意模式(Schema)相对应问题。此次使用的软件为SolidWorks2010和ProCAST2009，SolidWorks2010输出的Parasolid格式文件，其模式最高版本为21.0，ProCAST2009只要求Parasolid版本16.0以上即可。因此，Parasolid格式文件采用SolidWorks2010默认输出的21.0版本。由MeshCAST读入*.x_t的文件，面网格和体网格划分成功，生成体网格(*.mesh)文件。将*.t_x文件的后缀改为*.xmt_txt后再由MeshCAST读入处理，成功生成体网格(*.mesh)文件。生成体网格模型如图3所示。 图3 Parasolid/IGES/STEP格式文件转换结果1.2.2 IGES格式的文件由于ProCAST所支持的是被修剪的表面，因此SolidWorks可输出2种IGES格式的文件：1)IGES实体/曲面实体、裁剪曲面(类型144)、多面实体B-rep对象(类型186);2)IGES线架图(3D曲线)、B样条曲线(实体类型126)、参数样条曲线(实体类型112)，所选曲面表示/系统设定均为ANSYS。由MeshCAST读入，系统出现错误提示。通过文献及相关资料查阅，将*.IGS改为*.igs，再由MeshCAST读入，只有类型144的能顺利读取，并成功生成曲面网格和体网格，输出如图3所示的体网格模型。证明IGES是一种可行的接口。1.2.3 STEP格式的文件SolidWorks2010可输出STEP AP203和STEP AP214两大类，每个又分为：1)实体/曲面几何体;2)2D曲线。和IGES格式文件一样，需要将*.STEP改为*.step方可由MeshCAST读取，其中类型1)均能成功生成面网格和体网格，输出如图3所示的体网格模型，类型2)读取时丢失信息，证明STEP格式也可行。1.2.4 STL格式文件MeshCAST只接受ACS形式的STL格式文件而不接受二进制的STL格式文件，但SolidWorks存储为*.stl文件时，已生成网格，当MeshCAST读入时，自动划分的面网格网格粗大，质量较差，无法生成体网格，说明STL格式不适用。综上可得SolidWorks和ProCAST之间的可用接口方式为(见表1)：1)Parasolid 格式的(*.x_t、*.xmt_txt)文件;2)IGES的实体/曲面实体、剪裁曲面(类型144)的*.igs文件;3)STEP的STEP AP203/214的实体/曲面集合体类型的*.step文件。 表1 SolidWorks和ProCAST之间的可用接口方式2 一个实例某铸造厂零件需进行铸造工艺的模拟分析，采用SolidWorks建模，ProCAST进行数值仿真模拟分析。铸件如图4所示。使用上述可用接口进行到ProCAST的数据转换，看在实际使用中对于较复杂铸件哪种接口更实用、方便。 图4 实际铸件对于实际使用的较复杂铸件，加上砂型及砂芯等，Parasolid和IGES及STEP格式的文件均能被MeshCAST读取，生成面网格，但IGES格式的文件生成的面网格坏网格数量相比Parasolid和STEP格式的要多，通过面网格的修补后，Parasolid和STEP格式的能继续进行体网格划分，最终顺利生成体网格(*.mesh)文件(如图5所示)，且体网格质量好，为进一步的模拟分析提供了保障。 图5 实体铸件转化结果3 结论(1)对于SolidWorks输出地Parasolid、IGES、STEP和STL四种格式的文件，只有Parasolid、IGES和STEP幸运的石头类型的格式的接口是可用的。(2)对于单体或简单零件来说，除了STL格式外，其他三种相