基于 HyperMesh 和 ANSYS/LS-DYNA 软件锻造过程有限元分析

    1 概述
   
    众所周知，CAE 是先进制造技术的重要组成部分。在工程应用中，各类专用有限元软件在几何建模、网格划分、分析计算及结果处理方面各有特色。虽然很多情况下只需要某一软件就能完成整个有限元分析过程，但往往过程复杂。HyperMesh 是世界领先的针对有限元主流求解器的高性能前后处理软件。它支持直接输入已有的三维 CAD 几何模型（UG，Pro/E，CATIA 等），并且导入的效率和模型质量都很高，使得 CAE 分析工程师能够投入更多的精力和时间到分析计算中去。大型非线性有限元软件 ANSYS/LS-DYNA 是功能齐全的几何非线性、材料非线性和接触非线性程序，采用有限元动力显式算法。因此本文综合应用 HyperMesh 和 ANSYS/LS-DYNA 的优点完成锻造过程仿真分析。
   
    2 有限元模型的建立
   
    有限元软件的综合运用，目的在于充分发挥各软件的长处，避免其不足，从而使软件几何建模、网格划分、分析计算及其结果处理的整个过程高速高效、条理清楚、不易出错，且容易操作和修改。
   
    文中先使用 UG 软件进行几何建模，然后利用 HyerMesh 进行有限元网格划分，最后采用 ANSYS/LS-DYNA 进行计算分析及结果处理，可以大大提高整个分析过程的效率，其求解也能符合实际的需要。对 UG，HyperMesh 和 ANSYS/LS-DYNA 软件的综合应用的整个过程如图 1 所示。
   

 
    2.1 几何模型的创建及导入
   
    在进行锻造过程有限元分析时，准备工作主要包括：确定几何尺寸、装配关系、材料参数、边界条件以及所需要分析的内容。HyperMesh 的几何造型功能比较弱，但是它提供了广泛的 CAD 软件接口。故可以先使用其他专门的 CAD 软件建立分析对象的几何模型，然后再通过中间格式导入到 HyperMesh 中进行CAE 建模。由于 parasolid 是一种普遍接受的中间格式，它主要用在不同的 CAD 和 CAE 系统之间交换几何模型。文中使用 UG3.0 三维实体建模软件建立几何模型和装配关系后，输出 parasolid 格式文件，并导入到 HyperMesh 中（如图 2 所示）。