内容发布更新时间 : 2024/5/5 23:25:28星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
2.2 Pro/ENGINEER 与ProCAST 的接口方式
根据以上分析可以列出Pro/ENGINEER 与ProCAST 的接口方式如下：
2.2.1Pro/ENGINEER 与ProCAST 的接口方式的比较分析
为使分析简单明确，避免由于铸件复杂导致的无谓歧义，采用如图2 所示简单铸件。 2.2.1.1 实体方式 IGES 格式
由Pro/ENGINEER 生成的IGES 格式文件，可以由MeshCAST 读入，并且可以进一步
进行几何检查、几何修复、剖分表面网格、剖分体网格等操作，是一种可行的接口方式。该方式的优点在于可以充分利用MeshCAST 的Repair Tools 和SurfaceMesh 菜单提供的几何和表面网格修复功能，使生成的网格最大限度地符合下游解算需求。缺点是对复杂铸件修复工作量大而且几何不直观，需要与Pro/ENGINEER 频繁地交互操作。 2.2.1.2 STL 格式
MeshCAST 只接受ASCII 形式的STL 格式文件，不接受二进制的STL 格式文件。但即使如图所示简单铸件读入后，仍存在较多的问题。剖分表面网格一直没有成功。
2.2.1.3 STEP 格式
MeshCAST 读入Pro/ENGINEER 输出的STEP 格式文件时系统提示；
Error in get_next_step_parm at Entity #465… 跳出，如此表明，Pro/ENGINEER 与
ProCAST 之间采用STEP 接口方式是不成功的。 2.2.2 体网格
Pro/ENGINEER 输出的有限元网格如图3 所示，为图样清晰，图示不包括铸型。 2.2.2.1 Patran 格式
Pro/ENGINEER 输出的Patran 格式文件扩展名为.pat， 如果由MeshCAST 读入需要更名
为.Patran ，如果由PreCAST 读入需要更名为.out ，在输入文件名时如果连同扩展名一起输入可以不更名，该结论同样适用于以下需要更名的情况。
Pro/ENGINEER 输出的Patran 格式文件，即可以由PreCAST 读入，也可以由MeshCAST 读入，之后写成ProCAST 格式.mesh ，是一种较好的接口方式。该方式的优点在于由Pro/ENGINEER 一次生成体网格，减少两者之间数据传递。缺点在于Pro/ENGINEER 采用全参数化建模，长处在于建模剖分网格功能并不强大，生成体网格比较困难，特别在装配环境下需要处理铸件----铸型交界面时生成体网格非常困难。此外，由PreCAST 直接读入时，无法对单元进行检测。 2.2.2.2 ANSYS 格式
Pro/ENGINEER 输出的ANSYS 格式文件（.ans） 只能由PreCAST 读入，测试表明该种接口方式是可行的。与前者相比，由于不能由MeshCAST 读入，无法进行单元检测。 2.2.2.3 Ideas 格式
Pro/ENGINEER 输出的Ideas 格式文件扩展名为.unv ，如果由MeshCAST 读入，需要更名为. Ideas ，如果由PreCAST 读入，则无 需更名。
Pro/ENGINEER 输出的Ideas 格式文件在由MeshCAST 读入和PreCAST 读入时，均在提示出错后系统跳出。其中在NT 环境下系统提示为：
Segmentation fault 在UNIX 环境下系统提示为：
Accessing Program files (usr/people/procast/lib) Bus error(core dump) 或Memory fault 2.2.3 表面网格
测试表明，Pro/ENGINEER 输出的Patran 格式和Ideas 格式文件均可以由MeshCAST 读入，并经过体网格剖分后写成ProCAST 格式（.mesh）。采用该方式最大的优点在于避免Pro/ENGINEER 全参数化所带来的体网格生成困难，并且将体网格剖分留给MeshCAST ，使其生成的网格更适合ProCAST 解算。缺点是在处理铸件--铸型交界面，仍然比较困难。经过测试，对复杂铸件，在装配铸型之前剖分表面网格，非常顺利，而一旦装配上铸型，在交界面经常出现问题，甚至根本无法通过。值得说明的有两点：首先所有表面网格文件在由MeshCAST 读入时必须统一更名为.out 形式；另外，既然采用表面网格文件作为接口方式，铸件--铸型交界面实际上就是铸件的外表面，我们就不能不设想铸型只用外轮廓，铸件用实体。这样不但铸型设计简单，而且建立有限元模型时，无须处理铸件--铸型交界面，这就是下面所定义的Shell 形式。 2.2.4 Shell 形式
2.2.4.1 特殊的表面网格
如前所述，在铸件工艺设计完成后，不装配铸型，而只装配与其外形一致的轮廓体（本示例中为简单的长方体），然后进入FEM 环境， 按有限元模型生成次序输出表面网格模型（Patran 格式或Ideas 格式均可）。
按此方式生成的表面网格可以由MeshCAST 读入，但无法进行体网格剖分。研究发现，在铸件与铸型
外轮廓相交汇处（本例为浇口和明冒口）存在重叠网格，图5 显示浇口处的重叠网格。
但好在MeshCAST 的View 菜单的Edit Menu 功能，可以去除重叠网格，而且重叠网格仅存在于浇口和明冒口，处数量有限，手工消除是可以承受。的具体操作过程如下： Step 1： 利用View?Check Surface 功能及CLIP Hidden Surface Active Node 等工具找到重叠网格的节点号及单元号
Step 2：手工绘制需要去除的重叠网格图形
Step 3： 利用View?Edit Menu ? Element ?Del 逐一去除多余单元。
2.2.4.2 shell 形式
采用上述方法，最大的弊病是需要手工消除重叠网格，当存在冷铁、保温材料等多材质的情况，手工工作量太大，甚至根本无法完成。如果能从重叠网格产生原因入手，清除重叠网格的产生根源，就能够从根本上杜绝重叠网格的产生。
重叠网格产生的原因很清楚，就是交汇处的表面同时被两种材质（本例中为铸件与铸型）的外轮廓所拥有，而Pro/ENGINEER 采取实体造型无法将任何一方的表面删除，剖分表面网格就造成了重叠交叉。如果将铸件与铸型合成一个实体，显然就可以避免上述问题。但此时又产生一个新问题，Pro/ENGINEER 无法区分铸件与铸型，也就无法指定界面两侧的材质。换而言之，合并后所生成的只是单一的实心的实体。为此我们设想表面网格仅需要表面即可，而在仅有表面的情况下是可以区分界面两侧的材质的。由此我们尝试，将铸件与铸型外轮廓的实体表面提取出来，形成一个包括铸件与铸型外轮廓表面的特殊壳体再剖分表面网格我们将其定义为Shell形式。此方式获得了成功，具体操作步骤如下：
Step 1： 铸件工艺设计完成后通过Create Surface 提取铸件外表面并Cut 掉原来铸件；
Step 2 ：通过Create Surface 加上铸型外表面；
Step 3： 进入FEM 环境按有限元模型生成次序输出Shell 模型Patran 格式或Ideas 格式均可；由MeshCAST 读入，剖分体网格；需要说明的有一点：仅包括曲面情况下，划分表面网格需要指定Quilt Thick ，参数可根据铸件的大小给出一个较小的值即可。采用该方式的优点在于不但简化了铸型设计，而且建立有限元模型时，无须处理铸件--铸型交界面。此外，由此方式产生的表面网格，在MeshCAST 读入时自动确认为两种材质，多种材质情况亦然，无须在Pro/ENGINEER 中事先指定材质。 2.2.5 其它方式
2.2.5.1 VIRTUAL MOLD 方式
该方式适合铸型外形简单的情况，实体造型及有限元网格剖分时不必处理铸型。采用该方式，在具体应用中存在的问题，是常常找不到铸件铸型之间的交界面（Interface ），也就无法给定换热系数（Heat）。
2.2.5.2 MERGE FILES 方式
MERGE FILES 方式首先要求文件的格式必须为ProCAST 的表面网格（.sm） 或体网格（.mesh）。 对于该方式，我们进行了多次测试，体网格、表面网格、Patran 格式、Ideas 格式，对面网格先Merge再剖分体网格、先剖分再Merge ，等等，但最多只能保证生成的体网格可以由PreCAST 读入，而且同样找不到交界面。
2.3 结论:
2.3.1 以采用的接口方式： 实体方式：IGES 格式；
表面网格：Patran 格式、Ideas 格式、Shell 方式； 体 网 格：Patran 格式、ANSYS 格式； 2.3.2 推荐方式
通过相当数量的实践表明；Pro/ENGINEER 输出的Patran 格式优于Ideas 格式和ANSYS 格式换而言之Pro/ENGINEER 的有限元内核更接近于Patran 方式。表面网格优于体网格与实体方式而Shell 方式是表面网格中最优方式。
综上所述认为最佳接口方式为采用Shell 方式输出Patran 格式表面网格由MeshCAST 剖分体网格。
第三章ProCAST的模拟过程
1.创建模型：可以分别用IDEAS、UG、PATRAN 、ANSYS作为前处理软件
创建模型，输出ProCAST可接受的模型或网格格式的文件。
2.MeshCAST：对输入的模型或网格文件进行剖分，最终产生四面体网格，
生成xx.mesh文件，文件中包含节点数量、单元数量、材料数量等信息。
3.PreCAST： 分配材料、设定界面条件、边界条件、初始条件、模拟参数，
生成xxd.dat文件和xxp.dat文件。
4.DataCAST：检查模型及Precast 中对模型的定义是否有错误，输出错误信
息，如无错误，将所有模型的信息转化为二进制，生成xx.unf文件。
5.ProCAST：对铸造过程模拟分析计算，生成xx.unf文件。 6.ViewCAST：显示铸造过程模拟分析结果。
7.PostCAST：对铸造过程模拟分析结果进行后处理。
第四章MESHCAST
4.1 MESHCAST简介
MESHCAST用FEM（Finite Element Method）来产生四面体网格。MESHCAST是网格生成模块，其网格生成有两步，先生成表面网格，后生成体积网格，MESHCAST可以接受由IGES、PARASOLIDS、STEP或STL建立的模型，MESHCAST再将模型生成表面网格，进一步生成体积网格。另一种方法，MESHCAST也能接受由 CAD/CAE软件包生成的表面网格或是体积网格。MESHCAST有强大的模型修补功能和模型网格分析功能，不用再花时间返回到用户原来的CAD/CAE系统中去修改原文件了。
MESHCAST能检查几何模型中的表面网格和四面体体积网格。MESHCAST在检查好模型的表面网格后再生成体积网格。
根据不同的需要，可以选择线性或二次网格。对于如分析应力，生成二次结点，可能会提高分析的准确性。 4.2 MESHCAST的工作流程：
1. OPEN，打开一个由其它CAD/CAE软件包生成的几何模型。 2. REPAIR, MESHCAST能自动的检查输入文件的缺陷，警告和消息将会被显示在消息窗口（message windows ）中。点击check geometry 来检查模型的缺陷。Repair environment 中提供了许多用来修补几何模型的工具。
3. 在修补环境中，生成表面网格模型。MESHCAST生成的表面网格，在特殊的边缘和表面有不同的密度。
4. 在Meshing environment 中编辑表面网格，一旦表面网格生成，网硌就可以看到，我们可以对其进行评估和检查，一些高级的操作也可以用来编辑网格，如创建一个壳网格，或合并表面网格等等。
5. 在Meshing environment中生成四面体体积网格，各种选项用来控制加到材料内部的体积单元的数量。
6. 在Quality checking environment 中查看网格和提高网格的质量。
综述： MESHCAST是一个重要的工具，它提供了高质量的网格，而这些网格可以用来作为输入文件，来提供给广泛的各种各样的分析软件。MESHCAST可以让设计者和工程师来修改和提高原始的模型，提高模型关键部分的网格质量，可以明确指定每一个部分的网格密度。 4.3 软件说明
4.3.1 Starting environment(开始的环境)
文件菜单中的Equialent 是用来消除共同的重叠的结点的。Properties 中的Units用来设定几何体的单位，Advanced 项用来设置误差等等。在打开文件之前应该先设定误差和几何体的单位。 显示工具的相关说明：
Rotate------旋转，输入相交的角度即可执行。 Restore------恢复X Y轴垂直的方向。
Zoom-------用来放大和缩小几何体模型，按住鼠标左键向下移，则放大。向上移，则缩小。
Zoom out---用来调整几何体模型在适当的范围。 Center-----将几何体定位于工作窗口的中心。 Drag------拖住几何体上下左右移动。
Clip------用来剪切一部分几何体，点击左键，移动，形成一个框，围入一部分。用户就可以在围入的这一部分几何体中进行相关的操作，而不用受其它部分的干扰，clip在网格生成中还有作用，如下：点击左键，激活clip，选一个范围，选中的部分被激活。点击右键，激活clip，选一个范围，未选中的（在框外面的部分）被激活。Clip中材料编辑框中还有作用，用来创建一种新材料。
Backtrack/all 返回前一个激活的设置，即取消。 Wireframe---- 显示空的几何体。
Hide---- 显示有隐藏表面的表面网格的几何体。
Solid ----显示一个实体的有隐藏表面的表面网格的几何体。 Shade ----显示一个实体的模型。