隨著經濟的發展，裝備制造業正面臨越來越激烈的競爭，如何使企業的產品在市場上保持領先地位；如何改進復雜的產品設計、減少重新設計；如何進行前期問題檢測與糾正；如何使產品質量更高、問題更少，是從事裝備制造業每個設計者必須正視的問題，從而給產品的設計者提出了挑戰。正是在這樣的前提下，三維軟件得到巨大的發展，企業依靠三維設計軟件，使用強大的CAD／CAM／CAE功能，使得設計效率得到了大大的提高。目前，主要的三維軟件有SolidWorks、UniGraphics(UG)、Pro／Engineer、Inventor、CATIA等。

    SolidWorks是生信國際有限公司推出的基于windows的機械設計軟件，它不僅有強大的三維實體建模和二維工程圖生產功能，而且還擁有豐富的第三方支持軟件，可以實現加工、分析、仿真、逆向工程等工程應用，由于其優越的性價比，廣泛的應用在中小企業中。

    ANSYS是美國ANSYS公司開發的大型通用有限元分析軟件，是融結構、流體、電場、磁場、聲場分析于一體，以有限元分析為基礎的大型通用CAE軟件，軟件主要包括了3部分，前處理模塊、分析計算模塊、后處理模塊，并且開發了與cad軟件的數據接口，其缺點為自身很難建立復雜的三維模型。

    Workebench是ANSYS公司提出的協同仿真環境，解決企業產品研發過程中CAE軟件的異構問題。Workbench的仿真環境有3點與傳統仿真環境有所不同：①客戶化：Workbench像PDM那樣，利用與仿真相關的API，根據用戶的產品研發流程特點開發實施形成仿真環境，而且用戶自主開發的腳與ANSYS已有的API等。這一特點也稱為“實施性”；②集成性：Workbench把求解器看作一個組件，不論由哪個CAE公司提供的求解器都是平等的，在Workbench中經過簡單開發都可直接調用；③參數化：Workbench對CAD系統的關系不同尋常。它不僅直接使用異構CAD系統的模型，而且建立與CAD系統靈活的雙向參數互動關系。Workbench由4個模塊組成：DS、DM、DX、FE Modeler。

l SolidWorks與ANSYS的數據轉換

    ANSYS軟件提供了各種CAD軟件的專用接口，它可以識別IGES、ParaSolid、CATIA、SAT、CIF、Pro／E、UG等標準格式。SolidWorks與ANSYS進行有限元分析的數據交換主要有3種格式，即IGES、ParaSolid和ACIS格式：①ICES(初始化圖形交換規范)是一種三維繪制軟件與CAE軟件之間交換的通用交換格式，ANSYS本身內置了IGES交換過濾器，它支持IGES格式文件的輸入。在SolidWorks的三維建模中，將已經建好的三維模型另存為IGES格式，通過這樣的方法可以實現兩種軟件的數據交換；②ParaSolid同樣可以在SolidWorks中采用另存為的方式得到，所以SolidWorks中建好的模型可以通過這個方法導人ANSYS中；③SolidWorks能很容易生成ACIS格式，同時，ANSYS提供了與ACIS的接口，因此，通過ACIS格式可以實現SolidWorks與ANSYS的數據交換。用SolidWorks建模時輸出的格式應避免使用IGES和ACIS格式，因為在實際的應用工程中，導入的模型因為結構復雜或三維建模的基準等問題產生一些元素丟失，經常出現一些錯誤，所以對于初學者不建議采用此方法進行數據交換，除非有特殊要求才選用這兩種方法進行數據轉化。一般裝配體和零件的數據輸出使用ParaSolid格式，在使用ParaSolid格式時要注意SolidWorks與ANSYS的數據相匹配的問題。根據經驗，在選擇PAPA版本時盡量選擇PAPAl4或更低的版本，ANSYS則使用ANSYS6．0以上的版本，同時，在SolidWorks與ANSYS的數據轉換中還應注意單位設置保持一致。

2 COSMOSXpress、COSMOSworks功能

    SolidWorks不但提供與其它CAE軟件的數據接口，而且自身也提供了有限元分析模塊，即COSMOSXpmss和COSMOSworks功能。COSMOSXpress是COSMOSworks入門版本，可以對三維模型進行線性靜態分析，分析后可以得到模型的應力分布圖、位移分布圖和模型的變形圖。而COSMOSworks可以進行線性靜態分析、頻率分析、線性扭曲分析、熱力分析、非線性分析、掉落測試分析和疲勞分析，其中，在線性靜態分析中可以繪制出各個方向上的位移、反作用力、接觸壓力、應力和應變。在線性靜態分析中，COSMOSXpress分析的結果和COSMOSworks分析的結果是一致的，所以在隨后的分析中，文中只給出了COSMOSXpress分析結果。

3 實例分析

    如圖所示，用SolidWorks繪制的模型為一固定支架，它有兩塊鋼板焊接而成，其中，固定板上開有4個規定孔，水平托盤承受4000Pa的均布壓力，計算支架的位移和應力，已知材料的彈性模量為2．1×Pa，泊松比為0．28，材料的密度為7．8 x kg/.

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3．4結果對比

    表1為各CAE軟件的分析結果，通過分析可以看出各個結果比較接近，但SolidWorks的分析不如ANSYS和workbench精確，對于簡單的結構分析，可以采用SolidWorks自帶的分析模塊，而對于復雜的結構，它只有一定的使用和參考價值，建議使用ANSYS和workbench進行分析。

圖6 workbench的應力分布圖

圖7 workbench位移分布圖

表1計算結果統計表

4結論

    介紹了通過SolidWorks軟件進行CAE仿真的幾種方法，并對軟件之間的數據交換問題進行了一定的闡述，通過COSMOSXpress、ANSYS和workbench對三維模型進行相應的有限元分析，對比分析結果，從而進一步了解Solidworks軟件的CAE功能，結合其它分析軟件的優點發揮其自身的優勢，為廣大工程設計人員提供更好的幫助。