ANSA高效建模流程：从AVEVA Marine CAD模型到有限元模型_System_Nastran

ANSA高效建模流程：从AVEVA Marine CAD模型到有限元模型

在船舶与海洋工程领域，AVEVA Marine 作为一款广泛使用的船舶CAD设计软件，能够导出包含详细船体结构信息的 xml 文件。而 ANSA 作为一款强大的 CAE 前处理软件，在处理这些 xml 文件并生成有限元模型方面展现出了显著的优势，为船舶工程的仿真分析提供了高效且精准的解决方案。

本文将介绍在 ANSA 中导入 AVEVA Marine xml 几何文件并生成有限元模型的过程与优势。

导入xml文件

启动 ANSA 导入 xml 文件：

打开 ANSA 软件，选择创建一个新的项目，设置好项目名称、存储路径等基本信息。

在 ANSA 的主菜单中找到 “Development”→“Load Script” 选项，选择一个开发的脚本文件 “Aveva_Marine_Reader.pyb” 。

然后在 “Select FIle” 弹窗中选取要导入的 xml 模型文件， ANSA 会开始读取文件中的几何信息、材料、属性、部件层次结构等关键数据，并将其转化为自身的模型格式，呈现在工作区域内。

几何处理

几何修复：导入的 xml 文件可能存在一些几何缺陷，如小面、缝隙、重叠面等，ANSA 的几何修复模块能够自动识别这些问题。

对于小面，可以设置名称中包含的关键字以及一定的面积阈值，ANSA 会自动根据规则删除面积小于阈值的小面。

对于缝隙，软件提供了多种填补缝隙的方法，例如check>geometry>auto fix/ Heal/ Fill等功能。

对于重叠面，ANSA 可以检测并删除多余的重叠面，确保几何模型的完整性和正确性。可以通过Flanges Compatible 功能,勾选Allow Detection in Same Property检查重叠的面，并进行删除或修复。

几何简化与优化：为了提高后续网格划分的效率和质量，需要对几何模型进行简化和优化。例如，对于船舶结构中一些复杂的细节特征，如小尺寸开孔/穿越孔、板缝、导圆角等，如果这些细节对整体结构的有限元分析影响较小，可以使用 ANSA 的简化工具将其删除或进行适当的合并，从而有利于网格的生成。

属性合并：使用一个名为Assign Property的脚本将同厚度同材质的板材归类（默认是按照分段号归类）。使用AUTO PASTE功能，粘接红色的自由边(通常容差设置为1.5-2.0mm)。

材料属性定义：从 AVEVA Marine 导出的 xml 文件中包含了材料的相关信息，ANSA 可以读取这些信息并将其与模型中的部件或单元相关联。在 ANSA 材料库中，也可以选择相应的材料卡片，并根据实际需要修改其参数，如弹性模量、泊松比、屈服强度等。

网格划分

全局网格划分设置：在 ANSA 中，根据分析的要求和模型的复杂程度，设置全局的网格划分参数。包括网格尺寸、单元类型（如三角形、四边形单元）、特征处理、网格质量要求等。例如，对于船舶整体结构的分析，可以采用相对较大的网格尺寸和混合单元（三角形+四边形）类型，以快速得到一个全局的有限元模型。关于Batch Mesh 以及Generate Mesh功能及其参数设置，请参照相关文章或视频，这里不再赘述。

局部网格细化：针对船舶结构中应力集中或变形较大的区域，如船体与甲板的连接处、舱壁与船底的相交处等，使用 ANSA 的局部网格细化功能。可以通过定义区域范围、设置细化的网格尺寸等方式，对这些关键部位生成更密集、更细小的网格，以准确捕捉局部的应力和变形情况，提高分析的精度。

网格自动粘接功能：使用Welding FE功能，ANSA中网格的自由边可以按照彼此之间的接近度（可以是距离的绝对值或板厚乘以一个系数）进行自动粘接，从而将不连接的网格转为共节点连接。

梁单元自动生成工具：从 AVEVA Marine 导出的 xml 文件中包含了梁单元的相关信息，ANSA 可以读取这些信息并将其与模型中的Face或Curve相关联。通过开发的小程序，选择这些Face 或者 Curve, 即可自动生成相应的法兰边梁单元或附着在板上的梁单元。

1）Curve 转梁单元：

2）Face 转法兰边梁单元：

网格质量检查与优化：完成网格划分后，ANSA 提供了丰富的网格质量检查工具，如检查网格的翘曲度、纵横比、雅可比等质量指标。对于质量不达标的网格，会高亮显示，然后可以利用网格优化工具，如修复网格、平滑网格、重构局部网格等方法，对网格质量进行优化，确保生成的有限元网格能够满足分析的精度要求。

有限元模型生成与导出

模型检查与验证：在完成上述步骤后，通过Check Manager对整个有限元模型进行全面的检查和验证。检查内容包括几何模型的完整性、网格质量、材料属性的正确性、边界条件的合理性等方面。ANSA 可以生成详细的模型检查报告，帮助用户快速发现并修正模型中存在的问题，确保有限元模型的质量和可靠性。

导出有限元模型：当有限元模型经过检查验证无误后，根据所选用的有限元求解器格式（如 NASTRAN 、Abaqus、Ansys等），在 ANSA 中将模型导出为相应的求解器输入文件。这些文件包含了有限元模型的所有信息，如节点坐标、单元连接关系、材料属性、边界条件等，可以直接被有限元求解器读取并进行后续的仿真分析。

END

作者 | 张玺

BETA CAE 工程师

来源：Cadence楷登

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