MicroStation作為一款專業(yè)的二維和三維CAD設(shè)計軟件，近年來在建筑、交通運輸、水利工程等領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，其完善的三維建模功能、高質(zhì)量的動畫渲染效果和強大的二次開發(fā)工具為其在設(shè)計院迅速推廣提供了保障。而ANSYS作為一款大型通用有限元分析軟件，以先進的計算方法和良好的可靠性、開放性也得到各行業(yè)廣泛應(yīng)用，作為專業(yè)CAE軟件，其分析和后處理功能強大，而建模能力相對較弱。如何實現(xiàn)兩個軟件在建模和計算上的優(yōu)勢互補，更好地去利用現(xiàn)有模型進行體型優(yōu)化設(shè)計，目前為止主要借助于二者之間的數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)模型的轉(zhuǎn)換，進行有限元分析，進而作為結(jié)構(gòu)體型優(yōu)化的依據(jù)。首先，MicroStation完成三維建模后通過導(dǎo)出為中間格式的模型，然后導(dǎo)入到ANSYS中，再利用ANSYS內(nèi)部參數(shù)管理器編輯CAD模型、材料、邊界條件等參數(shù)，然后進行網(wǎng)格剖分和加載求解。

MicroStation和ANSYS的數(shù)據(jù)接口

數(shù)據(jù)接口又稱數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口，是一種能夠?qū)崿F(xiàn)兩個以上系統(tǒng)間信息交換的程序或方法，數(shù)據(jù)接口的核心內(nèi)容是由其中一個系統(tǒng)(文件)讀出信息，將信息寫入另一個系統(tǒng)(文件)。幾乎所有的三維設(shè)計軟件都有開發(fā)通用格式的數(shù)據(jù)接口模塊，不同的MicroStation文件格式需要不同的ANSYS接口工具。MicroStation和ANSYS同時具備的數(shù)據(jù)類型主要有三種:IGES、 ACSI SAT、Parasolid。三種數(shù)據(jù)形式可以說可有利有弊，而又都不完全滿足兩者之間模型的100%融合，一定程度上仍需要我們進行后期處理。

IGES是目前廣泛采用的中間格式之一，它是一種描述產(chǎn)品設(shè)計和制造信息的數(shù)據(jù)格式。標準的IGES格式默認支持線框、面域和實體模型的轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)文件后綴名為.igs。而MicroStation的實體模型轉(zhuǎn)換，僅能以“面格式”導(dǎo)入到ANSYS中，且如果模型中有一個或者幾個元素導(dǎo)入不成功，則會發(fā)生嚴重的數(shù)據(jù)丟失或者整個模型導(dǎo)入失敗，因此不建議適用。

SAT模型文件以ASCII 文本格式存儲，文件轉(zhuǎn)換的對象只能是三維實體和面域，SAT文件中包含不同類型的幾何實體時，可以設(shè)定圖形輸入類型是A11 entities。然而在MicroStation的導(dǎo)出功能中，SAT文件存在缺陷，默認僅支持一個對象操作，當然也可以先選擇多個模型對象，然后導(dǎo)出，這樣的結(jié)果會造成多模型的自動疊加，違背了模型的本意。

Parasolid格式文件擴展名為“.x_t”。是一個嚴格的邊界表示的實體建模模塊，它支持實體建模，通用的單元建模和集成的自由形狀曲面/片體建模。但同樣存在SAT格式的轉(zhuǎn)換缺陷。這些缺陷無疑使得MicroStation和其他CAD或者CAE軟件的模型轉(zhuǎn)換上顯得很不方便，這也是MicroStation應(yīng)該繼續(xù)加強的一面。

MicroStation模型導(dǎo)出

對于水電行業(yè)來說，結(jié)構(gòu)數(shù)值計算貫穿于我們設(shè)計的整個流程。其中三維模型的建立可以通過MicroStation本身的三維建模功能來實現(xiàn)，如圖1所示，為渡槽重力壩段的三維模型。模型細部結(jié)構(gòu)對于計算結(jié)果影響很小，而劃分網(wǎng)格可能會付出較大代價，一般在模型建好以后在導(dǎo)入之前，還需要對模型進行修正，刪除模型中不必要的細節(jié)，對模型進行布爾合并，然后選擇導(dǎo)出。

在此，我們選擇SAT中間格式進行導(dǎo)出，導(dǎo)出方法為：MicroStation→File→Export→ACIS SAT，鼠標選擇要導(dǎo)入的模型，設(shè)置保存路徑和模型名稱，版本及模型單位，點擊OK，保存為SAT文件。

▲圖1 MicroStation三維模型

▲圖2 ANSYS三維幾何模型（加地基）

ANSYS模型導(dǎo)入及計算

ANSYS作為一款通用的數(shù)值計算軟件，主要由三部分組成：前處理模塊、分析計算模塊和后處理模塊。相對來說，該軟件的建模功能遠不及MicroStation，通過導(dǎo)入已有模型，從而避免了二次建模的重復(fù)性工作。導(dǎo)入方法：打開ANSYS-??→Import?→SAT，選擇模型文件打開，通過Reset PlotCtrls顯示完整模型。

模型導(dǎo)入之后，根據(jù)我們在ANSYS的使用習慣，需要首先進行坐標調(diào)整。通常在ANSYS中調(diào)整坐標較難實現(xiàn)，一般是通過柱坐標系下復(fù)制或者移動模型，實際是繞軸線旋轉(zhuǎn)得到。然后補充地基模型，那么整個幾何模型就具備了。

為了方便劃分網(wǎng)格和提高網(wǎng)格劃分的質(zhì)量，我們一般要先對結(jié)構(gòu)進行分解成小的區(qū)域，材料分區(qū)的劃分同樣適用。分解完成后一定要粘連一下模型，確保各部位實體共面、共線、共點，這也是保證計算節(jié)點真正起到傳遞力和力矩的前提。

然后進行單元、材料屬性定義及材料分區(qū)設(shè)置，完成網(wǎng)格劃分，啟動計算主程序。最后在后處理模塊中，通過選擇不同的查看方式，分析結(jié)構(gòu)變形及應(yīng)力情況。

▲圖3 ANSYS結(jié)構(gòu)模型網(wǎng)格劃分

▲圖4 ANSYS結(jié)構(gòu)沉降變形

▲圖5 ANSYS結(jié)構(gòu)X向應(yīng)力

MicroStation和ANSYS之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換目前僅依賴于兩者共有的中間數(shù)據(jù)格式，且不能正確轉(zhuǎn)換多實體組合，這對于水工結(jié)構(gòu)計算來說很不方便。且該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程僅僅MicroStation向ANSYS之間的單向轉(zhuǎn)換，很難做到CAE結(jié)構(gòu)計算成果自動參數(shù)化體型優(yōu)化的功能，因此，今后有必要深入研究兩者之前的數(shù)據(jù)化集成技術(shù)。

福利，點擊→試用  免費申請試用正版MicroStation ，BIM行業(yè)交流QQ群：657652939