CAE前处理 | 框架模型 | 获取骨架

目前来说获取骨架主要有两种方式：

①直接建模   ②抽梁

记得最开始学习Ansys Apdl模块时，对于框架模型的建立一般是先生成各部分关键点，然后点对点连线得到完整的框架：

灵活一点的时候会用到平移，镜像，旋转等操作来构建更加复杂的模型。对于规整的框架模型其实这样建模优势还是很大的，但那时感觉这样还是偏于麻烦，因为要记很多点的坐标，所以更偏向于专业的建模软件建立好框架再导入ansys中：

实际上，这种外部建模导入的方式更加通用，不光适合于ansys，还适合于hyper-mesh等软件，但是需要注意两点问题：

① 一般需要转换为step/iges这种存储草图/曲线的中间格式，并且需要在导出的时候选择对应的选项来确保框架会被导出，比如solidworks的草图导出iges/step时：

②外部导入的几何特征虽然一般能够被识别，但是连接关系可能会存在差异，所以一定要确保导入的几何的连接关系是正确的，比如solidworks的草图线框导入ansys中，如果没有合并重合关键点：

这种时候一般需要对几何的关键点进行合并，或者在划分完网格之后合并重合节点，否则分析结果在这些没有连接好的地方就会直接断开。

对于相对有规律的框架按照上面的方式进行建模还是比较容易的，但是如果框架模型比较复杂，而手上恰好只有这样的三维模型时，会发现手动建立框架的思路瞬间就不香了：

模型来自GrabCAD网站

因此希望软件能够直接根据三维模型得到其骨架，这种思路本文叫“抽梁”。顾名思义，这个时候结构的骨架就不是一根线一根线建立出来的，而是软件根据结构的特征抽取出来。

显然这种操作需要软件对外部几何模型的特征识别得非常完善才行，这一方面，个人比较推荐spaceclaim（后面简称SCDM），也就是下面这款软件：

当然，有了好的工具还需要操作者能够熟练运用才行，因此这里个人简单总结下在SCDM中得到完整骨架需要进行的三步：

STEP1 几何修复

这里的几何修复不是指CAE中常说的修复破面，填补细小特征，而是指对构件的表面进行修复，使其更容易被软件识别为标准截面，比如：

很多人可能会疑惑为什么这么标准的管件都抽取失败，其实仔细观察这根关键的表面会发现，内外表面都被一些多余的特征线分割开了，我猜SCDM将其识别为了两个半圆管，但是又是一个结构件所以抽梁出现问题，这种时候我们稍微清理下表面即可：

这种特征一根根清理比较费劲儿，可以使用修复功能中的额外边快速检查所有的无用特征线，然后批量进行清理即可：

实际上导致抽梁出问题的原因也不止这一个，但是按照个人经验多半是软件对于梁截面的识别不清楚，所以按照这个角度去找到具体是几何什么问题导致即可。

STEP2 抽梁

得到清理完成的几何之后，就可以使用SCDM提供的抽梁工具选定对应部分的几何进行抽取：

这里很多人为了偷懒，选择一键全局抽取，对于比较干净的模型可以这样，但是很多时候框架模型里面包含很多”闲杂结构“：

如果这种特征多了但是又不太容易清除出去时，整体抽梁会得到大量杂乱的线体，所以个人建议是一根根的点需要的主梁进行抽取，这样自己究竟对哪些部分进行了抽取也是心知肚明，这一步完成就能得到一个初步的骨架：

STEP3 连接修复 

上面抽取得到的框架问题还是很多，基本上在连接处是各种间隙和多余边：

但是不用担心，使用抽梁工具中的连接可以修复其中大部分问题。提高这一步成功率的关键一方面我们刚刚是一根根抽取了核心骨架，没有多余结构参杂；另一方面需要设置合理的容差（图中左下的最长距离，过小识别不到，过长连接过度）：

如果还有部分线段没有连接到位，可以手动使用SCDM的剪切，延伸，分割或者拖拽进行处理。

当整体骨架看起来没问题之后，还需要进行最后一步：共享拓扑，也就是建立线段之间的连接关系，这样整个骨架才能成为一个整体进行传力：

至此我们就得到了完整的骨架模型。但是一个框架除了有骨架之外还需要有截面属性等特征，关于这部分内容在下一篇文章中进行说明。

——未完待续——