基于Solidworks建模技术的工程有限元仿真分析

　　有限元仿真分析的合理性很大程度上取决于模型建立的正确性，目前在有限元仿真分析中大多采用相近或者简略模型，因此导致计算结果与实际情况存在较大差异。应用基于等三维设计软件超强的建模技术，实现与通用有限元分析软件之间数学模型和数据的转换与传输，完成有限元仿真模拟前复杂模型的建立工作，弥补有限元软件建造复杂模型方面的不足，从而实现有限元仿真分析的快速、准确、有效性。笔者以复杂地形条件下某单洞隧道为例，应用方便、快速地建立隧道三维仿真模型。并利用通用有限元分析软件与CAD／CAM程序的数据接口功能，经过数据转换后将隧道模型导入ANSYS、FLAC3D、MIDAS／GTS、COMSOL Multiphysics等多个有限元分析软件，完成隧道仿真模型的布尔代数运算和四面体单元划分，验证了实体、参数化建模技术应用于有限元仿真分析计算是切实可行的。

　　1 建模与分析软件介绍

　　1.1 三维CAD建模软件—

　　是目前应用最为广泛的机械设计自动化(Mechanical Design Automation)软件之一，其构造三维模型的思路和过程与设计人员的思维过程相似，其功能强大，容易掌握，尤其以具有真正的特征造型功能而深受用户欢迎，并且利用插件形式提供了当今市场上几乎所有CAD软件的输入／输出格式转换器，可以很方便地与其他三维CAD软件如Pro／E、UG、MDT等进行数据交换。

　　 1.2 大型有限元仿真分析软件

　　大型通用有限元程序，它们以功能强、用户使用方便、计算结果可靠和效率高而逐渐形成新的技术商品，成为工程计算强有力的分析工具。目前，有限元法在现代结构力学、热力学、流体力学和电磁学等许多领域都发挥着重要作用。当前，在中国工程界比较流行，被广泛使用的大型有限元分析软件有ANSYS、ADINA、MSC／Nastran、ABAQUS、COSMOS、ALGOR、MARC、FLACAD、MIDAS等。

　　ANSYS软件将有限元分析、计算机图形学和优化设计相结合，形成了比较完善的有限元分析和处理软件。它可进行静力分析、动力分析、热分析、电磁分析和耦合分析等多种分析，能与多数的CAD软件接口，实现数据的共享和交换。FLAC3D是美国ItascaConsulting Group Inc开发的连续介质三维快速拉格朗日法分析软件。它广泛应用于边坡和路基的设计和稳定性问题、浅基和深基工程、土石坝和混凝土坝设计、隧道围岩稳定性评价与支护、采矿工程设计等方面，是岩土工程中的一种重要研究工具。MIDAS／GTS代表了当前工程软件发展的最新技术，在隧道工程与特殊结构领域为人们提供了一个崭新的解决方案。MIDAS／GTS可以对复杂的几何模型进行可视化的直观建模。另外在后处理中，它能以表格、图形、图表形式自动输出简洁实用的计算书。