ANSYS SpaceClaim：功能深度剖析与应用实践

内容提要

SpaceClaim是由ANSYS公司收购的新一代3D高效率建模软件。该产品提供了当今世界上最快速、最富有创意的直接建模解决方案，在国际工业领域得到了广泛的应用。她鼓励设计创新，显著地缩短产品设计周期，大幅提升CAE分析的模型处理质量和效率，为用户带来全新的产品设计体验。SpaceClaim是全球最快、最具创意的三维实体直接建模软件。它为工程和工业设计人员提供了充分的自由和空间以轻松表达最新的创意，它使得设计人员可以直接编辑模型而不用担心模型的来源，它还为CAE分析、快速原型和制造提供简化而准确的模型。

SpaceClaim使得设计和工程团队能更好的协同工作，能降低项目成本并加速产品上市周期。SpaceClaim让您按自己的意图修改已有设计，不用在意它的创建过程，也无需深入了解它的设计意图，更不会困扰于复杂的参数和限制条件。

SpaceClaim的集成工作环境提供了草图、剖面、三维三种工作模式，其强大的直接建模功能使工程设计人员能够以最直观的方式对模型进行操作；SpaceClaim提供丰富的数据接口，非常适合于那些跨广泛行业进行合作设计的工程师；SpaceClaim强大的模型简化及修复功能，可有效帮助CAE专家和分析师进行分析模型的准备；Spaceclaim还可对扫描数据进行直接操作，大幅提高逆向工程的建模效率；此外，SpaceClaim还提供了强大的钣金快速设计及修复功能。下面详细介绍此软件的相关应用方向。

SpaceClaim应用之一：强大的直接建模功能

传统的3D软件都是基于特征的参数化建模系统，尽管其详细设计功能曾得到用户的肯定，但这些软件复杂的模型特征树及特征之间的约束条件等关联，经常造成模型修改的困难并导致重建失败，已无法满足工程领域日益受到重视的创新和概念设计以及仿真驱动设计的要求。

基于直接建模思想的SpaceClaim摒弃了传统3D软件的特征树及隐藏约束条件等建模概念，为工程界提供了一个高度灵活的动态建模空间。用户仅需通过拉动、移动、填充及组合四个简单工具就可以快速精准地完成建模工作。

SpaceClaim可以智能捕捉并识别内部创建及外部导入的各种几何特征，然后利用切割、移动、组合等工具进行特征编辑，最大限度地降低了鼠标点击操作，较之传统3D系统，可提升建模、编辑效率5~10倍。

SpaceClaim作为当前操作最快速的三维CAD软件，可以把产品设计周期由几周缩短到几天甚至几个小时，并且界面简单、操作直观、容易学习和掌握，功能却不逊色于其它任何主流参数化建模系统。

SpaceClaim应用之二：2D用户到3D建模的最佳选择

SpaceClaim可以直接打开DXF、DWG数据格式并直接将其用于后续的三维模型构建，方便快捷 。

SpaceClaim可以进入任意方位的剖面编辑模式，通过对二维剖面的编辑实现三维设计的修改，非常符合二维设计人员的习惯；另外，模型复杂时，在剖面模式可以清晰看到部件之间的局部装配关系，检查可能存在的装配间隙及干涉问题。

SpaceClaim还可生成各种二维及三维图纸，并完成相应的尺寸标注、注释、形成零件清单等绘图工作。

SpaceClaim应用之三：丰富的数据接口

SpaceClaim拥有优秀而完备的数据交换包，可以直接读取各种CAD系统的原始文档，也可以读取各种标准格式的3D模型，直接扩大了3D模型的使用范围，使跨行业的设计合作成为可能。

利用SpaceClaim优秀的数据交换包，还可以对不同CAD系统完成的文件进行全面的设计审核，非常适合于专业的设计审核机构和单位应用。

目前，在SpaceClaim中可以直接读取、编辑和调用的CAD数据格式包括：

在SpaceClaim中可以导出的数据格式包括：

SpaceClaim应用之四：CAE模型准备

SpaceClaim强大的模型简化及修复功能，可帮助CAE专家和分析师进行有效的模型准备工作。SpaceClaim提供了ANSYS、ALGOR和Blue Ridge Numerics等CAE软件的直接接口，3D模型经过SpaceClaim处理后可直接传输给这些软件以完成 CAE分析。

CAE分析前的准备工作主要有：

• 批量去除倒圆角；
• 去除凸台类特征；
• 填充复杂腔体；
• 批量去除圆孔；

• 干涉探测及修复；

利用SpaceClaim提供的干涉检查功能快速定位干涉位置并作初步修复，在剖面模式下进一步修复，并通过剖面装配关系检查，以确认最终修复。

• 批量抽取中面，捕捉面的厚度，并自动延伸；后续可导入CAE软件，进行板壳结构的应力分析。

• 创建或抽取梁模型，自动捕捉梁的截面信息，并可方便偏置；后续可导入CAE软件，应用梁单元进行内力分析。

• 体积抽取及包围体创建功能，用于流体及电磁分析域的几何生成。

• 中性几何参数化；

SpaceClaim可将无参数的中性几何模型参数化，然后结合CAE软件进行参数化分析及设计优化。下面是一个基于ANSYSDesignXplorer的优化分析实例。

SpaceClaim应用之五：逆向工程的极佳选择

前已述及，SpaceClaim是当前市场上最快速的实体建模软件。借助其高效率的模型创建能力，可以直接对扫描数据进行操作，并将处理所得数据与已有的2D或3D数据组合，从而快速地形成新的设计，为逆向工程建模提供了便利：

• 将扫描特征变成实体；
• 对数据进行整合形成即时设计方案；
• 把不精确的图纸数据转换成精确的表面，如圆柱面、锥面等；
• 利用添加或切除材料对扫描数据进行编辑，进而用于模型装配及修改；
• 不会出现隐含约束、重建错误及外部关联性问题；
• 极大地提升了建模速度，显著地缩短了模型构建周期。

SpaceClaim应用之六：辅助制造的利器

夹具、模具设计是产品制造前的一项重要工作，但客户提供的3D模型数据格式不一。SpaceClaim能够打开不同CAD系统文件，更好的帮助设计师快速理解3D模型并直接在3D模型上做设计，并按照制造和加工工程师的意图输出加工图纸。

SpaceClaim具有一流的钣金设计功能，它可以利用直接建模技术快速进行钣金设计，也能够将已有几何转换成钣金，或对不符合钣金生产标准的部件进行修复。

SpaceClaim——核心价值

• 基于直接建模技术的SpaceClaim弥补了传统CAD系统特征建模的不足，能帮助工程师快速捕捉设计灵感，进行设计空间的探索及优化，在保证设计质量的前提下显著提升效率。
• SpaceClaim提供了实用的剖面建模功能，可直接打开二维的DWG、DXF数据格式，进行快速模型编辑，并输出各种符合工程制图习惯的2D和3D图纸。
• SpaceClaim强大的数据兼容性为工业界搭建了一个数据共享平台，工程师借助此平台可无视模型来源，导入外来模型（包括扫描数据）与现有设计相结合，快速完成产品的设计。审图人员可以打开各种数据来源的文件进行设计审核。
• CAE分析工程师可以借助于SpaceClaim强大的模型清理、修复、抽取等功能，高效准确地完成FEA和CFD等分析的几何模型准备工作，目前SpaceClaim已经被集成到著名的CAE分析软件ANSYS Workbench分析环境中。
• 借助SpaceClaim高效率的模型创建能力，可以对扫描数据进行操作，并将处理所得数据与已有的数据组合，从而快速地形成新的设计，非常适合于逆向工程的建模。
• 辅助制造工程师可以打开用户提供的不同类型的数据格式，快速完成模具、夹具、钣金等的设计和修改，缩短设计周期。

免责声明：本文系网络转载或改编，未找到原创作者，版权归原作者所有。如涉及版权，请联系删