基于SolidWorks与ANSYS的机器鱼壳体有限元分析

    水下机器人在海洋石油开发、矿藏调查、打捞作业等领域具有广阔的应用前景。随着人类对鱼类游动机理认识的不断深入以及计算、控制、传感、材料等相关技术的发展，越来越多的科研工作者展开了仿生机器鱼的研究，希望能够实现集高效、灵活和隐形于一体的新型水下机器人。

    由于水下环境的复杂性和不确定性，以及机器鱼运动的特殊性，为确保机器鱼的安全性，机器鱼的壳体必须具有足够的强度。本文从应力的角度，采用有限分析的方法，研究机器鱼壳体在水中不同深度的变形，对其进行力学分析和校核，为机器鱼的优化设计提供依据。

1 有限元分析软件ANSYS

    ANSYS软件是一个功能强大的有限元计算分析软件包，它可运行于PC、NT工作站、UNIX工作站以及巨型计算机等各类计算机及操作系统中，其数据文件在其所有的产品系列和工作平台上均兼容。它具有功能强大的建模工具，但与多种先进的CAD软件相比较，要弱得多，尤其对于复杂的模型，修改起来很困难。

    ANSYS软件可与多种先进的CAD，如Pro/E、NX、、AutoCAD等软件共享数据。利用ANSYS的数据接口，可以精确地将在CAD系统下生成的几何模型数据传输到ANSYS，并通过必要的修补准确地在模型上划分网格并进行求解，这样就可以省去了在ANSYS软件中复杂的建模过程，大大降低分析人员的劳动强度，可以使其从繁重的几何建模工作中脱离出来，而把更多的精力用于提高有限元模型精度、研究分析方法等，使设计人员的工作效率大幅度提高。

2 机器鱼壳体模型的CAE模型建立

    2.1 机器鱼壳体CAD模型的建立

    ANSYS的三维建模能力较弱，但ANSYS提供了数据接口程序。使得在其它3D软件中建立的模型能很方便地导入ANSYS中。因此，本文选择在建模功能强大的中进行三维建模，然后再通过和ANSYS的数据接口，解决ANSYS建模困难的问题。

    为确保导入ANSYS后模型能正确有效，用在建模的时候需要注意三点：

    1）在建模时，要保持实体特征的独立性，要求在创建实体特征时不能合并实体；

    2）在模型特征中，删除掉螺纹、尖角以及对模型结构影响不大的倒圆角等特征；

    3）若是装配体模型导入ANSYS，在导入之前一定要做干涉检查，保证各零件模型之间不能有干涉。

    将创建的模型导入ANSYS中，一般有以下3种方式：

    1）在中另存为IGES文件，在ANSYS中依次点击Utility Menu-File-Import-IGES…导入模型；