ANSYS基础教程-实体建模.doc
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ANSYS基础教程—实体建模关键字：ANSYS ANSYS教程 实体建模 信息化调查找茬投稿收藏评论好文推荐打印社区分享ANSYS 有一组很方便的几何作图工具本文将讨论这些作图工具，主要内容包括：实体建模定义、如何自上而下建模、以及如何让自下而上建模 实体建模概述 ·直接输入几何实体来建模很方便,但有些情况下需要在ANSYS中来建立实体模型例如: –需要建立参数模型时，—在优化设计及参数敏感性分析时建立的包含包含变量的模型. –没有ANSYS能够读入的几何实体模型时. –计算机上没有相关的绘图软件时（与ANSYS程序兼容的）. –在对输入的几何实体需要修改或增加时，或者对几何实体进行组合时.A. 定义 ·实体建模可以定义为建立实体模型的过程. ·首先回顾前面的一些定义：: –一个实体模型有体、面、线及关键点组成 –体由面围成，面由线组成,线由关键点组成. –实体的层次从底到高: 关键点→线→面→体. 如果高一级的实体存在，则低一级的与之依附的实体不能删除. ·另外，一个只由面及面以下层次组成的实体，如壳或二维平面模型，在ANSYS中仍称为实体. ·建立实体模型可以通过两个途径: –由上而下 –由下而上 ·由上而下建模；首先建立体（或面）,对这些体或面按一定规则组合得到最终需要的形状. ·由下而上建模；首先建立关键点，由这些点建立线. ·可以根据模型形状选择最佳建模途径. ·下面详细讨论建模途径。
B. 由上而下建模 ·由上而下建模；首先建立体（或面）,对这些体或面按一定规则组合得到最终需要的形状. –开始建立的体或面称为图元. –工作平面用来定位并帮助生成图元. –对原始体组合形成最终形状的过程称为布尔运算. ·图元是预先定义好的几何体，如圆、多边形和球体. ·二维图元包括矩形、圆、三角形和其它多边形. ·三维图元包括块体, 圆柱体, 棱体，球体,和圆锥体. ·当建立二维图元时，ANSYS 将定义一个面，并包括其下层的线和关键点 ·当建立三维图元时，ANSYS 将定义一个体，并包括其下层的面、线和关键点 ·图元可以通过输入尺寸或在图形窗口拾取来建立 –例如建立实心圆: ·前处理> -建模-生成> -面-圆> –生成块体: ·Preprocessor > -Modeling-Create > -Volumes-Block > ·工作平面—一个可动的二维参考平面，用来定位确定图元缺省状态下，工作平面原点与整体坐标系原点重合，但可以把工作平面移动或旋转到任意位置. –利用显示格栅，在工作平面上作图就象在方格纸上作图。
–除了格栅的设置外，工作平面是无限的 ·所有的工作平面命令菜单均在Utility Menu > WorkPlane. ·工作平面控制菜单（WP Settings）控制下列内容: –WP display -只显示三个坐标轴(缺省),只显示格栅，或两者均显示 –Snap -便于在工作平面上拾取格栅上的点. –Grid spacing –栅距. –Grid size -显示的工作平面大小(大小无限制). ·用Offset和Align菜单可以把工作平面移到期望的任意位置. –通过增量移动工作平面 ·用按扭实现(通过指针滑动实现). ·或输入希望的增量值. ·或使用动态方式(类似移动-缩放-转动). –Offset WP to > 保持其当前方向，简单地平移工作平面到期望的位置: ·已经存在的一个或多个关键点. 若拾取多个关键点，则工作平面移到这些关键点的平均位置处. ·已经存在的一个或多个结点. ·通过坐标值指定的一个或多个位置. ·总体坐标系原点. ·激活坐标系的原点. –Align WP with >此命令用于定位工作平面. ·例如, Align WP with Keypoints命令提示拾取三个关键点-一个为原点一个定义X-轴, 一个定义X-Y 平面. ·把工作平面移动到其缺省位置（总体坐标系原点，X-Y 平面内)时, 点击Align WP with > Global Cartesian. ·演示: –清除数据库 –显示工作平面并通过拾取方式建立几个关键点，注意拾取时显示的坐标值. –打开格栅，改变间距，并激活捕捉. –建立更多的关键点.注意指针如何捕捉格栅上的点. –定义两个矩形—一个通过定义角点，另一个通过定义尺寸. –现在把工作平面平移到几个关键点的平均位置处, 然后在平面内将其转30o. –定义多于两个矩形—通过定义角点或通过定义尺寸生成。
注意矩形方向的变化. –沿总体坐标原点调整工作平面，然后用拾取或输入尺寸的方法生成三维图元. ·布尔运算是对几何实体进行合并的计算ANSYS 中布尔运算包括加、减、相交、叠分、粘接、搭接. ·布尔运算时输入的可以是任意几何实体从简单的图元到通过CAD输入的复杂的几何体 ·所有的布尔运算可以在GUI界面下获得Preprocessor > -Modeling-Operate. ·在缺省状态下, 布尔运算时输入的几何实体在运算结束后将删除. ·被删除实体的编号数被“释放”(即, 这些编号可以可以指定给新的实体，并从可以获得的最小编号开始） ·加 –把两个或多个实体合并为一个. ·粘接 –把两个或多个实体粘合到一起，在其接触面上具有共同的边界 –当你想定义两个不同的实体时特别方便（如对不同材料组成的实体） ·搭接 –类似于粘合运算，但输入的实体有重叠. ·减 –删除“母体”中一块或多块与子体重合的部分 –对于建立带孔的实体或准确切除部分实体特别方便.·叠分 –把一个实体分割为两个或多个，它们仍通过共同的边界连接在一起. –“切割工具”可以是工作平面、面线甚至于体. –在用块体划分网格时，通过对实体的分割，可以把复杂的实体变为简单的体. ·相交 –只保留两个或多个实体重叠的部分. –如果输入了多于两个的实体,则有两种选择: 公共相交和两两相交 ·公共相交只保留全部实体的共同部分. ·两两相交则保留每一对实体的共同部分，这样，有可能输出多个实体. ·互分 –把两个或多个实体分为多个实体，但相互之间仍通过共同的边界连接在一起。
–若想找到两条相交线的交点并保留这些线时，此命令特别有用，如下图所示. (交运算可以找到交点但删除了两条线） ·演示: –通过在矩形中减去一个圆实现钻一个孔（或者在一个块体中减去柱体实现） –画两个相交的实体，并存储db, 然后作交运算. 现在恢复db并对实体进行相加. 注意比较两种运算的不同. (合运算类似交运算.) –模型: ·block,-2,2, 0,2, -2,2 ·sphere,2.5,2.7 ·vinv,all! intersectionC. 由下而上建模 ·由下向上建模时首先建立关键点，从关键点开始建立其它实体 ·如建立一个L-形时, 可以先下面所示的角点.然后通过连接点简单地形成面，或者先形成线，然后用线定义面. 关键点 ·定义关键点: –Preprocessor > -Modeling-Create > Keypoints –或者用K命令组立的命令: K, KFILL, KNODE, 等. ·生成关键点时只需要关键点的编号及点的坐标值数据. –关键点编号的缺省值为下一个整数 –坐标位置可以通过在工作平面上拾取或输入X,Y,Z 坐标值确定.坐标值如何确定？它依赖于当前激活坐标系. 激活坐标系 ·缺省时是总体直角坐标系. ·用CSYS命令(或Utility Menu > WorkPlane> Change Active CS to) 可将其改变为 –总体直角坐标系[csys,0] –总体柱坐标系[csys,1] –总体球坐标系[csys,2] –工作平面[csys,4] –或用户定义的局部坐标系[csys, n]这些坐标系将在下面介绍。
总体坐标系 ·模型的总体参考系. ·可以是直角坐标系（0）、柱坐标系（1）或球坐标系(2). –例如, 总体直角坐标系中的点(0,10,0)与总体柱坐标系中的点(10,90,0)是同一个点. 局部坐标系 ·用户在期望的位置定义的坐标系, 其ID编号大于或等于11. 位置可以在: –工作平面原点[CSWP] –位于特定的坐标位置[LOCAL] –位于已经存在的关键点[CSKP]或节点[CS] ·可以是直角坐标系、柱坐标系或球坐标系. ·可以绕X、Y、Z轴旋转. 工作平面坐标系 ·依附于工作平面上. ·主要用来确定实体图元的位置及方向. ·也可以通过在工作平面上拾取来定义关键点. ·可以定义多个坐标系，但任何时候只能有一个坐标系被激活. ·有些几何实体受定义时激活坐标系的影响[CSYS]: –关键点和节点位置 –线的曲率 –面的曲率 –生成或填充的关键点和节点 –等等. ·图形窗口标题显示了活动坐标系. ·有许多方法定义线，如： ·如果定义面或体, ANSYS 将自动生成未定义的线，线的曲率由当前激活坐标系确定. ·在生成线时，关键点必须存在。
·用由下向上的方法生成面时，需要的关键点或线必须已经定义 ·如果定义体，ANSYS 将自动生成未定义的面、线，线的曲率由当前激活坐标系确定. ·用由下向上的方法生成体时，需要的关键点或线或面必须已经定义 ·演示: –清除数据库 –生成5个关键点(1,2), (3,2), (4,0), (1,1.5), (2.5,0) –转到CSYS,1 并在激活坐标系中关键点4和5之间生成线（“in active CS”） –转回CSYS,0 并通过关键点生成面，注意其它需要的线将自动生成全部线都是直线. –定义两个圆: ·半径0.3R, 圆心位于(2.25,1.5) ·半径0.35R, 圆心位于(3.0,0.6) –从基本面中减去两个圆. (这里采用由上而下和由下而上的建模方式.) –存为r.db ·在由上而下和由下。
