ANSYS基础教程实体建模.docx

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ANSYS基础教程实体建模

ANSYS基础教程一实体建模

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ANSYSANSY教程实体建模

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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ANSY种来建立实体模型。

例如：

-需要建立参数模型时，一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t线t面t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ANSY种

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>

I!

■-tipu

•工作平面一一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UtilityMenu>WorkPlane.

•工作平面控制菜单（WPSettings）控制下列内容：

-WPdisplay-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

—Gridspacing—栅距.

-Gridsize-显示的工作平面大小（大小无限制）.

•用Ofset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）.

-OffsetWPto>

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•

-AlignWPwith>此命令用于定位工作平面.

•例如,AlignWPwithKeypoints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AlignWP

with>GlobalCartesian

-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.

-定义多于两个矩形一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）

-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!

intersection

C.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

X,Y,Z坐标值确定.坐标值如何确

-坐标位置可以通过在工作平面上拾取或输入

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•

）可将其改

•用CSYS命令（或UtilityMenu>WorkPlane>ChangeActiveCSto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

个占

I八、、■

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[CSI

•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

-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

•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

-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

-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（“inactiveCS”）。

-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

-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

•在由上而下和由下而上的建模方式均可对实体进行布尔运算

•除了布尔运算，还有许多其它操作命令：

-拖拉

-缩放

-移动

-拷贝

-反射

-合并

-倒角

拖拉

•利用已经存在的面快速生成体（或由线生成面或由关键点生成线）.

•如果面已经划分了网格，单元也可以随着面一起拖拉

•有四种方法拖拉面：

-法向拖拉一通过对面的法向偏移形成体[VOFFS「

-XYZ偏移一通过对面的总体XYZ方向偏移形成体[VEXT.可以锥形拖拉

-沿坐标轴一绕坐标轴旋转面形成体（也可通过两个关键点旋转）[VROTAT

-沿直线一沿一条线或一组邻近的线拖拉面形成体[VDRAG

缩放

•从一种单位系统转到另一种单位系统时特别方便移动

•通过增量DX,DY,DZ控制实体的移动或旋转.

-DX,DY,DZ定义在激活坐标系中

-平移实体时，令激活坐标系为直角坐标系

-转动实体时，令激活坐标系为柱或球坐标系

-可以使用下列命令VGEN,AGEN,LGEN,KGEN

•另一个选项是把坐标转换到另一个坐标系中•

-转换发生在激活坐标系与指定的坐标系之间•

-此命令在对一个实体的移动和旋转同时进行时很有用-可使用下列命令

•VTRAN,ATRAN,LTRAN,KTRAN

拷贝

•生成实体的多个拷贝

•通过复制的份数（2及其以上）及增量DX,DY,DZ控制.DX,DY,DZ定义在激活坐

标系中•

-对于生成多个孔、翼等特别有用

反射

•沿平面反射实体•

•修改反射方向：

-X关于YZ平面反射

-Y关于XZ平面反射

-Z关于XY平面反射

所有的方向均定义在激活坐标系，且必须是直角坐标系

Whatisthedirectionofreflectioninthiscaset"

合并

•把两个实体合并，并删除重合的关键点.

-合并关键点时，如果存在高一层次重合的实体，也将自动被合并

•通常在反射、复制或其它操作后产生重合的实体时需要合并

倒角

•线的倒角连接需要两条相交的线，且在相交处有共同的关键点

-如果共同的关键点不存在，则首先作互分的运算

-ANSYS不改变依附的面（如果有），因此，需要用加或减的命令修改倒角区域

•面的倒角与此相似

-恢复r.db文件（需要时）

60o拉伸

-在点（0,0）and（0,1）处生成两个关键点连成轴，然后绕轴把面旋转

-重新调如r.db

-绕Y轴径向复制rib:

•在整体坐标系原点建立局部柱坐标系，具有角度THYZ=-90

•复制7份（6份是新复制的）增量为DY=15

-用ASKIN,P命令生成3个外部表面

-重新调如r.db

.这在某些情况

-以0.5R在上部和右边线之间倒角.（注意附着于面上的线已被修改下是允许的.）

-通过线生成三角形的面，然后从主面中减去它。