ANSYS基础教程-实体建模.doc

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: 法向拖拉通过对面的法向偏移形成体VOFFST . XYZ偏移通过对面的总体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. 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 演示: 恢复r.db 文件(需要时) 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60o拉伸 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 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.这在某些情况下是允许的.) 通过线生成三角形的面，然后从主面中减去它。