ansys建模第6章.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,6,章 实体建模技术,6.1,实体建模概述,6.2,创建基本几何对象,6.3,布尔运算,6.4,拖拉,6.5,编辑功能,6.6,合并重合几何对象,6.7,删除几何对象,6.1,实体建模概述,6.1.1 ANSYS,实体建模的思路,（,1,）自底向上的几何实体建模,（,2,）自顶向下的几何实体建模,6.1.2 ANSYS,实体建模菜单系统简介,6.2,创建基本几何对象,6.2.1,关键点、硬点及其创建方法,1,在工作平面中定义关键点,选择,Main Menu Preprocessor Modeling Create Keypoints On Working Plane,菜单,2,在激活坐标系中定义关键点,选择,Main Menu Preprocessor Modeling Create Keypoints In Active CS,菜单,6.2.2,线的类型与创建方法,1.Lines,：创建直线,创建直线其下一级子菜单项及其用法如下：,（,1,）,In Active Coord,：在当前激活坐标系下创建两个关键点之间的连线。,（,2,）,Straight Line,：选择两个关键点创建两者间的连接直线。,2.Arcs,：在工作平面内创建圆弧线,创建圆弧线其下级子菜单项及其用法如下：,（,1,）,Through 3 KPs,：利用指定的三个关键点创建一段圆弧。,（,2,）,By End KPs&Rad,：利用两个端点和半径创建一段圆弧。,（,3,）,By Cent&Radius,：通过指定圆心与半径创建圆弧。,（,4,）,FuII Circle,：利用一个半径上的圆心与另一端点创建完整圆弧线。,3.Splines,：创建样条曲线,其下级子菜单项及其用法如下：,（,1,）,Spline thru KPs,：根据指定的一系列已定义的关键点创建一条样条曲线。,（,2,）,Segmented Spline,：根据指定的一系列位置点创建一条分段样条曲线。,4,Line Fillet,：在两条线之间生成倒角线,选择,Main Menu Preprocessor Modeling Create Lines Line Fillet,菜单,6.2.3,面的类型与创建方法,在,ANSYS,程序中面分为两种类型：,（,1,）任意形状面，即不规则形状面。,（,2,）规则面。包括矩形面、圆形面、圆环面、部分圆环面、扇形面、各种边数的正多边形面。,菜单路径为,Main MenuPreprocessor Modeling CreateAreas,。,1.Arbitrary,：创建任意的不规则形状面,（,1,）,Through KPs,：通过关键点生成面。用鼠标在图形窗口中选择已创建好的关键点，单击,OK,按钮即可。（,2,）,Overlaid on Area,：在一个已有面上定义一个子域面，该面与已有面完全重合，称为覆盖面。,（,3,）,By Lines,：通过封闭线定义面。在图形窗口中选择已经定义好的边界线，单击,OK,按钮即可，如图,6-21,所示。,2.Rectangle,：在工作平面中创建矩形面,（,1,）,By 2 Corners,：通过定义矩形的角点与边长生成矩形面。,（,2,）,By Centr&Cornr,：通过指定中心点和一个角点生成一个矩形面。首先拾取工作平面上的一位置点（,WPX,WPY,）作为矩形的中心点，定义矩形的宽度（,Width,）和高度（,Height,）。,（,3,）,By Dimensions,：通过指定两个角点位置坐标定义矩形面。,3.Circle,：在工作平面中创建圆面或圆环面,（,1,）,Solid Circle,：通过指定圆心位置（,WPX,WPY,）和半径,Radius,创建圆面。,（,2,）,Annulus,：通过指定圆心位置（,WPX,WPY,）、内外半径,Rad-1,和,Rad-2,创建圆环面。,（,3,）,Partial Annulus,：通过指定圆心位置（,WPX,WPY,）、内外半径,Rad-1,和,Rad-2,以及起始角度,Theta-l,与终止角度,Theta-2,创建部分圆环面。,（,4,）,By End Points,：通过指定直径的两个端点位置（,EXl,EYl,）和（,EX2,EY2,）创建一圆形面。,（,5,）,By Dimensions,：通过指定外径,RAD1,、内径,RAD2,、起始角度,THETAl,与终止角度,THETA2,，创建以工作平面原点为圆心的部分圆环面，如图,6-25,所示。,4.Polygon,：在工作平面内创建各种边数的正多边形面,（,1,）,Triangle,：创建一个正三角形面。,（,2,）,Square,：创建一个正方形面。,（,3,）,Pentagon,：创建一个正五边形面。,（,4,）,Hexagon,：创建一个正六边形面。,（,5,）,Septagon,：创建一个正七边形面。,（,6,）,Octagon,：创建一个正八边形面。,（,7,）,By Inscribed Rad,：通过指定正多边形的边数和内接圆半径，创建一个以工作平面的原点为中心的正多边形面,（,8,）,By Circumscr Rad,：通过指定正多边形的边数和外接圆半径，创建一个以工作平面的原点为中心的正多边形面。,（,9,）,By Side Length,：通过指定正多边形的边数和边长，创建一个以工作平面的原点为中心的正多边形面。（,10,）,By Vertices,：通过指定多个顶点创建多边形面。,5.Area Fillet,：在两个相交面之间创建一个倒角面,6.2.4,体的类型与创建方法,在,ANSYS,程序中体分为两种类型：,（,1,）不规则形状体。,（,2,）规则形状体。包括长方体、圆柱、正多棱柱、球、环和锥台等。规则体是在工作平面坐标系中创建的，且规则体的底面总是位于工作平面内（,WP,）。规则体在,WP,中的三向尺寸定义是：规则体的底面,X,方向尺寸为,Width,，,Y,方向尺寸为,Height,，规则体的,Z,方向尺寸为,Depth,。,其下级子菜单项及其用法如下：,(1)Arbitrary,：创建不规则形状体。,(2)Block,：在工作平面中创建长方体（长方体的底面在,WP,上）。,(3)Cylinder,：创建底面在工作平面上的圆柱体或部分圆柱体。,(4)Prism,：创建底面为等边多边形并在工作平面上的多棱柱体。,(5)Sphere,：创建底面在工作平面上的球体或部分球体。,(6)Cone,：创建底面在工作平面上的锥体或截锥体。,(7)Torus,：通过指定尺寸数据创建环体或部分环体。,6.3,布尔运算,布尔运算是,ANSYS,几何建模中非常重要的功能，在几何实体之间进行加、减、粘接、互分等操作，从而实现对几何体的雕塑，创建出合适的几何模型。,注意：布尔运算的几何对象必须没有划分单元网格，如果已经划分有单元网格必须首先清除网格。,1,、布尔运算设置,布尔运算的方式与结果不是惟一的，需要用户进行设置，以便得到期望的结果。,对应的菜单路径是,:,其下级子菜单项及其用法如下：,(1)Intersect,：求交，结果是参加运算的几何对象的公共部分。,(2)Add,：相加，结果是多个线、面或体之间合并生成一个新的几何对象。,(3)Subtract,：相减，结果是多个线、面或体之间相减生成新的几何对象。,(4)Divide,：切分，切分后原几何多项被分成多个更小的几何对象。,2,、布尔运算操作,布尔运算主要用于执行几何对象之间的几何运算。,(5)Glue,：粘接，原来几何对象之间完全独立但在边界上存在位置重叠区域，通过粘接操作可以将公共部分求交出来并成为它们之间公共边界,(,边界点、边界线或者边界面,),。通过粘接操作连接起来的几何对象划分网格时具有公共相连的节点，从而认为是连续体关系或者焊接关系。,(6)Overlap,：叠分，原来几何对象之间存在重叠区域，通过叠分操作可以求交建立公共区域几何并形成相互连接边界，原几何对象减去公共几何对象形成新的几何对象。,(7)Partition,：互分，结果与粘接结果相同，但没有参加叠分的运算几何对象将不被删去。,（,4,）,Divide,：切分，切分后原几何对象被分成多个更小的几何对象。,Volume by Area,：体被面（必须足够大）切分成多个体。,Volu by Wrkplane,：体被工作平面切分成多个体（如图,8.50,所示）。,Area by Volume,：面被体（必须足够大）切分成多个面。,AreabyArea,：面被面（必须足够大）切分成多个面。,Area by Line,：面被线（必须足够长）切分成多个面。,Area by Wrkplane,：面被工作平面切成多个分面。,Line by Volume,：线被体（的面，且必须足够大）切分成多段线。,Line by Area,：线被面（线必须穿过面）切分成多段线。,Line by Line,：线被线（线与线必须相交）切分成多段线。,Line by Wrkplane,：线被工作平面切分成多段线。,Line into 2 Lns,：线被分成两段线。,Line into N Lns,：线被分成,N,（指定的数目）段线。,图,8.50,用工作平面去切分体,6.4,拖拉,拖拉是利用低维数的几何对象按照一定方式,(,法向延伸、增量延伸、路径拖拉与绕轴旋转,),获得高维数的几何对象。,对应的菜单路径是,:,其下级子菜单项及其用法如下：,(1)ElemExtOpts,：拖拉面网格生成体网格,(2)Areas,：拖拉面生成几何，用于创建旋转体、轨迹线拖拉体、法向拖拉厚度或按方向延伸生成体。,(3)Lines,：线沿轨迹拖拉或者绕轴旋转生成面。,(4)Keypoints,：关键点沿线拖拉生成平行线或者绕轴旋转生成弧线。,如图所示,T,型截面绕,kp1,和,kp2,定义的轴线旋转生成,3,个几何体。,(2)Areas,：,About Axis,：面绕两个指定关键点定义的轴线旋转指定角度生成指定份数的旋转体。,如图所示，一个圆面沿轨迹线生成一个拖拉几何体。,Along Lines,：面沿路径轨迹拖拉生成几何体。,(3)Lines,：线沿轨迹拖拉或者绕轴旋转生成面。,About Axis,：线绕两个关键点定义的轴线旋转生成面。,如图所示，花瓶母线绕关键点,kpl,和,kp2,定义的轴线旋转生成,4,个面组成的外围面。,6.5,编辑功能,6.5.1,缩放,比例缩放是在激活坐标系下对单个或多个几何对象进行放大或缩小，同时包含复制和移动两种方式。,比例缩放对应的菜单路径是,:,其下级子菜单项及其用法如下：,(1)Keypoints,：缩放关键点及其网格。,(2)Lines,：缩放线及其网格。,(3)Areas,：缩放面及其网格。,(4)Volumes,：缩放体及其网格。,(5)Nodes,：缩放孤立节点，有两种操作方法。,Scale&Copy,：拷贝方式缩放节点。,Scale&Move,：移动方式缩放节点。,（,3,）,Areas,：缩放面及其网格。如图,8.59,（,A,）所示是外圈分布,6,圆面在,X,和,Y,两维上等比例缩小得到内圈分布的六个小圆；如图,8.59,（,B,）所示是内圆仅在,Y,方向上缩放生成外椭圆。,6.5.2,移动,几何对象的位置是可以进行平移或者旋转移动的。移动实际是拷贝的特例，且拷贝完成后删除原几何对象。,移动几何对象菜单路径是：,MainMenuPreprocessorModelingMove,Modify,，其下级子菜单项及其用法如下：,(1)Keypoints,：移动关键点及其网格。,在激活坐标系下将关键点移动到新坐标位置。,(2)Lines,：移动线及其网格。,(3)Areas,：移动面及其网格。,(4)Volumes,：移动体及其网格。,6.5.3,复制,如果模型中具有重复出现的部分，只需对重复部分进行实体建模并划分网格，然后利用拷贝操作进行复制生成整个模型，同时拷贝单元网格。,拷贝是在当前坐标系下进行操作的，不同当前坐标系下拷贝的方式不一样：在直角坐标系中是沿三个轴线方向进行拷贝，在柱坐标系中是沿,X,代表径向拷贝、绕,Y,轴进行旋转拷贝和沿,Z,轴进行高度方向拷贝，同理在球坐标系中则是按照个坐标物理意义进行拷贝。,拷贝菜单系统的路径是,MainMenuPreprocessor ModelingCopy,，其下级子菜单项及其用法如下：,（,1,）,Keypoints,：拷贝关键点及其网格。,（,2,）,Lines,：拷贝线及其网格。,（,3,）,Areas,：拷贝面及其网格。,（,4,）,Volumes,：拷贝体及其网格。,（,5,）,Line Mesh,：拷贝线网格（使具有相同网格）。,（,6,）,Area Mesh,：拷贝面网格（使具有相同网格）。,（,7,）,Nodes,：拷贝节点。,（,8,）,Elements,：拷贝单元。,Auto Numbered,：拷贝单元并自动编号。,User Numbered,：拷贝单元，新单元编号由用户指定。,注意：拷贝单元首先要拷贝其节点，再拷贝单元。另外，移动操作实际就是拷贝的特例。,6.5.4,镜像,如果模型中存在几何对称平面，就可以创建一半模型并划分单元网格，然后通过镜面映射操作创建另一半模型和网格。,镜面映射操作时的对称面必须是当前激活直角形式坐标系（总体直角坐标系、局部直角坐标系或工作平面）的某个坐标平面：,(1),关于,X,坐标镜面映射是相对,YZ,平面映射。,(2),关于,Y,坐标镜面映射是相对,XZ,平面映射。,(3),关于,Z,坐标镜面映射是相对,XY,平面映射。,镜面映射菜单系统,Reflect,其下级子菜单项及其用法如下：,(1)Keypoints,：镜面映射关键点及其网格。,(2)Lines,：镜面映射线及其网格。,(3)Areas,：镜面映射面及其网格。,(4)Volumes,：镜面映射体及其网格。,(5)Nodes,：镜面映射节点。,(6)Elements,：镜面映射单元。,编辑操作综合训练,下面以一个圆面为例，综合学习几何对象的移动、复制、镜像和缩放等操作。,（,1,）创建圆面。选择,Main Menu Preprocessor Modeling CreateAreas Circle Solid Circle,菜单，弹出如图,6-63,所示的对话框，在工作平面原点处定义一个半径为,10,的圆面。,（,2,）移动圆面。,选择,Main MenuPreprocessorModelingMove/ModifyAreasAreas,菜单，弹出图形拾取对话框，在图形窗口中选择上一步中生成的圆面，单击,OK,按钮。接着弹出如图,6-64,所示的对话框，在,【X-offset in active CS】,和,【Y-offset in active CS】,文本框中分别输入,10,，设置面在当前激活坐标系中的移动增量，单击,OK,按钮。移动后的圆面如图,6-65,所示。,（,3,）复制圆面。,选择,Main MenuPreprocessorModelingCopyAreas,菜单，弹出图形拾取对话框。在图形窗口中选择生成的圆面，单击,OK,按钮，弹出如图,6-66,所示的设置对话框。在,【Number of copies】,文本框中输入复制的数量,4,（包括现有的圆面），在,【X-offset in active CS】,文本框中输入当前激活坐标系中的,X,增量,20,，然后单击,OK,按钮。此时已经新生成三个圆面，位置如图,6-67,所示。,（,4,）镜像圆面。,选择,Main MenuPreprocessorModelingReflectAreas,菜单，弹出图形拾取对话框，在图形窗口中选择所有的面，单击,OK,按钮。接着弹出如图,6-68,所示的设置对话框。,在,【Plane of symmetry】,（对称平面）中选择,X-Z plane,，即设置,X-Z,平面为对称平面；在,【Existing areas will be】,下拉列表框中选择,Copied,，然后单击,OK,按钮。此时新生成了四个圆面，如图,6-69,所示。,（,5,）缩放圆面。,选择,Main MenuPreprocessorModeling Operate ScaleAreas,菜单，弹出图形拾取对话框，在图形窗口中选择,A1,A4,四个圆面，单击,OK,按钮，弹出如图,6-70,所示的设置对话框。在,【Scale factors】,三个文本框中分别输入当前激活坐标系,X,、,Y,和,Z,方向的缩放因子（取值为,0,1,之间），如,0.8,、,0.8,和,1,；在,【Existing areas will be】,下拉列表框中选择,Moved,，删除原来的面，然后单击,OK,按钮。缩放后的结果如图,6-71,所示。,6.6,合并重合几何对象,在许多操作中，经常会出现重合几何对象或重合节点与单元，需要采取合并操作将它们合并成一个几何对象或者有限元对象。,合并操作主要针对关键点和节点，合并关键点之后自动合并上一级重合对象。,图,8.68,对称拷贝中缝重合关键点和线的合并，结果是左右两个面共中线,6.7,删除几何对象,在实际建模时，经常会存在多余的或者创建错误的几何对象或者节点和单元对象，此时需要利用删除菜单将其删除。,注意：删除几何对象时，要求它们没有划分单元网格，否则必须首先清除其上的单元，然后才能执行删除操作。,