PPTAnsys課件之幾何建模技術(shù)與技巧

第2章幾何建模模技術(shù)與與技巧ANSYS中的模型型可分：：★幾何模模型(也稱實(shí)體體模型)★有限元模模型ANSYS的建模方方法：●直接建建模：直接在ANSYS中建立有有限元模模型，而而不必先先建幾何何模型。。先對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行行節(jié)點(diǎn)和和單元編編號(hào)，然然后輸入入節(jié)點(diǎn)坐坐標(biāo)建立立節(jié)點(diǎn)，，再輸入入每個(gè)單單元的節(jié)節(jié)點(diǎn)編號(hào)號(hào)，從而而建立有有限元模模型。該該方法缺缺點(diǎn)是大大量輸入入數(shù)據(jù)令令人無(wú)法法忍受，，且對(duì)于于復(fù)雜的的3D實(shí)體靠人人工去劃劃分網(wǎng)格格極易出出錯(cuò)?！駧缀谓ń＃涸贏NSYS軟件中建建立模型型和從其其它CAD軟件導(dǎo)入入模型。。如建模模軟件如如AutoCAD、Pro/E、SolidWork、UG、SolidEdge等?！窕旌辖ń＃涸趲缀谓ń２⒕W(wǎng)網(wǎng)分后，，再增加加其它單單元或特特征的方方法。該該法基本本是在有有限元模模型生成成后，再再建立少少量的單單元，例例如接觸觸單元、、約束方方程、耦耦合自由由度等。。12.1.1坐標(biāo)系類類型6類坐標(biāo)系系：總體、局局部、節(jié)節(jié)點(diǎn)、單單元、顯顯示與結(jié)結(jié)果。1.總體坐標(biāo)標(biāo)系用于確定定空間幾幾何結(jié)構(gòu)構(gòu)的位置置，是一一個(gè)絕對(duì)對(duì)的參考考系?！钤c(diǎn)相相同，右右手系；；☆坐標(biāo)系系號(hào):0--直角坐標(biāo)標(biāo)系，1--柱坐標(biāo)系系，2--球坐標(biāo)系系☆可使用用任意坐坐標(biāo)系，，但某時(shí)時(shí)刻只能能激活一一個(gè)?！羁傮w坐坐標(biāo)系均均用X、Y、Z表示，當(dāng)當(dāng)激活的的不是直直角坐標(biāo)標(biāo)系時(shí)，，應(yīng)理解解為柱坐坐標(biāo)系的的R、θ、Z或球坐標(biāo)標(biāo)系的R、θ、Φ。22.1.1坐標(biāo)系類類型2.局部坐標(biāo)標(biāo)系對(duì)于復(fù)雜雜的幾何何模型，，僅使用用總體坐坐標(biāo)系不不夠方便便，這時(shí)時(shí)可建立立自己的的坐標(biāo)系系，即局局部坐標(biāo)標(biāo)系?！罹植孔鴺?biāo)標(biāo)系的原原點(diǎn)和坐坐標(biāo)軸方方向可與與總體坐坐標(biāo)系不不同☆有4種坐標(biāo)系系，即直直角坐標(biāo)標(biāo)系、柱柱坐標(biāo)系系、球坐坐標(biāo)系、、環(huán)坐標(biāo)標(biāo)系?！罹植孔鴺?biāo)標(biāo)系的編編號(hào)必須須≧11，且為整整數(shù)號(hào)碼碼?？傮w坐標(biāo)標(biāo)系和局局部坐標(biāo)標(biāo)系主要要用于幾幾何建模模。32.1.1坐標(biāo)系類類型3.節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)標(biāo)系★節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)標(biāo)系主要要用于定定義節(jié)點(diǎn)點(diǎn)自由度度的方向向。★每個(gè)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)都有自自己的節(jié)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)標(biāo)系，缺缺省的節(jié)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)標(biāo)系的方方向平行行于總體體直角坐坐標(biāo)系，，而與建建立節(jié)點(diǎn)點(diǎn)時(shí)所用用的坐標(biāo)標(biāo)系無(wú)關(guān)關(guān)?！锂?dāng)施加不不同于總總體坐標(biāo)標(biāo)系方向向的約束束或荷載載時(shí)，需需要旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)坐坐標(biāo)系到到需要的的方向，，然后再再施加約約束或荷荷載?！镌跁r(shí)程后后處理（（POST26）中，節(jié)點(diǎn)點(diǎn)結(jié)果如如節(jié)點(diǎn)位位移、節(jié)節(jié)點(diǎn)荷載載和支座座反力等等都是以以節(jié)點(diǎn)坐坐標(biāo)系方方向表示示。★在通用后后處理（（POST1）中，節(jié)點(diǎn)點(diǎn)結(jié)果數(shù)數(shù)據(jù)均以以結(jié)果坐坐標(biāo)系表表示。42.1.1坐標(biāo)系類類型4.單元坐標(biāo)標(biāo)系每個(gè)單元元都有自自己的單單元坐標(biāo)標(biāo)系，用用于定義義單元材材料性質(zhì)質(zhì)、面荷荷載和單單元結(jié)果果的方向向。單元元坐標(biāo)系系的缺省省方向遵遵循以下下規(guī)則：：●線單元（（桿、梁梁?jiǎn)卧┑腦軸通常從從I節(jié)點(diǎn)指向向J節(jié)點(diǎn)，Y和Z軸可由節(jié)節(jié)點(diǎn)K或θ確定；當(dāng)當(dāng)節(jié)點(diǎn)K省略且θ=0時(shí)，單元元的Y軸總是平平行于總總體坐標(biāo)標(biāo)系的XY平面；當(dāng)當(dāng)單元的的X軸平面于于總體坐坐標(biāo)系的的Z軸時(shí)，單單元的Y軸與總體體坐標(biāo)系系的Y軸相同。?！駳卧腦軸通常也也從I節(jié)點(diǎn)指向向J節(jié)點(diǎn)，Z軸通過(guò)I節(jié)點(diǎn)且與與殼面垂垂直，其其正方向向由單元元的I、J、K節(jié)點(diǎn)按右右手規(guī)則則確定。?！?D/3D實(shí)體單元元坐標(biāo)系系的方向向總是平平行于總總體直角角坐標(biāo)系系。52.1.1坐標(biāo)系類類型5.顯示坐標(biāo)標(biāo)系顯示坐標(biāo)標(biāo)系用來(lái)來(lái)定義幾幾何元素素被列表表或顯示示的坐標(biāo)標(biāo)系。缺省時(shí)幾幾何元素素列表總總是顯示示為總體體直角坐坐標(biāo)系，，而不管管它們是是在何種種坐標(biāo)系系下生成成的。顯示坐標(biāo)標(biāo)系的改改變會(huì)影影響到圖圖形顯示示和列表表，無(wú)論論是幾何何圖素或或有限元元模型都都將受到到影響。。但是邊邊界條件件符號(hào)、、向量箭箭頭和單單元坐標(biāo)標(biāo)系的三三角符號(hào)號(hào)都不會(huì)會(huì)轉(zhuǎn)換到到顯示坐坐標(biāo)系下下。顯示坐標(biāo)標(biāo)系的方方向是X軸水平向向右，Y軸垂直向向上，Z軸垂直屏屏幕向外外。當(dāng)DSYS>0時(shí)，將不不顯示線線和面的的方向。。62.1.1坐標(biāo)系類類型6.結(jié)果坐標(biāo)標(biāo)系結(jié)果坐標(biāo)標(biāo)系用于于列表、、顯示或或在通用用后處理理中將節(jié)節(jié)點(diǎn)或單單元結(jié)果果旋轉(zhuǎn)到到一個(gè)特特定坐標(biāo)標(biāo)系中。。求解結(jié)果果如節(jié)點(diǎn)點(diǎn)位移、、單元應(yīng)應(yīng)力或應(yīng)應(yīng)變等，，以節(jié)點(diǎn)點(diǎn)坐標(biāo)系系或單元元坐標(biāo)系系保存在在文件中中，在顯顯示或列列表時(shí)，，均按當(dāng)當(dāng)前激活活的結(jié)果果坐標(biāo)系系。缺省時(shí)結(jié)果坐坐標(biāo)系與總體體直角坐標(biāo)系系平行。72.1.2坐標(biāo)系的定義義與激活缺省情況下總總是激活總體體直角坐標(biāo)系系，用戶每定定義一個(gè)局部部坐標(biāo)系則該該坐標(biāo)系自動(dòng)動(dòng)被激活。如如果要激活一一個(gè)總體坐標(biāo)標(biāo)系或以前定定義的局部坐坐標(biāo)系則要通通過(guò)菜單或命命令。1.激活總體和局局部坐標(biāo)系命令：CSYS,KCN其中KCN表示坐標(biāo)系號(hào)號(hào)碼，0-直角坐標(biāo)系（（缺?。?，1-柱坐標(biāo)系，2-球坐標(biāo)系，4-以工作平面為為坐標(biāo)系，5-柱坐標(biāo)系（以以Y軸為轉(zhuǎn)軸），，≥11-局部坐標(biāo)系。。由于工作平面面可不斷移動(dòng)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，因因此當(dāng)采用CSYS,4時(shí)也相當(dāng)于不不斷定義了局局部直角坐標(biāo)標(biāo)，在很多情情況下應(yīng)用非非常方便。82.1.2坐標(biāo)系的定義義與激活2.定義局部坐標(biāo)標(biāo)系⑴根據(jù)總體坐標(biāo)標(biāo)系定義局部部坐標(biāo)系命令：LOCAL,KCN,KCS,XC,YC,ZC,THXY,THYZ,THZX,PAR1,PAR2其中：KCN---局部坐標(biāo)系編編號(hào)，此編號(hào)號(hào)必須大于10，如果與既有有編號(hào)相同，，則將重新定定義KCS---坐標(biāo)系類型，，0或CART為直角坐標(biāo)系系，1或CYLIN為柱坐標(biāo)系，，2或SPHE為球坐標(biāo)系，，3或TORO為環(huán)坐標(biāo)系。。XC,YC,ZC---新坐標(biāo)系原點(diǎn)點(diǎn)在總體直角角坐標(biāo)系中的的坐標(biāo)。THXY,THYZ,THZX---新坐標(biāo)系繞Z,X,Y軸的旋轉(zhuǎn)角度度，其正方向向?yàn)椋篨Y,YZ,ZX。PAR1---適用于橢圓、、類似球體或或環(huán)形系統(tǒng)，，當(dāng)KCS=1或2時(shí)，其值為橢橢圓Y軸半徑與X軸半徑之比，，缺省為1即圓。當(dāng)KCS=3時(shí)，其值為環(huán)環(huán)面的主半徑徑。PAR2---僅適用于類似似球體的系統(tǒng)統(tǒng)，當(dāng)KCS=2時(shí)，其值為橢橢球體Z軸半徑與X軸半徑之比，，缺省為1。例如：LOCAL,11,0,3,4,5,10,15,20---定義了局部坐坐標(biāo)系號(hào)為11，原點(diǎn)為總體體直角坐標(biāo)系系下的點(diǎn)（3,4,5），繞Z、X、Y軸旋轉(zhuǎn)角度分分別為10°、15°、20°的直角坐標(biāo)系系。例如：LOCAL,12,1,,,,,,,0.8---定義了局部坐坐標(biāo)系號(hào)為12，原點(diǎn)和方位位與總體坐標(biāo)標(biāo)系相同的柱柱坐標(biāo)系，但但Y軸半徑與X軸半徑之比為為0.8，用于定義橢橢圓。當(dāng)KCN=2時(shí)，PAR2為Z軸半徑與X軸半徑之比，，用于橢球的的定義。92.1.2坐標(biāo)系的定義義與激活⑵刪除局部坐標(biāo)標(biāo)系命令：CSDELE,KCN1,KCN2,KCINC其中：KCN1---為要?jiǎng)h除的局局部坐標(biāo)系的的起始編號(hào)，，如果KCN1=ALL，則其后參數(shù)將忽略。KCN2---為要?jiǎng)h除的局局部坐標(biāo)系的的最終編號(hào)。。KCINC---為編號(hào)的遞增增數(shù)值，缺省省為1。例如：CSDELE,ALL---則刪除了所所有的局部部坐標(biāo)系。。CSDELE,11,15,2---則刪除了11、13、15號(hào)局部坐標(biāo)標(biāo)系。⑶查看激激活坐標(biāo)系系和局部坐坐標(biāo)系命令：CSLIST,KCN1,KCN2,KCINC例如：CSLIST,ALL---則列表顯示示所有坐標(biāo)標(biāo)系，并列列出相關(guān)信信息。102.1.2坐標(biāo)系的定定義與激活活3.節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系系的旋轉(zhuǎn)與與修改⑴將某些節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的坐標(biāo)系系旋轉(zhuǎn)到與與當(dāng)前激活活坐標(biāo)系（（簡(jiǎn)稱“當(dāng)當(dāng)前坐標(biāo)系系”）方向向一致命令：NROTAT,NODE1,NODE2,NINC其中NODE1、NODE2、NINC---要旋轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的起始號(hào)號(hào)、末編號(hào)號(hào)（缺省為為NODE1）及遞增值（（缺省值為為1）。如NODE1=ALL則其后參數(shù)數(shù)將被忽略略，NODE1也可為元件件名。例如：NROTAT,3,6---使3,4,5,6節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)點(diǎn)坐標(biāo)系方方向與當(dāng)前前坐標(biāo)系方方向相同。。⑵將既有有節(jié)點(diǎn)的節(jié)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系系旋轉(zhuǎn)某個(gè)個(gè)角度命令：NMODIF,NODE,X,Y,Z,THXY,THYZ,THZXNODE---節(jié)點(diǎn)號(hào)、ALL或元件名稱稱。X,Y,Z---該節(jié)點(diǎn)的新新坐標(biāo)值。。其余參數(shù)數(shù)意義同前前。例如：NMODIF,8,,,,15---修改節(jié)點(diǎn)8的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)標(biāo)系方向，，使之繞Z軸旋轉(zhuǎn)15°。112.1.2坐標(biāo)系的定定義與激活活⑷節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系系列表命令：NLIST,NODE1,NODE2,NINC,Lcoord,SORT1,SORT2,SORT3Lcoord---坐標(biāo)列表信信息，缺省省為全部信信息，=COORD時(shí)僅列XYZ坐標(biāo)。SORT1---用于排序的的第1項(xiàng)內(nèi)容，可可以是NODE,X,Y,Z,THXY,THYZ,THXZ。SORT2,SORT3---用于排序的的第2項(xiàng)和第3項(xiàng)內(nèi)容，其其內(nèi)容同SORT1。例如：NLIST,3,9,3---則列出節(jié)點(diǎn)點(diǎn)3,6,9所有信息。。NLIST,all,,,coord高精度輸出出122.1.2坐標(biāo)系的定定義與激活活4.單元坐標(biāo)系系的定義與與修改⑴設(shè)置單元坐坐標(biāo)系命令：ESYS,KCN其中KCN為坐標(biāo)系編編號(hào)，KCN=0（缺?。┍硎臼臼褂脝卧x時(shí)規(guī)規(guī)定的坐標(biāo)標(biāo)系方向。。當(dāng)KCN=N（N>10）時(shí)使用編號(hào)號(hào)為N的局部坐標(biāo)標(biāo)系。也即只能通通過(guò)局部坐坐標(biāo)系定義義單元坐標(biāo)標(biāo)系的方向向，若要定定義單元坐坐標(biāo)系方向向與總體坐坐標(biāo)系方向向相同，則則應(yīng)先定義義一個(gè)與總總體坐標(biāo)系系一致的局局部坐標(biāo)系系，再利用用該局部坐坐標(biāo)系定義義單元坐標(biāo)標(biāo)系方向。。⑵修改單元坐坐標(biāo)系方向向命令：EMODIF,IEL,STLOC,I1,I2,I3,I4,I5,I6,I7,I8IEL---單元編號(hào)，，或ALL，或元件名。。STLOC---將要要修修改改的的第第一一個(gè)個(gè)節(jié)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)序序號(hào)號(hào)或或?qū)賹傩孕?，，屬性性之之一一為為ESYS，則則I1為局局部部坐坐標(biāo)標(biāo)號(hào)號(hào)。。例如如：：EMODIF,4,ESYS,13---將4號(hào)單單元元的的單單元元坐坐標(biāo)標(biāo)系系與與12號(hào)局局部部坐坐標(biāo)標(biāo)系系一一致致。。132.1.2坐標(biāo)標(biāo)系系的的定定義義與與激激活活5.激活活顯顯示示坐坐標(biāo)標(biāo)系系命令令：：DSYS,KCN其中中KCN---坐標(biāo)標(biāo)系系號(hào)號(hào)，，可可為為0,1,2及局局部部坐坐標(biāo)標(biāo)系系號(hào)號(hào)。。缺缺省省為為總總體體直直角角坐坐標(biāo)標(biāo)系系。。6.激活活結(jié)結(jié)果果坐坐標(biāo)標(biāo)系系命令令：：RSYS,KCN其中中KCN---坐標(biāo)標(biāo)系系號(hào)號(hào)，，可可為為0（缺缺省?。?1,2及局局部部坐坐標(biāo)標(biāo)系系號(hào)號(hào)。。當(dāng)當(dāng)KCN=SOLU時(shí)，，則則與與求求解解計(jì)計(jì)算算時(shí)時(shí)采采用用的的坐坐標(biāo)標(biāo)系系相相同同，，實(shí)實(shí)際際上上采采用用數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)存存儲(chǔ)儲(chǔ)時(shí)時(shí)的的坐坐標(biāo)標(biāo)系系。。142.1.3定義工作平面面工作平面是一一個(gè)具有原點(diǎn)點(diǎn)、二維坐標(biāo)標(biāo)系、捕捉增增量和格柵的的無(wú)限大平面面?！裨谌笔s況況下，工作平平面是總體直直角坐標(biāo)系的的XY平面●工作平面只只有一個(gè)，且且與坐標(biāo)系是是獨(dú)立的?！窆ぷ髌矫婵煽梢韵胂蟪梢灰粋€(gè)繪圖板，，可拖動(dòng)或旋旋轉(zhuǎn)，其坐標(biāo)標(biāo)系方位隨著著移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)而不斷變化化，利用它可可使建模更加加方便。152.1.3定義工作平面面1.將既有坐標(biāo)系系的XY平面定義為工工作平面命令：WPCSYS,WN,KCN其中KCN為既有坐標(biāo)系系號(hào)，可以是是0,1,2,或局部坐標(biāo)系系號(hào)。缺省為為激活的坐標(biāo)標(biāo)系?！袢绻ぷ髌狡矫嫖挥谥苯墙亲鴺?biāo)系下，，則工作平面面的坐標(biāo)系也也為直角坐標(biāo)標(biāo)系?！袢绻挥谥蚯蜃鴺?biāo)系系下，則工作作平面的坐標(biāo)標(biāo)系為極坐標(biāo)標(biāo)系?！袢绻鸚N為負(fù)值，則不不改變視圖方方向?；蛘咴谠谝苿?dòng)或旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)工作平面后后，直接恢復(fù)復(fù)到缺省狀態(tài)態(tài)。162.1.4工作平面的操操控1.