ANSYS實(shí)體建模教程

設(shè)定工作目錄的目的：使ANSYS軟件操作所產(chǎn)生的所有文件都存放在此目錄下，確保不同問題分析所產(chǎn)生的文件不會(huì)有被覆蓋的危險(xiǎn)。因此建議不同的分析用不同的工作目錄，而不使用缺省目錄〔即系統(tǒng)所在的根目錄〕。進(jìn)入ANSYS軟件后，工作目錄的設(shè)置方式有兩種：Command方式：/CWDGUI方式：[UtilityMenu]File|ChangeDirectory2.1設(shè)定工作目錄一個(gè)典型的ANSYS分析過程可以分為3個(gè)步驟：〔1〕建立模型；〔2〕加載并求解；〔3〕查看分析結(jié)果。建立模型在這個(gè)分析過程中所花費(fèi)的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于其它過程。首先必須指定作業(yè)名和分析標(biāo)題，然后使用PREP7〔預(yù)處理器〕定義單元類型、單元實(shí)常數(shù)、材料特性和幾何模型。2.2指定作業(yè)名和分析標(biāo)題該項(xiàng)工作與設(shè)定工作目錄一樣，不是進(jìn)行一個(gè)ANSYS分析過程必須的，但ANSYS推薦使用作業(yè)名和分析標(biāo)題。定義作業(yè)名作業(yè)名被用來識(shí)別ANSYS作業(yè)。當(dāng)為某個(gè)分析定義了作業(yè)名后，作業(yè)名就成為分析過程所產(chǎn)生的所有文件名的第一局部〔Jobname〕。如果未指定作業(yè)名，所有文件的作業(yè)名默認(rèn)為file。在進(jìn)入ANSYS軟件后，可按下面的方式改變作業(yè)名Command方式：/FILNAMEGUI方式：[UtilityMenu]File|ChangeJobname需要注意的是：設(shè)置作業(yè)名僅在Beginlevel才有效〔開始級(jí)，此時(shí)ANSYS不處于任何一個(gè)處理器中〕，且新的作業(yè)名只適用于更名后翻開的文件。在更名前翻開的文件，如記錄文件、錯(cuò)誤信息文件等仍然是原來的作業(yè)名。如果想新指定的作業(yè)名重新建立這些文件，2.3定義圖形界面過濾參數(shù)可以將changejobname對(duì)話框中Newloganderrorfiles復(fù)選框選中。2.定義分析標(biāo)題Command方式：/TITLEGUI方式：[UtilityMenu]File|ChangeTitleANSYS將在所有的圖形顯示、所有求解輸出中包含該標(biāo)題。為了得到一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)潔的分析菜單，可以過濾掉與當(dāng)前所要進(jìn)行的分析類型無關(guān)的選項(xiàng)和菜單項(xiàng)。Command方式：KEYW或/PMETHGUI方式：[MainMenu]Preferences2.4ANSYS的單位制ANSYS軟件并沒有為分析指定系統(tǒng)單位，在結(jié)構(gòu)分析中，可以使用任何一套自封閉的單位制〔所謂自封閉是指這些單位量綱之間可以互相推導(dǎo)得出〕，只要保證輸入的所有數(shù)據(jù)的單位都是正在使用的同一套單位制里的單位即可。ANSYS提供的/UNITS命令可以設(shè)定系統(tǒng)的單位制系統(tǒng)，但這項(xiàng)設(shè)定只有當(dāng)ANSYS與其它系統(tǒng)比方CAD系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)時(shí)才可用到〔表示數(shù)據(jù)交換的比例關(guān)系〕，對(duì)于ANSYS本身的結(jié)果數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)沒有任何影響。例如：ANSYS系統(tǒng)中建立了實(shí)體模型AXIS1，PROE中建立了實(shí)體AXIS2，ANSYS中設(shè)定的單位制系統(tǒng)只影響將AXIS2轉(zhuǎn)換到ANSYS中的效果，而不影響AXIS1。ANSYS單元庫(kù)中提供了超過150種的不同單元類型，每種單元類型有一個(gè)特定的編號(hào)和一個(gè)標(biāo)示單元類型的前綴，如BEAM4〔4號(hào)梁?jiǎn)卧常琍LANE82〔82號(hào)板單元〕，SOLID95〔95號(hào)實(shí)體單元〕。單元類型決定了單元的：〔1〕結(jié)點(diǎn)數(shù)和自由度；〔2〕單元位于二維空間還是三維空間。定義途徑：必須在通用處理器PREP7〔預(yù)處理器〕中定義單元類型。Command方式：ETGUI方式：[MainMenu]Preprocessor|ElementType|Add/Edit/Delete定義了單元類型后，ANSYS會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)與此單元類型對(duì)應(yīng)的單元類型參考號(hào)，如果模型中定義了多種單元類型，那么與這些單元類2.5定義單元類型型相對(duì)應(yīng)的類型參考號(hào)組成的表稱為單元類型表。在創(chuàng)立實(shí)際單元時(shí)〔直接創(chuàng)立單元或者劃分網(wǎng)格〕，需要從單元類型表中為其分配一個(gè)類型參考號(hào)以選擇對(duì)應(yīng)的單元類型生成有限元模型。此處列出已經(jīng)定義的單元類型單元類型參考號(hào)單元類別單元編號(hào)名新添加的兩個(gè)單元類型：PLANE42:4結(jié)點(diǎn)四邊形單元PLANE2：6結(jié)點(diǎn)三角形單元注：beam:梁?jiǎn)卧籐ink:桿單元；Solid:實(shí)體單元；Pipe:管單元；Shell：殼單元許多單元有一些另外的選項(xiàng)〔KEYOPTs〕，這些項(xiàng)用于控制單元?jiǎng)偠染仃嚨纳?、單元的輸出和單元坐?biāo)系的選擇等。KEYOPTs可以在定義單元類型時(shí)指定(對(duì)話框中的Options選項(xiàng))。2.6定義單元實(shí)常數(shù)單元實(shí)常數(shù)是依賴單元類型的單元特性，并不是所有的單元類型都需要實(shí)常數(shù)，同一類型的不同單元可以有不同的實(shí)常數(shù)值。例如二維梁?jiǎn)卧狟EAM3的實(shí)常數(shù)：面積(AREA)、慣性矩(IZZ)、高度(HEIGHT)、剪切變形常數(shù)(SHERZ)、初始應(yīng)變〔ISTRAN〕和單位長(zhǎng)度質(zhì)量(ADDMAS)等。對(duì)應(yīng)于特定單元類型，每組實(shí)常數(shù)有一個(gè)參考號(hào)，與每組實(shí)常數(shù)對(duì)應(yīng)的參考號(hào)組成的表稱為實(shí)常數(shù)表。在創(chuàng)立單元〔直接創(chuàng)立單元或者劃分網(wǎng)格〕時(shí)，可以為將要?jiǎng)?chuàng)立的單元分配實(shí)常數(shù)號(hào)。在分配實(shí)常數(shù)號(hào)時(shí)，要注意實(shí)常數(shù)參考號(hào)和要?jiǎng)?chuàng)立單元的單元類型參考號(hào)的對(duì)應(yīng)性，這種對(duì)應(yīng)性是由使用者自己保證的，否那么在劃分網(wǎng)格時(shí)將會(huì)報(bào)錯(cuò)或出現(xiàn)不可預(yù)知的錯(cuò)誤。定義途徑：Command:/R[MainMenu]：Preprocessor|RealConstants|Add/Edit/Delete2.7定義材料屬性絕大多數(shù)單元類型都需要材料屬性。根據(jù)應(yīng)用的不同，材料屬性可以有如下幾種：線性或者非線性；彈性〔各向同性、正交異性〕或非彈性；不隨溫度變化或者隨溫度變化；像單元類型和單元實(shí)常數(shù)一樣，每一組材料屬性也有一個(gè)材料屬性參考號(hào)。與材料屬性組對(duì)應(yīng)的材料屬性參考號(hào)表稱為材料屬性表。在一個(gè)分析中，可能有多個(gè)材料屬性組〔對(duì)應(yīng)模型中的多種材料〕。在創(chuàng)立單元時(shí)可以使用相關(guān)命令通過材料屬性參考號(hào)來為單元分配其采用的材料屬性組。定義材料屬性：Command：MPGUI:[MainMenu]Preprocessor|MaterialProps|MaterialModels彈性模量泊松比2.8實(shí)體建模根底一旦定義了材料特性和單元特性后，下一步工作是建立能夠恰當(dāng)描述模型幾何性質(zhì)的實(shí)體網(wǎng)格模型。模型的建立方法：〔1〕直接生成法；〔2〕實(shí)體建模＋網(wǎng)格劃分模型簡(jiǎn)化：建立有限元模型時(shí)，對(duì)于結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，而對(duì)于要分析的問題來講又不是很關(guān)鍵的局部位置，在建立幾何模型時(shí)可以根據(jù)情況對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化，以便降低建模的難度。建模方法選擇〔1〕直接生成方法必須直接確定每個(gè)結(jié)點(diǎn)的位置，以及每個(gè)單元的大小、形狀和連接關(guān)系，工作量大。直接生成法適用于小型簡(jiǎn)單模型。缺點(diǎn)是改變網(wǎng)格和模型十分困難，易出錯(cuò)，當(dāng)模型復(fù)雜時(shí)，直接生成法叫人無法忍受。〔2〕實(shí)體＋網(wǎng)格建模法是先生成幾何模型，再進(jìn)行網(wǎng)格劃分，相對(duì)來說容易些，適用于龐大而復(fù)雜的模型，特別是三維實(shí)體模型，它比直接生成法更加有效和通用，是一般建模的首選方法。其優(yōu)點(diǎn)是便于幾何上的改進(jìn)和單元類型的改變，容易實(shí)現(xiàn)有限元模型的生成。2.8.1建模原那么與方法選擇3.實(shí)體建模中幾何模型的生成方法對(duì)于不太復(fù)雜的模型，可以直接ANSYS的實(shí)體建模工具完成。[MainMenu]Preprocessor|Modeling如果模型過于復(fù)雜，可以考慮在專用的CAD中建立幾何模型，然后通過ANSYS提供的接口導(dǎo)入模型。導(dǎo)入方法：[UtilityMenu]File|ImportANSYS支持的接口通常包括以下類型：IGES、CATIA、Pro/E、UG、SAT、PARA、IDEAS在不同的分析階段，ANSYS將用到多種不同的坐標(biāo)系?？傮w和局部坐標(biāo)系：用來定位幾何形狀參數(shù)的空間位置；顯示坐標(biāo)系：用于幾何形狀參數(shù)的列表和顯示；2.8.2坐標(biāo)系節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系：定義每個(gè)節(jié)點(diǎn)的自由度方向和節(jié)點(diǎn)結(jié)果數(shù)據(jù)的方向；單元坐標(biāo)系：確定材料特性主軸和單元結(jié)果數(shù)據(jù)的方向；結(jié)果坐標(biāo)系：用來列表、顯示結(jié)點(diǎn)或單元結(jié)果總體坐標(biāo)系總體坐標(biāo)系和局部坐標(biāo)系是用來定位幾何體。默認(rèn)情況下，建模操作時(shí)使用的坐標(biāo)系是總體笛卡兒坐標(biāo)系。但是很多情況下，采用其它坐標(biāo)表達(dá)形式往往會(huì)更加方便，比方旋轉(zhuǎn)模型時(shí)需要用到柱坐標(biāo)表達(dá)形式?？傮w坐標(biāo)系是一個(gè)絕對(duì)的參考系。ANSYS提供了3種坐標(biāo)表達(dá)形式：笛卡兒坐標(biāo)、柱坐標(biāo)和球坐標(biāo)。所有這3種坐標(biāo)系都是右手法那么，且有相同的原點(diǎn)，它們由其參考號(hào)識(shí)別：0－笛卡兒坐標(biāo)系；1－柱坐標(biāo)系；2－球坐標(biāo)系。ANSYS引用坐標(biāo)值總是采用固定的方式：X軸、Y軸和Z軸，而不管實(shí)際激活的坐標(biāo)形式，因此在不同的坐標(biāo)系下，X軸、Y軸，Z軸代表的意義也不同：笛卡兒坐標(biāo)形式：X軸、Y軸、Z軸分別代表其原始意義；柱坐標(biāo)形式：X軸、Y軸、Z軸分別代表徑向R、周向和周向Z；球坐標(biāo)形式：X軸、Y軸、Z軸分別代表分別代表R、和2.局部坐標(biāo)系在許多情況下由于特定的用途需要建立各種各樣的局部坐標(biāo)系。其原點(diǎn)可能與總體坐標(biāo)系有一定的偏移，其坐標(biāo)軸也可能與總體坐標(biāo)系有一定的轉(zhuǎn)角。它也有笛卡兒坐標(biāo)、柱坐標(biāo)和球坐標(biāo)3種形式?？傮w坐標(biāo)系和局部坐標(biāo)系也是構(gòu)建其它坐標(biāo)系〔結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系、單元坐標(biāo)系等〕的根底。局部坐標(biāo)系總是以總體坐標(biāo)系為參照建立的，而不是以當(dāng)前激活的局部坐標(biāo)系為參照。〔1〕局部坐標(biāo)系的創(chuàng)立在指定位置定義局部坐標(biāo)系:指定原點(diǎn)及X，Y，Z軸的旋轉(zhuǎn)角COMMAND方式：LOCALGUI方式:[UtilityMenu]WorkPlane|LocalCoordinateSystems|CreateLocalCS|AtSpecifiedLoc新建立的局部坐標(biāo)系的識(shí)別號(hào)，必須大于10原點(diǎn)選取對(duì)話框在指定位置創(chuàng)立局部坐標(biāo)系對(duì)話框右手法那么通過已有3個(gè)結(jié)點(diǎn)定義局部坐標(biāo)系Command方式：CSGUI方式：[UtilityMenu]WorkPlane|LocalCoordinateSystems|CreateLocalCS|By3Nodes坐標(biāo)系確實(shí)定方法如下：第1個(gè)選取的結(jié)點(diǎn)將成為坐標(biāo)系的原點(diǎn)；第1個(gè)結(jié)點(diǎn)第2個(gè)結(jié)點(diǎn)的方向?yàn)閄軸；三個(gè)結(jié)點(diǎn)構(gòu)成的平面為XY面，Y軸為此平面垂直于X軸方向，且由第3個(gè)結(jié)點(diǎn)的位置確定Y軸的正向根據(jù)右手法那么確定Z軸；注：通過這種方式所創(chuàng)立的局部坐標(biāo)系與結(jié)點(diǎn)選取順序有關(guān)，通過已有3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)定義局部坐標(biāo)系Command方式：CSKPGUI方式：[UtilityMenu]WorkPlane|LocalCoordinateSystems|CreateLocalCS|By3Keypoints此方式與By3nodes建立局部坐標(biāo)系原理相同在當(dāng)前工作平面定義局部坐標(biāo)系Command方式：CSWPLAGUI方式：[UtilityMenu]WorkPlane|LocalCoordinateSystems|CreateLocalCS|AtWPOrigin這種方式建立的局部坐標(biāo)系的各個(gè)坐標(biāo)軸和工作平面的各個(gè)軸重合，只需指定使用何種類型坐標(biāo)系即可。〔2〕刪除局部坐標(biāo)系Command方式：CSDELEGUI方式：[UtilityMenu]WorkPlane|LocalCoordinateSystems|DeleteLocalCS(3)局部坐標(biāo)系的激活可以通過定義任意多個(gè)局部坐標(biāo)系，但某一時(shí)刻只能有一個(gè)局部坐標(biāo)系被激活〔模型操作中，輸入的坐標(biāo)值是以激活坐標(biāo)系為參照的〕。ANSYS初始默認(rèn)的激活坐標(biāo)系是總體笛卡兒坐標(biāo)系。每當(dāng)用戶定義一個(gè)新的局部坐標(biāo)系時(shí)，這個(gè)新的坐標(biāo)系就會(huì)被自動(dòng)激活。激活坐標(biāo)系的方法如下：Command方式：CSYSGUI方式：[UtilityMenu]WorkPlane|ChangeActiveCSto|GlobalCartesian或GlobalCylindrical或GlobalSpherical或SpecifiedCoordSys或Workplane3.顯示坐標(biāo)系在默認(rèn)情況下，即使在其它坐標(biāo)系中定義的結(jié)點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)，其列表顯示輸出的坐標(biāo)值也是它們的總體笛卡兒坐標(biāo)值。雖然可以改變顯示坐標(biāo)系，但一般不建議。4.結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系用于定義結(jié)點(diǎn)自由度的方向。每個(gè)結(jié)點(diǎn)都有自己的結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系，默認(rèn)情況下，它總是平行于總體笛卡兒坐標(biāo)系〔結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系與定義結(jié)點(diǎn)激活的坐標(biāo)系無關(guān)〕。但很多情況下需要改變結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系〔如斜約束〕。變換結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系的方法略5.單元坐標(biāo)系每個(gè)單元都有自己的坐標(biāo)系，單元坐標(biāo)系用于規(guī)定正交材料特性的方向、面壓力的方向和結(jié)果〔如應(yīng)力和應(yīng)變〕的輸出方向。二維和三維實(shí)體的單元坐標(biāo)系總是平行于總體笛卡兒坐標(biāo)系。6.結(jié)果坐標(biāo)系在求解過程中，得到的結(jié)果數(shù)據(jù)有位移、應(yīng)力等。在對(duì)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、列表和單元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)，這些數(shù)據(jù)通常先被變換到激活的結(jié)果坐標(biāo)系〔默認(rèn)為總體坐標(biāo)系〕下，然后再輸出。可以將激活結(jié)果坐標(biāo)系切換到總體坐標(biāo)系或自定義的局部坐標(biāo)系以及求解用坐標(biāo)系〔如結(jié)點(diǎn)和單元坐標(biāo)系〕。Command方式：RSYSGUI方式：[MainMenu]GeneralPostproc|OptionsforOutputGUI方式：[MainMenu]List|Results|Options工作平面是一個(gè)無限的平面，有原點(diǎn)、二維坐標(biāo)系(用WX和WY軸表示，并用WZ表示工作平面的方向)等，它只是建模的輔助工具，在建立幾何模型時(shí)，體素一般只能在當(dāng)前工作平面內(nèi)創(chuàng)立。工作平面是與坐標(biāo)系獨(dú)立存在的，除非翻開了工作平面軌跡跟蹤。進(jìn)入ANSYS時(shí)，有一個(gè)默認(rèn)的工作平面，即總體笛卡兒坐標(biāo)系的XY平面。工作平面可以被移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)?！灿昧⒎襟w來演示工作平面的建立、平移與旋轉(zhuǎn)〕2.8.3工作平面工作平面控制移開工作平面坐標(biāo)系設(shè)置顯示工作平面【Utility】WorkPlane|DisplayWorkingPlane坐標(biāo)軸已設(shè)置成關(guān)閉2.8.3.1工作平面顯示、狀態(tài)查詢與選項(xiàng)設(shè)置2.顯示工作平面的狀態(tài)【Utility】WorkPlane|ShowWPStatus坐標(biāo)軸已設(shè)置成關(guān)閉3.設(shè)置工作平面的狀態(tài)【Utility】WorkPlane|WPSettings坐標(biāo)系的選項(xiàng)面板柵格與軸的選項(xiàng)面板捕捉設(shè)置面板柵風(fēng)格整控制面板執(zhí)行按鈕tolerance:工作平面恢復(fù)容差,即給工作平面一個(gè)厚度。

當(dāng)拾取的圖元可能不在工作平面上，而是在工作平面的附近，這時(shí)通過指定恢復(fù)容差，在容差內(nèi)的圖元將認(rèn)為是在工作平面上的。2.8.3.2工作平面的位置調(diào)整為方便建模，有時(shí)需要對(duì)已創(chuàng)立的工作平面進(jìn)行位置、方位的調(diào)整。方式如下3大種：增量動(dòng)態(tài)調(diào)整方式

平移調(diào)整方式對(duì)齊調(diào)整方式

1.增量動(dòng)態(tài)調(diào)整方式平移控制按鈕板旋轉(zhuǎn)控制按鈕板執(zhí)行按鈕動(dòng)態(tài)交互模式旋轉(zhuǎn)角度增量文本框旋轉(zhuǎn)角度增量滾動(dòng)條相對(duì)當(dāng)前工作平面的平移坐標(biāo)增量文本框平移坐標(biāo)增量滾動(dòng)條這種方式，可以動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)工作平面的平移與旋轉(zhuǎn)，是經(jīng)常使用的方式之一。2.平移調(diào)整方式平移意味著工作平面在調(diào)整的過程種相對(duì)原位置不作旋轉(zhuǎn)，因此，調(diào)整后的工作平面WX軸、WY軸、WZ軸取向均不變。多個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的形心作為工作平面的原點(diǎn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)的形心作為工作平面的原點(diǎn)輸入的多個(gè)位置點(diǎn)的形心作為工作平面的原點(diǎn)。注這種方式最好用鍵盤輸入點(diǎn)的坐標(biāo)。因?yàn)槭髽?biāo)只能點(diǎn)選工作平面上的位置點(diǎn)3.對(duì)齊調(diào)整方式

這種方式可以直觀地實(shí)現(xiàn)工作平面的平移與旋轉(zhuǎn)，工作平面的原點(diǎn)、WX軸、XY面、WY軸直接給定，自動(dòng)完成了方位調(diào)整，是常用的方法之一?！鮇eypoints＋：在圖形窗口中指定3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)定義一個(gè)工作平面〔三點(diǎn)的給定順序依次定義了工作平面的原點(diǎn)，X軸，XY平面)□Nodes＋：在圖形窗口中指定三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)定義一個(gè)工作平面〔原點(diǎn)，X軸，XY平面)□XYZLocation:在圖形窗口指定三個(gè)點(diǎn)定義一個(gè)工作平面〔原點(diǎn)，X軸，XY平面)□PlaneNormaltoLine:通過選擇一條直線作為XY平面的法向決定XY平面，再輸入線長(zhǎng)比例確定工作平面的原點(diǎn)實(shí)體建模有兩種思路：自底向上構(gòu)造模型和自頂向下構(gòu)造模型二者的區(qū)別與聯(lián)系自底向上的建模方法是指在構(gòu)造幾何模型時(shí)首先定義幾何模型中最低級(jí)的圖元即關(guān)鍵點(diǎn)，然后再利用這些關(guān)鍵點(diǎn)定義較高級(jí)的圖元〔即線、面、體〕。自底向上構(gòu)造的模型是在當(dāng)前激活的坐標(biāo)系內(nèi)定義的。自頂向下的建模方法是指一開始就通過較高級(jí)的的圖元來構(gòu)造模型，即通過聚集線、面、體等幾何體素的方法來構(gòu)造模型。當(dāng)生成一種體素時(shí)，ANSYS軟件自動(dòng)生成所有附屬于該體素的低級(jí)圖元。應(yīng)該注意的是幾何體素是在工作平面上創(chuàng)立的，因此每一時(shí)刻都要清楚地知道當(dāng)前工作平面的狀態(tài)。2.9實(shí)體建模技術(shù)聯(lián)系：這兩種方法可以根據(jù)需要組合使用。對(duì)于建立的實(shí)體模型還可以通過布爾運(yùn)算對(duì)其進(jìn)行操作以生成更為復(fù)雜的形體。本卷須知：〔1〕建模之初，必須考慮建立的模型能否生成有限元網(wǎng)格以及能否得到較好的有限元網(wǎng)格。實(shí)體建模時(shí)特別要注意截面有變化的地方以及各個(gè)形體的交界面。〔2〕在自底向上構(gòu)造模型時(shí)可以不必總是按照點(diǎn)生成線、線生成面、面生成體這樣嚴(yán)格的順序生成高級(jí)圖元，可以直接通過作為頂點(diǎn)的關(guān)鍵點(diǎn)來定義面和體，中間的圖元可以在需要時(shí)自動(dòng)生成。例如定義一個(gè)長(zhǎng)方體可用它的8個(gè)頂點(diǎn)〔關(guān)鍵點(diǎn)〔來定義，ANSYS軟件會(huì)自動(dòng)地生成該長(zhǎng)方體的所有線和面；〔3〕在修改模型時(shí)，需要知道實(shí)體模型和有限元模型的層次關(guān)系。不能刪除依附于較高級(jí)圖元上的低級(jí)圖元；不能刪除已劃分了網(wǎng)格的體。但是可以在刪除高級(jí)圖元的時(shí)候連同其低級(jí)圖元一起刪除；〔4〕假設(shè)一個(gè)實(shí)體已施加了載荷，刪除或修改該實(shí)體，附加于該實(shí)體上的載荷也將被刪除。圖元的層次關(guān)系如下：最高級(jí)圖元：?jiǎn)卧舶▎卧d荷〕節(jié)點(diǎn)〔包括節(jié)點(diǎn)載荷〕實(shí)體〔包括實(shí)體載荷〕面〔包括面載荷〕線〔包括線載荷〕最低級(jí)圖元：關(guān)鍵點(diǎn)〔包括點(diǎn)載荷〕

無論是使用自底向上還是使用自頂向下的方法，構(gòu)造的模型均是由關(guān)鍵點(diǎn)、線、面和體組成。自底向上的建模方法是在當(dāng)前激活的坐標(biāo)系中，通過低級(jí)圖元來生成高級(jí)圖元，它涉及關(guān)鍵點(diǎn)、線、面和體這種從低到高的圖元。關(guān)鍵點(diǎn)關(guān)鍵點(diǎn)是在當(dāng)前激活的坐標(biāo)系中定義的，它可以直接定義也可以通過已有的關(guān)鍵點(diǎn)來生成另外的關(guān)鍵點(diǎn)〔許多布爾運(yùn)算可以生成關(guān)鍵點(diǎn)〕。已經(jīng)定義的關(guān)鍵點(diǎn)可以被修改和刪除〔前提是沒有依附于其它高級(jí)圖元〕。通過左圖的命令創(chuàng)立關(guān)鍵點(diǎn)，通過Klist命令或?qū)嵱貌藛沃械腖ist|Keypoints|..菜單列表顯示已定義的關(guān)鍵點(diǎn)的屬性。創(chuàng)立關(guān)鍵點(diǎn)的命令2.9.1自底向上建模技術(shù)2.線線也是在當(dāng)前激活的坐標(biāo)系內(nèi)定義的。并不總是要求明確定義所有的線，因?yàn)锳NSYS通過頂點(diǎn)在定義面和體時(shí)，會(huì)自動(dòng)生成相關(guān)的線。只有在生成線單元〔如梁?jiǎn)卧郴蛳胪ㄟ^線來定義面時(shí)，才需要明確地定義線。通過左圖的命令創(chuàng)立線。通過list命令或?qū)嵱貌藛沃械腖ist|Lines菜單列表顯示已定義的線的屬性〔如線編號(hào)、組成線的關(guān)鍵點(diǎn)等〕。線也可以被修改和刪除。創(chuàng)立線的命令3.面平面可以表示二維實(shí)體〔如平板或軸對(duì)稱體〕。用到面單元〔如板單元〕或由面生成體時(shí)才需要定義面。生成面的命令也將自動(dòng)地生成依附于該面的線和關(guān)鍵點(diǎn)；同樣，面也可以在定義體時(shí)自動(dòng)生成。通過左圖的命令創(chuàng)立線，通過Alist命令或?qū)嵱貌藛沃械腖ist|Areas列表顯示已定義的面的屬性〔如面的編號(hào)、組成面的線的編號(hào)以及有些面的面積等〕。面也可以被修改和刪除，但只有未進(jìn)行網(wǎng)格劃分且不屬于任何體的面才能被重新定義和刪除。創(chuàng)立面的命令4.體體用于描述三維實(shí)體，僅當(dāng)需要用到體單元時(shí)才必須建立體。生成體的方式有多種，可由頂點(diǎn)定義體，也可以由邊界面定義體，也可將面沿一定路徑拖拉生成。體生成時(shí)將自動(dòng)生成其低級(jí)圖元。體也可以被修改和刪除，但只有未進(jìn)行網(wǎng)格劃分的體才能被重新定義和刪除。創(chuàng)立體的命令幾何體素:組成實(shí)體模模型的常用根本體素〔如圓柱體、長(zhǎng)方體等〕,分為實(shí)體體素和面體素。在ANSYS中可用單個(gè)命令來創(chuàng)立幾何體素。因?yàn)閹缀误w素是高級(jí)圖元，可不用首先定義任何關(guān)鍵點(diǎn)而形成，所以稱利用體素進(jìn)行建模為自頂向下建模。幾何體素是在工作平面上生成的。□面體素包括矩形、圓形或環(huán)形、正多邊形2.9.2自頂向下建模技術(shù)創(chuàng)立兩個(gè)面的倒角創(chuàng)立正多邊形創(chuàng)立圓面、圓環(huán)面創(chuàng)立矩形面創(chuàng)立不規(guī)那么面□實(shí)體體素包括長(zhǎng)方體、柱體〔圓柱和正棱柱〕、球體、環(huán)體和錐體。圓臺(tái)圓環(huán)棱柱應(yīng)用幾何體素〔面體素、實(shí)體體素〕需要注意的問題：生成的幾何體素位于工作面上，方向由工作面坐標(biāo)系而定，面體素的面積必須大于0；在有限元模型中，兩個(gè)相接觸的面體素之間或?qū)嶓w體素間默認(rèn)不是真正意義上的連接的，而是有一個(gè)不連續(xù)的“接縫”〔此接縫并不真正存在，只是ANSYS處理時(shí)會(huì)認(rèn)為此處有一個(gè)縫〕，必須用諸如相加〔add〕、合并〔Merge〕、粘接〔glue〕等命令處理一下以消除“接縫”；在建立圓、圓環(huán)等面體素以及圓柱體、球體、錐體等實(shí)體體素時(shí)，如果需要指定生成這些幾何體素的弧〔一般會(huì)有兩個(gè)弧度輸入項(xiàng)〕，弧從代數(shù)值小的角度開始，按正的角度方向，到代數(shù)值大的角度處終止。自底向上的建模還可以用來創(chuàng)立很多特別的形狀，例如彈簧、齒輪、機(jī)翼等，這就需要用到一些特殊的建模方式。下面介紹幾種常用的特殊建模方法。□線、面導(dǎo)角：□復(fù)制圖元：□鏡像圖元：□蒙皮生成光滑曲面：通過多條空間引導(dǎo)線〔不封閉〕生成光滑面。例如機(jī)翼、螺旋槳等□掃掠：由關(guān)鍵點(diǎn)、線、面通過掃掠生成另外的線、面和體。2.10特殊建?！鮿?chuàng)立兩條連接直線的導(dǎo)角[MainMenu]Preprocessor|Modeling|Create|lines|LineFillet注：兩條連接線必須在同一個(gè)平面內(nèi)且有公共的關(guān)鍵點(diǎn)2.10.1創(chuàng)立導(dǎo)角□創(chuàng)立兩個(gè)連接面的導(dǎo)角[MainMenu]Preprocessor|Modeling|Create|Areas|AreasFillet注：兩個(gè)面必須有一條公共的邊界線2.10.2復(fù)制圖元！提示：旋轉(zhuǎn)拷貝要用柱坐標(biāo)對(duì)于模型中的重復(fù)局部，利用復(fù)制命令可以復(fù)制相應(yīng)局部。復(fù)制對(duì)象可以是點(diǎn)、線、面、體等幾何模型和單元、節(jié)點(diǎn)等網(wǎng)格模型。命令：KGEN或LGEN或AGEN或VGEN[MainMenu]Preprocessor|Modeling|Copy…2.10.3鏡像圖元利用坐標(biāo)軸的對(duì)稱性，通過對(duì)稱鏡像創(chuàng)立關(guān)鍵點(diǎn)、線、面、體等幾何模型和節(jié)點(diǎn)、單元等網(wǎng)格模型。命令：無[MainMenu]Prerocessor|Modeling|Reflect！鏡像只能在笛卡兒坐標(biāo)系中進(jìn)行相對(duì)激活坐標(biāo)系而言2.10.4引導(dǎo)線蒙皮生成光滑曲面當(dāng)需要?jiǎng)?chuàng)立一些特殊的曲面〔例如機(jī)翼、螺旋槳等〕，可以事先創(chuàng)立曲面上的系列“引導(dǎo)線”，然后再通過蒙皮命令選擇所有引導(dǎo)線生成一個(gè)光滑的曲面。命令：ASKIN[Mainmenu]Preprocessor|Modeling|Create|Areas|Arbitary|BySkinning2.10.5掃掠命令：VOFFSETGUI：[MainMenu]Preproceesor|Modeling|Operate|Extrude|…1.關(guān)鍵點(diǎn)的掃掠[點(diǎn)的掃掠略]2.線的掃掠線的掃掠路徑可以是兩關(guān)鍵點(diǎn)確定的軸線或直線線沿直線掃掠3.面的掃掠線的掃掠路徑可以是兩關(guān)鍵點(diǎn)確定的軸線或直線面沿8，9關(guān)鍵點(diǎn)的軸線掃掠面沿直線線掃掠2.11圖元的顯示、編號(hào)、選擇、移動(dòng)及刪除2.11.1圖元的顯示幾何實(shí)體模型創(chuàng)立以后，ANSYS的圖形窗口中默認(rèn)顯示最高級(jí)的圖元，可以通過應(yīng)用菜單中Plot子菜單下的相關(guān)命令，顯示低階的圖元。全部顯示Multi-Plots將顯示當(dāng)前所有幾何模型、有限元模型和系統(tǒng)信息等，顯示內(nèi)容可以通過顯示控制PlotCtrls進(jìn)行調(diào)整。2.11.2圖元的編號(hào)圖元在圖形窗口顯示的時(shí)候，可以通過顯示控制翻開某種類型的圖元編號(hào)，將這些圖元以不同的顏色和編號(hào)顯示出來。注：編號(hào)一般顯示在圖元的中心位置。2.11.3圖元的選擇假設(shè)需要指定顯示圖元，可以通過菜單Select|Entities命令完成。這個(gè)操作非常有利于進(jìn)行復(fù)雜分析后查看局部的結(jié)果，特別是在3D建模分析時(shí)，往往會(huì)有一個(gè)體擋住另一個(gè)體的情況，此時(shí)這種只顯示局部圖元的操作就顯得非常有用。圖元類型選擇圖元選擇方式選擇集操作方式設(shè)定面板選擇集操作按鈕執(zhí)行按鈕□FromFull：選擇集的初建。從這整個(gè)模型中選擇圖元新建選擇集□Reselect：選擇集子選。即從已建立的選擇中，選定其子集圖元重新建立選擇集?！魽lsoSelect：選擇集擴(kuò)充。即在已有的選擇集的根底上，補(bǔ)選新圖元，從而獲得新的選擇集實(shí)現(xiàn)選擇集的擴(kuò)充。□Unselect:選擇集的局部刪除，即從已建立的選擇集中去除待輸入的選擇集?！鮏electAll：選擇集為所有區(qū)域。□SelectNone：取消選擇集合。□Invert：反選當(dāng)前選擇集。2.11.4圖元的移動(dòng)功能太差，略2.11.5圖元的刪除刪除圖元的操作，ANSYS提供了兩種選擇?！?〕刪除指定的圖元；〔2〕刪除指定的圖元及其所包含的低階圖元。注意：不可以直接刪除隸屬于高階圖元的圖元，而必須從高階至低階刪除。[MainMenu]preprocessor|Modeling|Delete布爾運(yùn)算在建模的過程中有著極其重要的作用，只有掌握好布爾運(yùn)算強(qiáng)大的功能才能利用ANSYS建模工具隨心所欲地建立預(yù)期的模型。重點(diǎn)提示：(1)在默認(rèn)情況下，布爾操作完成后，輸入的原始圖元被刪除，得到的是新的并且重新編號(hào)的圖元。通過設(shè)置可以改變默認(rèn)方式。 (2)被刪除的圖元編號(hào)變成”自由“的〔這些自由得編號(hào)將附給新創(chuàng)立的圖元，從最小的自由編號(hào)開始〕?！舨紶栠\(yùn)算設(shè)置Command方式：BOPTNGUI方式：[MainMenu]Preprocessor|Operate|Booleans|Setting2.12布爾運(yùn)算是否保存輸入圖元布爾運(yùn)算的公差〔1〕交運(yùn)算：求出兩個(gè)或多個(gè)圖元的公共區(qū)域形成一個(gè)新圖元。〔2〕兩兩相交：求出所有初始輸入圖元中任意兩個(gè)源圖元的公共區(qū)域組成的一個(gè)新的圖元集。同類型的圖元求交不同類型的圖元求交兩兩相交2.12.1交運(yùn)算Intersect加運(yùn)算：將具有公共局部的多個(gè)同類型的圖元合并為一個(gè)新圖元，不再保存公共局部的邊界。形成的新圖元是一個(gè)單一的整體，沒有接縫〔實(shí)際上，加運(yùn)算形成的圖元在劃分網(wǎng)格時(shí)常不如搭接(Overlapping)。2.12.2加運(yùn)算Add減運(yùn)算：從一個(gè)圖元中去掉另一個(gè)圖元同樣具有的局部。2.12.3減運(yùn)算Subtract2.12.4切分運(yùn)算Divide切分：顧名思義就是一刀將圖元劈成兩半，切分操作中所使用的”剖切工具“可以是體、面、線或工作面。其中最常用的切分方式是被工作平面切分操作。粘貼：將兩個(gè)或多個(gè)圖元連接在一起，并保存各自的邊界。這個(gè)操作要求兩個(gè)圖元的公共局部具有比圖元低的維數(shù)。2.12.5粘接GlueOverlap〔疊分〕：將輸入的具有重疊區(qū)域的圖元?jiǎng)澐譃橄嗷ミB接的3塊，其中一塊為原兩個(gè)圖元的公共局部，另外兩塊分別為原兩個(gè)圖元減去公共局部剩下的區(qū)域。疊分區(qū)域必須與原始圖元有相同的維數(shù)。加運(yùn)算生成一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的區(qū)域，而疊分操作生成的是多個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的區(qū)域，便于網(wǎng)格劃分。2.12.6疊分Overlap

4563123Partition〔分解〕：分解操作和疊分(Overlap)的操作類似，它把相交的兩個(gè)圖元按照兩者的公共局部分解成多個(gè)圖元的組合。分解操作要求被分解的兩個(gè)幾何體有公共局部，并且其公共局部可以切分兩個(gè)幾何體中的任一一個(gè)。2.12.7分解運(yùn)算Partition

2.13建模實(shí)例本節(jié)將通過簡(jiǎn)薄弱板零件、對(duì)稱類零件、軸類零件、支座類零件、盤類零件等的建模操作，熟練幾何建模技術(shù)2.13.1建模實(shí)例1---簡(jiǎn)薄弱板建模顯示工作平面坐標(biāo)[UtilityMenu]WorkPlane|DisplayWorkingPlane(toggleon)

需要指出的是，單擊該條命令后，并不會(huì)彈出什么窗口，你所看到的只是該條命令前面有一個(gè)被選中的符號(hào)，且在圖形區(qū)域顯示工作平面坐標(biāo)系。如下圖一薄板零件，尺寸單位為mm，板厚5mm，R4＝4mm。試按照ANSYS建模方法，建立相應(yīng)實(shí)體模型。2.繪圖顯示控制設(shè)置[UtilityMenu]PlotCtrls|Numbering彈出如下對(duì)話框。設(shè)置如下圖，這樣ANSYS就會(huì)自動(dòng)以不同的顏色區(qū)分不同的線、面積圖形。3.創(chuàng)立兩個(gè)矩形[MainMenu]Preprocessor|Create|Rectangle|ByDimensions彈出的對(duì)話框如下圖X1,X2為矩形相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)左右兩個(gè)邊的X坐標(biāo)，Y1,Y2為矩形相對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)下上兩個(gè)邊的Y坐標(biāo)。輸入如下數(shù)值X1=0,X2=60;Y1=-10,Y2=10,單擊Apply，輸入第二個(gè)矩形的坐標(biāo)數(shù)值：X1=40,X2=60;Y1=-10,Y2=－30,單擊OK4.創(chuàng)立兩個(gè)外圓[MainMenu]Preprocessor|Create|Circle|SolidCircle創(chuàng)立圓心為(0,0)，半徑為10的圓。參數(shù)值可以用鍵盤輸入，也可以用鼠標(biāo)移動(dòng)得到。單擊OK關(guān)閉該對(duì)話框移開工作平面，創(chuàng)立第二個(gè)外圓[UtilityMenu]WorkPlane|OffsetWPtoKeypoints彈出對(duì)話框后，分別選取右側(cè)矩形底邊左右兩個(gè)點(diǎn)作為關(guān)鍵點(diǎn)，單擊OK按鈕，那么工作平面〔極坐標(biāo)〕移動(dòng)到了以所取關(guān)鍵點(diǎn)連線的中點(diǎn)為原點(diǎn)的平面上。[MainMenu]Preprocessor|Create|Circle|SolidCircle創(chuàng)立圓心為〔0，0〕，半徑為10的圓，單擊OK關(guān)閉對(duì)話框。創(chuàng)立的圖形如下圖。單擊Toolbar上的SAVE_DB存盤。如以下圖所示。5.將面積和在一起[MainMenu]Preprocessor|Operate|Add|Areas選擇pickall，將面積和在一起。如上圖所示。6.創(chuàng)立補(bǔ)丁面積并把它們和在一起〔1〕[UtilityMenu]Plot|Line顯示線，并調(diào)整大小?！?〕線導(dǎo)角[MainMenu]Preprocessor|Create|LineFillet彈出LineFillet對(duì)話框，將兩條線的標(biāo)號(hào)輸入L17、L8〔或鼠標(biāo)選擇〕，并設(shè)置半徑4，單擊OK關(guān)閉對(duì)話框〔3〕創(chuàng)立補(bǔ)丁面積[MainMenu]Preprocessor|Create|Arbitray|ByLines用鼠標(biāo)選擇三條線L1,L4,L5，單擊OK關(guān)閉對(duì)話框。〔4〕整合面積[[MainMenu]Preprocessor||Operate|Add|Areas選擇PickAll，單擊OK。關(guān)閉對(duì)話框并進(jìn)行存盤。7.創(chuàng)立兩個(gè)小圓孔〔1〕[[MainMenu]Preprocessor|Create|Circle|SolidCircle創(chuàng)立一個(gè)圓心在〔0，0〕，半徑為4的小圓孔，即右下方圓〔2〕[UtilityMenu]WorkPlane|OffsetWPto|globalorigin〔3〕[[MainMenu]Preprocessor|Create|Circle|SolidCircle創(chuàng)立一個(gè)圓心在〔0，0〕，半徑為4的小圓孔，即左邊圓〔4〕從支架中減去兩個(gè)小圓孔，保存數(shù)據(jù)[MainMenu]Preprocessor|Operate|Subtract|Areas選取支架為基體(baseareafromwhichtosubtract)，單擊Apply;選取兩個(gè)小圓孔作為被減去局部(areastobesubtracted)，單擊OK按鈕。結(jié)果如左圖所示。8.存盤[UtilityMenu]File|saveas輸入MODEL01.DB為文件名，單擊OK關(guān)閉對(duì)話框，建模完成。2.13.2建模實(shí)例2：對(duì)稱圖形建模如下圖汽車連桿的幾何圖形，未注圓角R0.250.6定義工作文件名和工作標(biāo)題分別為：CON_ROD，TheModelofConnect-rod生成連桿左端兩個(gè)圓環(huán)面[MainMenu]….|Circle|ByDimension分別輸入：RAD1＝1.4,RAD2=1,THEAT1=0,THEAT2=180,單擊Apply，又在對(duì)話框中輸入：THEAT1＝45，單擊OK3.生成連桿左端兩個(gè)矩形[MainMenu]….|Areas|Rectangle|ByDimension分別輸入：X1＝-0.3,X2=0.3,Y1=1.2,Y2=1.8，單擊Apply，又在對(duì)話框中輸入：X1＝-1.8,X2=-1.2,Y1=0,Y2=0.3,單擊OK4.生成連桿右端圓環(huán)面〔1〕平移工作平面[UtilityMenu]Workplane|OffsetWPto|XYZLocation在對(duì)話框輸入行中輸入6.5，并按回車鍵確認(rèn)，單擊OK〔2〕生成圓環(huán)面[MainMenu]….|Circle|ByDimension分別輸入：RAD1＝0.7,RAD2=0.4,THEAT1=0,THEAT2=180,單擊Apply，又在對(duì)話框中輸入：THEAT2＝135，單擊OK5.對(duì)面進(jìn)行疊分操作[MainM