DesignModeler简明教程PPT

1、DesignModeler简明教程,教会用户DesignModeler在以下方面的使用: 总体上理解用户界面 建立草图与指定尺寸流程、方法、步骤、程序 3D几何体创建与修改流程 导入CAD几何体操作、使用3D操作形成流场区域 参数化建模,ANSYS CFD总体模块,CFX-Pre,CFX-Solver,FLUENT Setup/Solve/Post,DesignModeler,ANSYS Meshing,CFD-Post,ANSYS Workbench,ANSYS CAD Plug-in,CAD System,后处理,CAD,几何处理,网格划分,前处理,求解计算,ICEM CFD,ANSYS

2、Workbench概述,ANSYS Workbench是什么? 所有 ANSYS应用软件的集成平台致力于多场耦合的开发和研究 DesignModeler, Meshing, FLUENT, CFX, CFD-Post, 项目管理 易于再利用和共享工作流程 连接几何、网格和后处理 工作流程自动化 全系统参数化管理,工具箱,大多数情况下 Workbench 的图形用户界面主要分成两部分 （一会我们将看到其它可选的部分） 工具箱包括4个子组: Analysis systems: 可用在示意图中的预定义的模板。 Component systems: 可存取多种程序来建立和扩展分析系统。 Custom

3、Systems: 为耦合应用预定义分析系统 (FSI, thermal-stress等)。用户也可以建立自己的预定义系统。 Design Exploration: 参数管理和优化工具。,. . . Workbench文档管理,目录结构: dpn: 是设计点文件目录，这实质上是特定分析的所有参数的状态文件，在单分析情况下只有一个“dp0”目录。 global:包含分析中各个模块中的子目录。右例中的 “Mech” 目录中包括数据库以及Mechanical模块的其它相关文件。 SYS: “SYS”包括了项目中各种系统的子目录(如 Mechanical, FLUENT, CFX等)。每个系统的子目录都

4、包含有特定的求解文件。比如说MECH的子目录有结果文件， ds.dat文件， solve.out文件等。 user_files: 包含输入文件，用户文件等，些可能与项目有关。,DM概述DM是什么？,具有良好的几何建模功能： 具备建立全参数化几何模型的功能 通过草图工具来建立二维草图模型，然后拖拉，延伸、旋转、扫略、蒙皮等三位建模方式来建立三维模型 包括基本体的创建，实体的布尔运算，非参数化曲面的拉伸，实体边的倒角等 具有几何模型修改、修复功能： 具备自动抽取中面，连接共享边界、体包裹、对称、填充等修改功能 具备中面自动延伸，自动清除，自动修补等修复功能 具有几何模型编辑功能：具备镜像，复制，移

5、动，缩放，简化，缝合等实体操作功能，并具备布尔运算和表面删除功能 具有设置梁单元横截面属性功能，并具备自定义横截面库和自定义截面 未来取代GAMBIT及ICEM前处理建模及模型处理功能,启动Design-Modeler,Workbench GUIComponent SystemsGeometry,a,b,RMB,DM 也可以通过点击 CFX/FLUENT来启动 工具箱里的选项可以直接拖动到项目管理界面中或是简单的双击载入,确定单元状态: 无法执行: 丢失上行数据。 需要注意: 可能需要改正本单元或是上行单元。 需要刷新: 上行数据发生改变。需要刷新单元 (更新也会刷新单元)。 需要更新:数据一

6、改变单元的输出也要相应的更新。 最新的。 发生输入变动: 单元是局部时新的，但上行数据发生变化也可能导致其发生改变。,. . . 项目管理,DesignModeler 操作界面介绍,菜单, 工具栏, 下拉式列表,树形窗(包括平面, 特性,操作，几何体等),详细列表窗口,模式标签,状态/信息栏,GRAPHICS (Model View),显示三角 坐标,DesignModeler 操作模式,两种基本的操作模式 Sketching tab (2D) Modeling tab (3D),Mode Tabs,DesignModeler窗口管理,允许用户按需设置个人窗格 移动窗格和调整窗格大小 标签接入

7、 自动隐藏 自动隐藏 窗格是处于 pinned 或 unpinned 状态的 unpinned 的标签未被激活时是不显示的,点击拖动,DesignModeler主菜单,主菜单: File: 基本的文件操作 Create: 创建3D图形和修改工具 Concept: 修改线和曲面体的工具 Tools: 整体建模,参数管理，程序用户化 View: 修改显示设置 Help: 取得帮助文件,各个主题的细节将在随后部分介绍,DesignModeler工具栏,平面/草图控制,图形控制,文件管理,选择过滤器/工具,只在绘制草图中有效,各个主题的细节将在随后部分介绍,选择模式下，光标会反映出当前的选择过滤器（对

8、应相应的图标）。 邻近选择，会选择当前选择附近所有的面或边。,选择过滤器,用鼠标左键选定确定模型特性 特性选择通过激活一个选择过滤器来完成（也可使用鼠标右键来完成）,新选择,单选/框选,2D 点， 特征点, 3D 顶点,2D边, 模型边缘, 线,面,实体, 曲面体, 流线体,扩展选项,邻近/大批选择, 弹出菜单,插入特征： 在树状窗上右键单击任何特征并选择Insert 允许用户在选择的特征之前插入一新的特征 插入特征将会转到树装结构中被选特征之前去 只有新建模型被再生后，该特征之后的特征才会被激活,Rollback,New Feature,3D特性,通过3D特征操作由2D草图生成3D几何体 3

9、D几何特征的生成（如拉伸或扫掠）包括两个步骤: 选择特征并指定细节 “生成”特征体 常见的特征操作包括: 拉伸 扫掠 旋转 蒙皮 抽面,拉伸,拉伸: 拉伸包括实体， 表面和薄壁特征 为创建表面要先选择“as thin/surface”然后内、外厚度设置为零 激活的草图作为默认的输入，但可以通过在树形目录中选择想要的草图改变输入 详细列表菜单用来设定拉伸深度，方向和布尔操作 点击生成按钮完成特征创建 注意： 前面的部分（特征类型）示例了各种拉伸的范例,创建表面,旋转,旋转: 旋转激活草图创建3D几何体 从细节列表菜单中选择旋转轴 如果在草图中有一条孤立（自由）的线， 它将被作为缺省的旋转轴 旋转

10、方向特性: 正常：按基准对象的正Z方向旋转 反向：按基准对象的负Z方向旋转 双向对称：在两个方向上创建特征。 一组角度运用到两个方向 双向不对称：在两个方向上创建特征。每一个方向有自己的角度 单击生成按钮完成特征创建,存在自由线的草图,扫略,扫略: 实体，表面，薄壁特征都可以通过沿一条路径扫掠一个剖面创建 比例和圈数特征可用来创建螺旋扫掠 比例：沿扫掠路径逐渐扩张或收缩 圈数：沿扫掠路径转动剖面 负圈数要求剖面沿与路径相反的方向旋转，正圈数：逆时针旋转 其它要求见文档部分 对齐: 路径相切：沿路径扫掠时自动调整剖面以保证剖面垂直路径 全局：沿路径扫掠时不管路径的形状如何，剖面的方向保持不变 范

11、例,扫略,扫略范例 1:,Sketch1 =扫掠剖面,Sketch2 = 扫略路径,路径切向对齐：剖面保持和路径相切,全部沿轴向对齐：剖面方向保持不变,扫略,比例和圈数限制: 比例：扫掠路径可以是光滑开放链路 圈数：扫掠路径必须光滑 如果扫掠路径是一个闭合的环路，则圈数必须是整数 如果扫掠路径是开放链路，则圈数可以是任意数值 比例和圈数的默认值分别为1.0和0.0,扫略范例 2:,Sketch1 = 扫略剖面,Sketch2 = 扫略路径,扫略细节: 比例= 0.5 圈数 = - 4,蒙皮/放样,蒙皮/放样: 从不同平面上的一系列剖面（轮廓）产生一个与它们拟合的三维几何体（必须选两个或更多的剖

12、面） 剖面可以是一个闭合或开放的环路草图或由表面得到的一个面 所有的剖面必须有同样的边数 不能混杂开放和闭合的剖面 所有的剖面必须是同种类型 草图和面可以通过在图形区域内点击它们的边或点，或者在特征或面树形菜单中点击选取 选取好足够数量的剖面轮廓后， 可以预览选定的剖面和导引多边形 指引多边形是一段灰色的多义线，它用来显示剖面轮廓的顶点如何相互连接的 蒙皮/放样操作非常依赖鼠标右键弹出菜单的选项 范例 . . .,蒙皮/放样,蒙皮/放样范例1: 在三个偏移平面上创建三个5边形剖面 选取好每个剖面后（按住CTRL 键），显示指引多边形 鼠标右键弹出菜单用于指引多边形选项 继续通过所有的剖面,蒙皮

13、/放样,蒙皮/放样范例 1: 加入操作生成3D实体 指引多边形: 在鼠标右键弹出菜单中可以重新排列 排列方向出现差错可能导致出现不可预知的形状,结果,蒙皮/放样,蒙皮/放样重定位: 创建蒙皮/放样或编辑选取对象时可以调整剖面的顺序 高亮待重新排列的剖面，然后点击鼠标右键 从弹出菜单中选择,3D特征细节（拉伸）,在模型中冻结体特征吗?,3D 特征,所有的细节都在这里!,布尔操作,布尔操作,对3D特征可以运用以下5种不同的布尔操作: 添加材料： 该操作总是可用创建材料并合并到激活体中。 切除材料：从激活体上切除材料 切片材料：将冻结体切片。 仅当体全部被冻结时才可用 给表面添加印记：和切片相似，但

14、仅仅分割体上的面，如果需要也可以在边线上增加印记（不创建新体） 加入冻结：和加入材料相似，但新增特征体不被合并到已有的模型中，而是作为冻结体加入 线体不能进行切除，印记和切片操作,如果冻结:,布尔操作,添加材料:,在激活的草图中选择特征和要进行的布尔操作,此处显示Extrude “Add Material”,注意：如果体已经存在，“add”生成的对象会自动合并到几何体中。,布尔操作,去除材料:,已存在的几何体 （为清楚起见以线框图表示） 旋转90度去除材料,激活的草图,旋转轴,布尔操作,印记面: 印记面操作将连续面进行分割（见下图）。这使得在任意位置加入有限元边界条件变得非常方便。,激活待拉伸

15、草图 选imprint face 进行拉伸操作。,布尔操作,添加冻结: 和添加操作相似，但产生的是各个独立的体（或单个冻结体）,拉伸激活草图 添加了冻结体 选 Add Frozen 操作拉伸,布尔操作,切割 (必须所有体被冻结以使用 “Slice material” 操作): 对冻结体切片，将在切片区域留下新的（冻结）体,新冻结体 激活待拉伸草图 选 “Slice Material” 进行拉伸,特征方向,方向:,方向和草图平面有关 有些操作（如切除）会自动改变方向,特征类型,穿过所有类型：将剖面延伸到整个模型 在加料操作中延伸轮廓必须完全和模型相交,草图,特征类型,“到下一个”类型: 在加料操

16、作将延伸轮廓到所遇到的第一个面 在剪切、印记及切片操作中，将轮廓延伸至所遇到的第一个面或体,草图,特征类型,“到面”类型：可以延伸拉伸特征到有一个或多个面形成的边界 对多个轮廓而言要确保每一个轮廓至少有一个面和延伸线相交，否则导致延伸错误 到面”选项不同于 “到下一个”选项。到下一个并不意味着 “到下一个面”，而是 “到下一个块的体（实体或薄片）” “到面”选项可以用于到冻结体的面,草图,特征类型,到表面：除只能选择一个面外，和到面选项类似。 延伸可以由选择面的潜在面与可能游离面来定义（如下所示）。 在这种情况下选择一个单一面，该面的潜在面被用着延伸。 该潜在面必须完全和拉伸后的轮廓相交，否则

17、会报错。,游离面被选为延伸,草图,几何体,几何体外形: CreatePrimitives 通过定义几何外形比如球、圆柱等来快速建立几何体外形 不需要草图 需要基本平面和若干个点或输入方向 输入可用坐标输入或是在已有的几何上选定的方法来定义,几何体,几何体示例: 圆柱 选择基准平面 定义原点 定义轴（定义圆柱高度） 定义半径 生成图形,高级工具,通过 Create 和 Tools 菜单进行高级操作: 冻结 解冻 包围 填充 对称 表面延伸 矩阵 体操作 布尔 切片 面删除 边删除 合并 接合 投影,高级工具,通常3D实体特征操作如下 : 创建3D特征体（例如拉伸特征） 通过布尔操作将特征体和现有

18、模型合并：加入材料，切除材料，表面烙印记 冻结 冻结特征使用户可以控制操作的下一步，就象在特征树中显示的那样，其作用是构造模型历程的隔离器。 以冻结前创建的特征为基准，所创建的体也变成冻结体 在特征树形菜单中，体分支前的冰冻立方体图标表示冻结 在Freeze 特征之后，对任何特征所做的加入、切除、烙印材料操作都将忽略所有的冻结体,冻结范例,高级工具,建模历史： 模型开始于包括两个几何体的导入几何体 加入一个拉伸特征 插入冻结 基于导入几何体，执行第二次拉伸,Frozen,Unfrozen,高级工具,解冻 解冻可以使用户有选择地移除对单个或多个体的冻结（冻结是全局操作） 装配注意事项: 如果从C

19、AD软件包中导入一个装配体，DM将默认装配体是没有冻结的分离零部件 然而接下来的任何3D建模操作将会合并装配体中的任何相互接触的体 这些合并可以用冻结和解冻工具来避免,高级工具,包围: 在体附近创建周围区域以方便模拟场区域 CFD、EMAG等 可采用Box, sphere, cylinder 或者用户自定义的形状 Cushion属性允许指定边界范围 (必须大于 0) 可以选择给所有体或者选中的目标使用围场 合并属性允许多体部件自动创建 确保原始部件和场域在网格划分时节点匹配,高级工具,示例：,包围体的剖分视图,电路板模型,用块体创建的包围体,高级工具,填充: 创建填充内部空隙如孔洞的冻结体 对

20、激活或冻结体均可进行操作 仅对实体进行操作 在CFD应用中创建流动区域很有用,两种填充方法 通过孔洞 通过覆盖,高级工具,模拟图示给油阀组内部流动区域,选中37个所需的内部表面，点击Generate插入填充,示例: 孔洞填充,高级工具,挖孔填充实例 (续):,填充结果是一个冻结(可划分网格的)体,现在被分开的内部区域可在Mesher中进行网格划分,高级工具,例: 覆盖填充,目标是模拟图示空心管的内部(流动区域),步骤: 创建表面并封闭管道两端。 UseConceptSurfaces from Edges创建端部表面 用Fill by Caps创建内部流动区域,高级工具,1,2,3,范例：覆盖填

21、充 (续),闭合的表面端部,高级工具,1,2,范例：覆盖填充 (续),建成内部流体,高级工具,表面延伸: 在所选边上创建表面延伸 Tools Surface Extension 延伸可以是延伸固定值或延伸到选定面表面下一几何特征 范例:,薄壁实体模型,薄壁实体模型被转换成中面模型后，结果在2个零件的交界处产生了一个沟,延伸圆环边闭合沟,高级工具,面删除 Create Face Delete: 通过删除模型中的面，从而删除特征如倒圆和切除等特征然后治愈“伤口” 如果不能确定合适的延伸，该特征将报告一个错误，表明它不能弥补缺口 选择复原类型：自动，自然修复，补片法或不复原（见下页）,“面删除”后没

22、有圆角，空腔或孔,范例 (删除圆角和孔特征):,高级工具,复原选项:,选择待删除的面,查看文档获取更多细节,高级工具,切片特征 Create Slice : 当模型完全由冰冻体组成时，才可以使用切片 切片有四个选项: 切掉面：在模型中选择表面，DM将这些表面切开，然后就可以用这些切开的面创建一个分离体。 切掉边:在模型中选择边，DM将这些边切开，然后就可以用这些切开的边创建一个分离体。 用面切片: 选定一个面来切分体,原始几何体， 一个实体,待切片的2个圆角,结果是3个实体， 每个圆角体成为实体区域,高级工具,对称特征 Tools Symmetry : 使用切片创建对称模型。 可定义最多3个对

23、称平面。 保留每个平面的正半轴的材料，切除负半轴的材料,示例: 单平面和双平面对称,体操作,体操作: 可以用11种不同的选项对体进行操作（并非所有的操作一直可用）： 体操作可用于任何类型的体（激活的或冻结的）。 附着在选定体上的面或边上的特征点，不受体操作影响 在明细栏中选择体和平面 选项包括: 镜像、移动、删除、缩放、缝合、简化、转换、 旋转、切分材料、切除材料、表面印记 接下来逐一叙述.,体操作,镜像: 选择体和镜像平面。 DM在镜像面上创建选定原始体的镜像。 镜像的激活体将和原激活模型合并。 镜像的冻结体不能合并。 镜像平面默认为最初的激活面。 示例：这里选定的表面为镜像平面。,体操作,

24、移动: 用户要选择体和两个平面：一个源平面和一个目标平面。 DesignModeler将选定的体从源平面转移到目标平面中。 这对对齐导入的或链接的体特别有用。 示例: 两种导入体（一个盒子和一个盖子）没有对准。 有可能它们是用两种不同的坐标系从CAD系统中分别导出的。 用“Move”体操作可以解决这个问题。,2,1,1,2,体操作,删除: 从模型中删除选定的体。 缩放: 先选定进行缩放的体，然后通过Scale Origin特性选择缩放原点。 这种特性是一个有三种选项的组合框: 全局坐标系原点：用全局坐标系统的原点。 体质心：每个体在它的质心按比例缩放。 点： 以用户选定的指定点（2D草图点，3

25、D顶高点或点特征）作为缩放原点。,体操作,切除材料: 从模型激活体中选择用来切除材料的体。 体操作的切除材料选项和基本特征中的切除材料操作一样。 范例: 从块中切除选定的体形成一个模具:,切除后,体操作,印记面: 体操作的印记面选项和基本操作中的印记面操作一样。 当模型中存在激活体时才能对该选项进行操作。 在这个例子中，选定的体用来在块的表面烙印记:,After the Face Imprint,体操作,切片: 切片在一个完全冻结的模型上才能操作。 体的切片材料选项和基本操作中的切片操作一样。 仅当模型中的所有体冻结时才能操作选项。 切片操作示例：选定飞机体在块上作切片。,体操作,缝合: 选择

26、曲面体进行缝合操作，DM会在共同边上缝合曲面（在给定的公差内）。 选项: 创建实体：缝合曲面，从闭合曲面创建实体。 公差：正常，宽松或用户定义 用户公差：用于缝合操作的尺寸 范例: . . .,使用两个草图创建两个面体,使用缝合操作后, 两个面体合为一个面体,布尔操作,简化: 可使用几何和/或拓扑简化: 几何：尽可能简化曲面和曲线以形成适合分析的几何体（默认值=yes）。 拓扑：尽可能移除多余的面，边和顶点（默认值=yes）。,最初模型包含非均匀曲面体,简化操作将非均匀曲面变成平面，合并曲面以形成单一的圆锥体,体操作,转换: 选择要在指定方向上转换的体 方向说明: 选择:指定沿某选择方向上的间

27、距 坐标: 指定x，y，z轴上的偏移,布尔操作,旋转: 选择绕一指定轴和一定角度旋转的体 轴说明： 选择：指定沿某选择方向上的间距 分量：指定矢量的x，y，z分量,创建场域几何体,包围: 在体附近创建周围区域以方便模拟场区域 CFD、EMAG等 可采用Box, sphere, cylinder 或者用户自定义的形状 Cushion属性允许指定边界范围 (必须大于 0) 可以选择给所有体或者选中的目标使用围场 合并属性允许多体部件自动创建 确保原始部件和场域在网格划分时节点匹配,创建场域几何体,示例:,场域的剖面图,电路板模型,用box选项创建围场,创建场域几何体,填充: 创建填充内部空隙如孔洞

28、的冻结体 对激活或冻结体均可进行操作 仅对实体进行操作 在CFD应用中创建流动区域很有用,两种填充方法 通过孔洞 通过覆盖,创建场域几何体,示例: 孔洞填充,模拟图示给油阀组内部流动区域,选中37个所需的内部表面，点击Generate插入填充,创建场域几何体,挖孔填充实例 (续):,填充结果是一个冻结(可划分网格的)体,现在被分开的内部区域可在Mesher中进行网格划分,创建场域几何体,例: 覆盖填充,目标是模拟图示空心管的内部(流动区域),步骤: 创建表面并封闭管道两端. UseConceptSurfaces from Edges创建端部表面 用Fill by Caps创建内部流动区域,创建

29、场域几何体,示例：覆盖填充 (续),1,2,3,封闭端表面,创建场域几何体,示例：覆盖填充 (续),创建内部流动体,1,2,目录,尺寸参考 提升参数 提升参考尺寸 提升特征尺寸 参数管理 从动/从属参数 辅助变量 参数函数,参考尺寸,创建草图和特征后，它们的性能由“dimension references”控制,参考尺寸,参数尺寸可升级为设计参数: 允许参数数据交换。 使DM模型更灵活的工作。 是采用优化技术的一个关键组成部分。 可转移到 Mechanical中,在详细对话框中, 点击将参考尺寸提升为设计变量“D”。 使用默认的名称或指定一个更有意义的名称 (不能由空格或下划线)。 注意，详细

30、信息窗口中该值已不可编辑。,提升参数,注：不能撤销固定CAD参数的提升。,尺寸参数: 默认草图尺寸名表示了其相关平面和具体尺寸。 句法是 “Plane_参考.Dimension_类型_与_编号”。 例: 下例中, 参数的缺省名为 “Plane4.D3”。 Plane4: 显示尺度所在的平面。 D3: 显示具体的尺寸是 Diameter number 3。 它很容易修改。,提升参考尺寸,提升特征尺寸,特征尺寸: 默认特征尺寸名表示操作及参考尺寸编号 (“FD” 表示特征尺寸)。 使用语法是 “操作_类型.Feature_Dimension_编号”。 下例中默认参数名为 “Extrude6.FD1

31、”。 这个名称包含2方面信息: Extrude6: 表明参考变量由第六挤压创建。 FD1:表明挤压的参数值为1 (深度),指定参数后DM使用参数管理对参数起作用。 点击GUI中的“参数”按钮显示参数管理工具条。,参数管理,参数管理,参数管理窗口显示3个选项允许访问特定参数工具条:,设计参数选项: 没个设计参数在这里列出 这里对参数值进行审查和修改 用 #添加参数定义的注释,参数/尺寸分配选项卡: 列出一系列“左边右边”的分配(等式) ,用给定的设计参数来驱动模型尺寸 等式左边是 某个平面/草图或特征尺寸的提法或是一个辅助变量的提法 等式右边是一个任意+, -, *和 /的表达式，包含括号，参考设计参数(这里的使用语法是用作为前置语) 和特征尺寸，还有常数或者辅助变量, 可使用 表示指数，用 % 表示系数 (x/y的余数 ) 可使用函数(后面讨论) 。,参数管理,参数管理,DM对等式右边进行评价，用结果驱动左边等式的尺寸。 设计参数前面都有。 #后可添加注释 。 例 (由前一页): Plane4.FD2 = plane_distance 表明一个名为“plane_distance”的参数值被定义为Plane4 到XY平面的偏离值。 添加一个注释样本到参数分配。,从动/从属参数,从动参数是以驱动设计参数值为基础取值的