中南大学ANSYS教程2-ANSYS实体建模[沐风书苑]

1、第2章 ANSYS实体建模中南大学 设定工作目录的目的：使ANSYS软件操作所产生的所有文件都 存放在此目录下，确保不同问题分析所产生的文件不会有被覆盖的 危险。因此建议不同的分析用不同的工作目录，而不使用缺省目录 （即系统所在的根目录）。 进入ANSYS软件后，工作目录的设置方式有两种： Command方式：/CWD GUI方式： Utility Menu File|Change Directory 2.1 设定工作目录 一个典型的ANSYS分析过程可以分为3个步骤：（1）建立模型； （2）加载并求解；（3）查看分析结果。建立模型在这个分析过程 中所花费的时间远远多于其它过程。首先必须指定作

2、业名和分析标 题，然后使用PREP7（预处理器）定义单元类型、单元实常数、材 料特性和几何模型。 第2章 ANSYS实体建模中南大学 2.2 指定作业名和分析标题 该项工作与设定工作目录一样，不是进行一个ANSYS分析过程 必须的，但ANSYS推荐使用作业名和分析标题。 1.定义作业名 作业名被用来识别ANSYS作业。当为某个分析定义了作业名后， 作业名就成为分析过程所产生的所有文件名的第一部分 （Jobname）。如果未指定作业名，所有文件的作业名默认为file。 在进入ANSYS软件后，可按下面的方式改变作业名 Command方式：/FILNAME GUI方式： Utility Menu

3、File|Change Jobname 需要注意的是：设置作业名仅在Begin level才有效（开始级，此时 ANSYS不处于任何一个处理器中），且新的作业名只适用于更名后 打开的文件。在更名前打开的文件，如记录文件、错误信息文件等 仍然是原来的作业名。如果想新指定的作业名重新建立这些文件， 第2章 ANSYS实体建模中南大学 2.3 定义图形界面过滤参数 可以将change jobname对话框中New log and error files复选框选 中。 2. 定义分析标题 Command方式：/TITLE GUI方式：Utility MenuFile|Change Title ANSY

4、S将在所有的图形显示、所有求解输出中包含该标题。 为了得到一个相对简洁的分析菜单，可以过滤掉与当前所要进行的 分析类型无关的选项和菜单项。 Command方式：KEYW或/PMETH GUI方式：Main MenuPreferences 第2章 ANSYS实体建模中南大学 2.4 ANSYS的单位制 ANSYS软件并没有为分析指定系统单位，在结构分析中，可以 使用任何一套自封闭的单位制（所谓自封闭是指这些单位量纲之间 可以互相推导得出），只要保证输入的所有数据的单位都是正在使 用的同一套单位制里的单位即可。 ANSYS提供的/UNITS命令可以设定系统的单位制系统，但这项 设定只有当ANSYS

5、与其它系统比如CAD系统交换数据时才可用到 （表示数据交换的比例关系），对于ANSYS本身的结果数据和模型 数据没有任何影响。例如：ANSYS系统中建立了实体模型AXIS1， PROE中建立了实体AXIS2，ANSYS中设定的单位制系统只影响将 AXIS2转换到ANSYS中的效果，而不影响AXIS1。 第2章 ANSYS实体建模中南大学 ANSYS单元库中提供了超过150种的不同单元类型，每种单元 类型有一个特定的编号和一个标示单元类型的前缀，如BEAM4（4 号梁单元），PLANE82（82号板单元），SOLID95（95号实体单 元）。 单元类型决定了单元的： （1）结点数和自由度；（2）

6、单元位于二 维空间还是三维空间。 定义途径：必须在通用处理器PREP7（预处理器）中定义单元类型。 Command方式：ET GUI方式：Main MenuPreprocessor|Element Type|Add/Edit/Delete 定义了单元类型后，ANSYS会自动生成一个与此单元类型对应的单 元类型参考号，如果模型中定义了多种单元类型，则与这些单元类 2.5 定义单元类型 第2章 ANSYS实体建模中南大学 型相对应的类型参考号组成的表称为单元类型表。在创建实际单元 时（直接创建单元或者划分网格），需要从单元类型表中为其分配 一个类型参考号以选择对应的单元类型生成有限元模型。 此处列

7、出已经定义的单元类型 第2章 ANSYS实体建模中南大学 单元类型参考号 单元类别 单元编号名 新添加的两个单元类型： PLANE42:4结点四边形单元 PLANE2：6结点三角形单元 注：beam:梁单元；Link:杆单元； Solid:实体单元；Pipe:管单元； Shell：壳单元 第2章 ANSYS实体建模中南大学 许多单元有一些另外的选项（KEYOPTs），这些项用于控制单 元刚度矩阵的生成、单元的输出和单元坐标系的选择等。 KEYOPTs可以在定义单元类型时指定(对话框中的Options选项)。 2.6 定义单元实常数 单元实常数是依赖单元类型的单元特性，并不是所有的单元类 型都需

8、要实常数，同一类型的不同单元可以有不同的实常数值。例 如二维梁单元BEAM3的实常数：面积(AREA)、惯性矩(IZZ)、高度 (HEIGHT)、剪切变形常数(SHERZ)、初始应变（ISTRAN）和单位 长度质量(ADDMAS)等。 对应于特定单元类型，每组实常数有一个参考号，与每组实常 数对应的参考号组成的表称为实常数表。在创建单元（直接创建单 元或者划分网格）时，可以为将要创建的单元分配实常数号。在分 配实常数号时，要注意实常数参考号和要创建单元的单元类型参考 号的对应性，这种对应性是由使用者自己保证的，否则在划分网格 时将会报错或出现不可预知的错误。 第2章 ANSYS实体建模中南大学

9、 定义途径： Command:/R Main Menu：Preprocessor|Real Constants|Add/Edit/Delete 2.7 定义材料属性 绝大多数单元类型都需要材料属性。根据应用的不同，材料属性可 以有如下几种： 线性或者非线性； 弹性（各向同性、正交异性）或非弹性； 不随温度变化或者随温度变化； 像单元类型和单元实常数一样，每一组材料属性也有一个材料属性 参考号。与材料属性组对应的材料属性参考号表称为材料属性表。 在一个分析中，可能有多个材料属性组（对应模型中的多种材料）。 第2章 ANSYS实体建模中南大学 在创建单元时可以使用相关命令通过材料属性参考号来为单元

10、分配 其采用的材料属性组。 定义材料属性： Command：MP GUI:Main MenuPreprocessor|Material Props|Material Models 第2章 ANSYS实体建模中南大学 第2章 ANSYS实体建模中南大学 弹性模量 泊松比 2.8 实体建模基础 一旦定义了材料特性和单元特性后，下一步工作是建立能够恰当 描述模型几何性质的实体网格模型。模型的建立方法： （1）直接 生成法；（2）实体建模网格划分 第2章 ANSYS实体建模中南大学 1. 模型简化：建立有限元模型时，对于结构形式复杂，而对于要 分析的问题来讲又不是很关键的局部位置，在建立几何模型时 可

11、以根据情况对其进行简化，以便降低建模的难度。 2. 建模方法选择 （1）直接生成方法必须直接确定每个结点的位置，以及每个单元 的大小、形状和连接关系，工作量大。直接生成法适用于小型 简单模型。缺点是改变网格和模型十分困难，易出错，当模型 复杂时，直接生成法叫人无法忍受。 （2）实体网格建模法是先生成几何模型，再进行网格划分，相 对来说容易些，适用于庞大而复杂的模型，特别是三维实体模 型，它比直接生成法更加有效和通用，是一般建模的首选方法。 其优点是便于几何上的改进和单元类型的改变，容易实现有限 元模型的生成。 2.8.1 建模原则与方法选择 第2章 ANSYS实体建模中南大学 3. 实体建模中

12、几何模型的生成方法 对于不太复杂的模型，可以直接ANSYS的实体建模工具完成。 Main MenuPreprocessor|Modeling 如果模型过于复杂，可以考虑在专用的CAD中建立几何模型，然 后通过ANSYS提供的接口导入模型。 导入方法：Utility MenuFile|Import ANSYS支持的接口通常包括以下类型： IGES、CATIA、Pro/E、UG、SAT、PARA、IDEAS 在不同的分析阶段，ANSYS将用到多种不同的坐标系。 总体和局部坐标系：用来定位几何形状参数的空间位置； 显示坐标系：用于几何形状参数的列表和显示； 2.8.2 坐标系 第2章 ANSYS实体

13、建模中南大学 节点坐标系：定义每个节点的自由度方向和节点结果数据的方向； 单元坐标系：确定材料特性主轴和单元结果数据的方向； 结果坐标系：用来列表、显示结点或单元结果 1.总体坐标系 总体坐标系和局部坐标系是用来定位几何体。默认情况下，建 模操作时使用的坐标系是总体笛卡儿坐标系。但是很多情况下，采 用其它坐标表达形式往往会更加方便，比如旋转模型时需要用到柱 坐标表达形式。总体坐标系是一个绝对的参考系。ANSYS提供了3 种坐标表达形式：笛卡儿坐标、柱坐标和球坐标。所有这3种坐标 系都是右手法则，且有相同的原点，它们由其参考号识别：0笛 卡儿坐标系；1柱坐标系；2球坐标系。 ANSYS引用坐标值

14、总是采用固定的方式：X轴、Y轴和Z轴，而 不管实际激活的坐标形式，因此在不同的坐标系下，X轴、Y轴，Z 轴代表的意义也不同： 第2章 ANSYS实体建模中南大学 笛卡儿坐标形式：X轴、Y轴、Z轴分别代表其原始意义； 柱坐标形式： X轴、Y轴、Z轴分别代表径向R、周向和周向Z； 球坐标形式： X轴、Y轴、Z轴分别代表分别代表R、 和 2.局部坐标系 在许多情况下由于特定的用途需要建立各种各样的局部坐标系。 其原点可能与总体坐标系有一定的偏移，其坐标轴也可能与总体坐 标系有一定的转角。它也有笛卡儿坐标、柱坐标和球坐标3种形式。 总体坐标系和局部坐标系也是构建其它坐标系（结点坐标系、单元 坐标系等）

15、的基础。局部坐标系总是以总体坐标系为参照建立的， 而不是以当前激活的局部坐标系为参照。 （1）局部坐标系的创建 在指定位置定义局部坐标系:指定原点及X，Y，Z轴的旋转角 COMMAND方式：LOCAL 第2章 ANSYS实体建模中南大学 GUI方式:Utility Menu WorkPlane | Local Coordinate Systems | Create Local CS|At Specified Loc 新建立的局部坐标系的 识别号，必须大于10 原点选取对话框在指定位置创建局部坐标系对话框 右手法则 第2章 ANSYS实体建模中南大学 通过已有3个结点定义局部坐标系 Comman

16、d方式：CS GUI方式： Utility Menu WorkPlane | Local Coordinate Systems | Create Local CS|By 3 Nodes 坐标系的确定方法如下： 第1个选取的结点将成为坐标系的原点； 第1个结点第2个结点的方向为X轴； 三个结点构成的平面为XY面，Y轴为此平面垂直于X轴方向，且由 第3个结点的位置确定Y轴的正向 根据右手法则确定Z轴； 注：通过这种方式所创建的局部坐标系与结点选取顺序有关， 第2章 ANSYS实体建模中南大学 通过已有3个关键点定义局部坐标系 Command方式：CSKP GUI方式： Utility Menu W

17、orkPlane | Local Coordinate Systems | Create Local CS|By 3 Keypoints 此方式与By 3 nodes建立局部坐标系原理相同 在当前工作平面定义局部坐标系 Command方式：CSWPLA GUI方式： Utility Menu WorkPlane | Local Coordinate Systems | Create Local CS|At WP Origin 这种方式建立的局部坐标系的各个坐标轴和工作平面的各个轴重合， 只需指定使用何种类型坐标系即可。 （2）删除局部坐标系 Command方式：CSDELE GUI方式： Ut

18、ility Menu WorkPlane | Local Coordinate Systems | Delete Local CS 第2章 ANSYS实体建模中南大学 (3)局部坐标系的激活 可以通过定义任意多个局部坐标系，但某一时刻只能有一个局部坐 标系被激活（模型操作中，输入的坐标值是以激活坐标系为参照 的）。ANSYS初始默认的激活坐标系是总体笛卡儿坐标系。每当用 户定义一个新的局部坐标系时，这个新的坐标系就会被自动激活。 激活坐标系的方法如下： Command方式：CSYS GUI方式： Utility Menu WorkPlane | Change Active CS to | Gl

19、obal Cartesian 或Global Cylindrical 或Global Spherical 或Specified Coord Sys 或Work plane 第2章 ANSYS实体建模中南大学 3. 显示坐标系 在默认情况下，即使在其它坐标系中定义的结点和关键点，其列表 显示输出的坐标值也是它们的总体笛卡儿坐标值。虽然可以改变显 示坐标系，但一般不建议。 4. 结点坐标系 结点坐标系用于定义结点自由度的方向。每个结点都有自己的 结点坐标系，默认情况下，它总是平行于总体笛卡儿坐标系（结点 坐标系与定义结点激活的坐标系无关）。但很多情况下需要改变结 点坐标系（如斜约束）。变换结点坐标

20、系的方法略 5.单元坐标系 每个单元都有自己的坐标系，单元坐标系用于规定正交材料特 性的方向、面压力的方向和结果（如应力和应变）的输出方向。二 维和三维实体的单元坐标系总是平行于总体笛卡儿坐标系。 第2章 ANSYS实体建模中南大学 6. 结果坐标系 在求解过程中，得到的结果数据有位移、应力等。在对结果数 据进行显示、列表和单元数据存储时，这些数据通常先被变换到激 活的结果坐标系（默认为总体坐标系）下，然后再输出。可以将激 活结果坐标系切换到总体坐标系或自定义的局部坐标系以及求解用 坐标系（如结点和单元坐标系）。 Command方式：RSYS GUI方式：Main MenuGeneral Po

21、stproc | Options for Output GUI方式： Main MenuList |Results |Options 第2章 ANSYS实体建模中南大学 工作平面是一个无限的平面，有原点、二维坐标系(用WX和WY轴表示， 并用WZ表示工作平面的方向)等，它只是建模的辅助工具，在建立几何模型 时，体素一般只能在当前工作平面内创建。工作平面是与坐标系独立存在的， 除非打开了工作平面轨迹跟踪。 进入ANSYS时，有一个默认的工作平面，即总体笛卡儿坐标系的XY平 面。工作平面可以被移动和旋转。（用立方体来演示工作平面的建立、平移用立方体来演示工作平面的建立、平移 与旋转与旋转） 2.8

22、.3 工作平面 第2章 ANSYS实体建模中南大学 工作平面控制 移动工作平面坐标系设置 第2章 ANSYS实体建模中南大学 1.显示工作平面 【Utility】WorkPlane|Display Working Plane 坐标轴已设置成关闭 2.8.3.1 工作平面显示、状态查询与选项设置 第2章 ANSYS实体建模中南大学 2. 显示工作平面的状态 【Utility】WorkPlane|Show WP Status 坐标轴已设置成关闭 第2章 ANSYS实体建模中南大学 3. 设置工作平面的状态 【Utility】WorkPlane| WP Settings 坐标系的选项面板坐标系的选项

23、面板 栅格与轴的选项面板栅格与轴的选项面板 捕捉设置面板捕捉设置面板 栅格调整控制面板栅格调整控制面板 执行按钮执行按钮 tolerance:工作 平面恢复容差, 即给工作平面 一个厚度。 当拾取的图元当拾取的图元 可能不在工作平面可能不在工作平面 上，而是在工作平上，而是在工作平 面的附近，这时通面的附近，这时通 过指定恢复容差，过指定恢复容差， 在容差内的图元将在容差内的图元将 认为是在工作平面认为是在工作平面 上的。上的。 第2章 ANSYS实体建模中南大学 2.8.3.2 工作平面的位置调整 为方便建模，有时需要对已创建的工作平面进行位置、方位 的调整。方式如下3大种： 增量动态调整方

24、式增量动态调整方式 平移调整方式平移调整方式 对齐调整方式对齐调整方式 第2章 ANSYS实体建模中南大学 1. 增量动态调整方式 平移控制按钮板 旋转控制按钮板 执行按钮 动态交互模式 旋转角度增量文本框 旋转角度增量滚动条 相对当前工作平面的 平移坐标增量文本框 平移坐标增量滚动条 这种方式，可以动态地实现 工作平面的平移与旋转，是 经常使用的方式之一。 第2章 ANSYS实体建模中南大学 2. 平移调整方式 平移意味着工作平面在调整的过程种相对原位置不作旋转，因此， 调整后的工作平面WX轴、WY轴、WZ轴取向均不变。 多个关键点的形心作为 工作平面的原点 多个节点的形心作为工 作平面的原

25、点 输入的多个位置点的形心作为工作平面的原点。注 这种方式最好用键盘输入点的坐标。因为鼠标只能 点选工作平面上的位置点 第2章 ANSYS实体建模中南大学 3. 对齐调整方式 这种方式可以直观地实现工作平面的平移与旋转，工作平面的 原点、WX轴、XY面、WY轴直接给定，自动完成了方位调整，是 常用的方法之一。 第2章 ANSYS实体建模中南大学 Keypoints ：在图形窗口中指定3个关键点定义一个工作平 面（三点的给定顺序依次定义了工作平面的原点，X轴，XY平面) Nodes ：在图形窗口中指定三个关键点定义一个工作平面 （原点，X轴，XY平面) XYZ Location:在图形窗口指定三

26、个点定义一个工作平面（原 点，X轴，XY平面) Plane Normal to Line:通过选择一条直线作为XY平面的法向决 定XY平面，再输入线长比例确定工作平面的原点 第2章 ANSYS实体建模中南大学 实体建模有两种思路：自底向上构造模型和自顶向下构造 模型 1.二者的区别与联系 自底向上的建模方法是指在构造几何模型时首先定义几何 模型中最低级的图元即关键点，然后再利用这些关键点定义较 高级的图元（即线、面、体）。自底向上构造的模型是在当前 激活的坐标系内定义的。 自顶向下的建模方法是指一开始就通过较高级的的图元来 构造模型，即通过汇集线、面、体等几何体素的方法来构造模 型。当生成一种

27、体素时，ANSYS软件自动生成所有从属于该 体素的低级图元。应该注意的是几何体素是在工作平面上创建 的，因此每一时刻都要清楚地知道当前工作平面的状态。 2.9 实体建模技术 第2章 ANSYS实体建模中南大学 联系：这两种方法可以根据需要组合使用。对于建立的 实体模型还可以通过布尔运算对其进行操作以生成更为复杂 的形体。 注意事项： （1）建模之初，必须考虑建立的模型能否生建模之初，必须考虑建立的模型能否生 成有限元网格以及能否得到较好的有限元网格成有限元网格以及能否得到较好的有限元网格。实体建模时 特别要注意的是截面有变化的地方以及各个形体的交界面。 （2）在自底向上构造模型时可以不必总是按

28、照点生成线、在自底向上构造模型时可以不必总是按照点生成线、 线生成面、面生成体这样严格的顺序生成高级图元，可以直线生成面、面生成体这样严格的顺序生成高级图元，可以直 接通过作为顶点的关键点来定义面和体，中间的图元可以在接通过作为顶点的关键点来定义面和体，中间的图元可以在 需要时自动生成需要时自动生成。例如定义一个长方体可用它的8个顶点 （关键点（来定义，ANSYS软件会自动地生成该长方体的所 有线和面；（3）在修改模型时，需要知道实体模型和有限在修改模型时，需要知道实体模型和有限 元模型的层次关系元模型的层次关系。不能删除依附于较高级图元上的低级图 元；不能删除已划分了网格的体。但是可以在删除

29、高级图元 的时候连同其低级图元一起删除；（4）若一个实体已施加若一个实体已施加 了了 第2章 ANSYS实体建模中南大学 了载荷，删除或修改该实体，附加于该实体上的载荷也将被删除了载荷，删除或修改该实体，附加于该实体上的载荷也将被删除。 图元的层次关系如下： 最高级图元：单元（包括单元载荷） 节点（包括节点载荷） 实体（包括实体载荷） 面（包括面载荷） 线（包括线载荷） 最低级图元：关键点（包括点载荷） 无论是使用自底向上还是使用自顶向下的方法，构造的模型均 是由关键点、线、面和体组成。 第2章 ANSYS实体建模中南大学 自底向上的建模方法是在当前激活 的坐标系中，通过低级图元来生成高级 图

30、元，它涉及关键点、线、面和体这种 从低到高的图元。 1.关键点 关键点是在当前激活的坐标系中定义的， 它可以直接定义也可以通过已有的关键 点来生成另外的关键点（许多布尔运算 可以生成关键点）。已经定义的关键点 可以被修改和删除（前提是没有依附于 其它高级图元）。通过左图的命令创建 关键点，通过Klist命令或实用菜单中的 List | Keypoints | .菜单列表显示已定 义的关键点的属性。 创建关键点的命令 2.9.1 自底向上建模技术 第2章 ANSYS实体建模中南大学 2. 线 线也是在当前激活的坐标系内定 义的。并不总是要求明确定义所有的 线，因为ANSYS通过顶点在定义面和 体

31、时，会自动生成相关的线。只有在 生成线单元（如梁单元）或想通过线 来定义面时，才需要明确地定义线。 通过左图的命令创建线。 通过list命令或实用菜单中的List | Lines菜单列表显示已定义的线的属性 （如线编号、组成线的关键点等）。 线也可以被修改和删除。 创建线的命令 第2章 ANSYS实体建模中南大学 3. 面 平面可以表示二维实体（如平板 或轴对称体）。用到面单元（如板单 元）或由面生成体时才需要定义面。 生成面的命令也将自动地生成依附于 该面的线和关键点；同样，面也可以 在定义体时自动生成。 通过左图的命令创建线，通过 Alist命令或实用菜单中的List | Areas 列表

32、显示已定义的面的属性（如面的 编号、组成面的线的编号以及有些面 的面积等）。面也可以被修改和删除， 但只有未进行网格划分且不属于任何 体的面才能被重新定义和删除。 创建面的命令 第2章 ANSYS实体建模中南大学 4. 体 体用于描述三维实 体，仅当需要用到体单 元时才必须建立体。生 成体的方式有多种，可 由顶点定义体，也可以 由边界面定义体，也可 将面沿一定路径拖拉生 成。体生成时将自动生 成其低级图元。 体也可以被修改和 删除，但只有未进行网 格划分的体才能被重新 定义和删除。 创建体的命令 第2章 ANSYS实体建模中南大学 几何体素:组成实体模模型的常用基本体素（如圆柱体、长方体 等）

33、,分为实体体素和面体素。在ANSYS中可用单个命令来创建几 何体素。因为几何体素是高级图元，可不用首先定义任何关键点而 形成，所以称利用体素进行建模为自顶向下建模。几何体素是在工 作平面上生成的。 面体素包括矩形、圆形或环形、正多边形 2.9.2 自顶向下建模技术 创建两个面的倒角 创建正多边形 创建圆面、圆环面 创建矩形面 创建不规则面 第2章 ANSYS实体建模中南大学 实体体素包括长方体、柱体（圆柱和正棱柱）、球体、环体和 锥体。 圆台 圆环 棱柱 第2章 ANSYS实体建模中南大学 应用几何体素（面体素、实体体素）需要注意的问题： 生成的几何体素位于工作面上，方向由工作面坐标系而定，

34、面体素的面积必须大于0； 在有限元模型中，两个相接触的面体素之间或实体体素间 默认不是真正意义上的连接的，而是有一个不连续的“接缝” （此接缝并不真正存在，只是ANSYS处理时会认为此处有 一个缝），必须用诸如相加（add）、合并（Merge）、粘 接（glue）等命令处理一下以消除“接缝”； 在建立圆、圆环等面体素以及圆柱体、球体、锥体等实体 体素时，如果需要指定生成这些几何体素的弧（一般会有两 个弧度输入项），弧从代数值小的角度开始，按正的角度方 向，到代数值大的角度处终止。 第2章 ANSYS实体建模中南大学 自底向上的建模还可以用来创建很多特别的形状，例如弹 簧、齿轮、机翼等，这就需要

35、用到一些特殊的建模方式。下面 介绍几种常用的特殊建模方法。 线、面导角： 复制图元： 镜像图元： 蒙皮生成光滑曲面：通过多条空间引导线（不封闭）生成光 滑面。例如机翼、螺旋桨等 扫掠：由关键点、线、面通过扫掠生成另外的线、面和体。 2.10 特殊建模 第2章 ANSYS实体建模中南大学 创建两条连接直线的导角 Main MenuPreprocessor|Modeling|Create|lines|Line Fillet 注：两条连接线必须在同一个平面内且有公共的关键点注：两条连接线必须在同一个平面内且有公共的关键点 2.10 .1 创建导角 第2章 ANSYS实体建模中南大学 创建两个连接面的

36、导角 Main MenuPreprocessor|Modeling|Create|Areas|Areas Fillet 注：两个面必须有一条公共的边界线注：两个面必须有一条公共的边界线 第2章 ANSYS实体建模中南大学 2.10.2 复制图元 ！提示：旋转拷贝要用柱坐标 对于模型中的重复部分，利用复制命令可以复制相应部分。复制对象可以是 点、线、面、体等几何模型和单元、节点等网格模型。 命令：KGEN 或LGEN或AGEN或VGEN Main MenuPreprocessor|Modeling|Copy 第2章 ANSYS实体建模中南大学 第2章 ANSYS实体建模中南大学 2.10.3 镜

37、像图元 利用坐标轴的对称性，通过对称镜像创建关键点、线、面、体等几何模型 和节点、单元等网格模型。 命令：无 Main Menu Prerocessor|Modeling|Reflect ！镜像只能在笛卡儿坐标系中进行 相对激活坐标系而言 第2章 ANSYS实体建模中南大学 第2章 ANSYS实体建模中南大学 2.10.4 引导线蒙皮生成光滑曲面 当需要创建一些特殊的曲面（例如机翼、螺旋桨等），可以 事先创建曲面上的系列“引导线”，然后再通过蒙皮命令选择所 有引导线生成一个光滑的曲面。 命令：ASKIN Main menuPreprocessor|Modeling|Create|Areas|A

38、rbitary|By Skinning 第2章 ANSYS实体建模中南大学 2.10.5 扫掠 命令：VOFFSET GUI：Main MenuPreproceesor|Modeling|Operate|Extrude| 1. 关键点的扫掠 点的扫掠略 第2章 ANSYS实体建模中南大学 2. 线的扫掠 线的扫掠路径可以是两关键点确定的轴线或直线 线沿直线扫掠 第2章 ANSYS实体建模中南大学 3. 面的扫掠 线的扫掠路径可以是两关键点确定的轴线或直线 面沿8，9关键点的轴线扫掠 面沿直线线扫掠 第2章 ANSYS实体建模中南大学 2.11 图元的显示、编号、选择、移动及删除 2.11.1

39、图元的显示 几何实体模型创建以 后，ANSYS的图形窗口中 默认显示最高级的图元， 可以通过应用菜单中Plot 子菜单下的相关命令，显 示低阶的图元。全部显示 Multi-Plots将显示当前所 有几何模型、有限元模型 和系统信息等，显示内容 可以通过显示控制 PlotCtrls进行调整。 第2章 ANSYS实体建模中南大学 2.11.2 图元的编号 图元在图形窗口显示的时候，可以通过显示控制打开某种类型的图元编 号，将这些图元以不同的颜色和编号显示出来。注：编号一般显示在图元的注：编号一般显示在图元的 中心位置。中心位置。 第2章 ANSYS实体建模中南大学 2.11.3 图元的选择 若需要

40、指定显示图元，可以通过菜单Select|Entities命令完 成。这个操作非常有利于进行复杂分析后查看局部的结果，特 别是在3D建模分析时，往往会有一个体挡住另一个体的情况， 此时这种只显示部分图元的操作就显得非常有用。 图元图元类型选择 图元选择方式 选择集选择集操作方式设定面板 选择集操作按钮 执行按钮 第2章 ANSYS实体建模中南大学 From Full：选择集的初建。从这整个 模型中选择图元新建选择集 Reselect：选择集子选。即从已建立 的选择中，选定其子集图元重新建立选 择集。 Also Select：选择集扩充。即在已有 的选择集的基础上，补选新图元，从而 获得新的选择集

41、实现选择集的扩充。 Unselect:选择集的部分删除，即从已 建立的选择集中去除待输入的选择集。 Select All：选择集为所有区域。 Select None：取消选择集合。 Invert：反选当前选择集。 第2章 ANSYS实体建模中南大学 2.11.4 图元的移动 功能太差，略 第2章 ANSYS实体建模中南大学 2.11.5 图元的删除 删除图元的操作，ANSYS提供了两 种选择。（1）删除指定的图元；（2） 删除指定的图元及其所包含的低阶图元。 注意：不可以直接删除隶属于高阶图元注意：不可以直接删除隶属于高阶图元 的图元，而必须从高阶至低阶删除。的图元，而必须从高阶至低阶删除。

42、Main Menu preprocessor|Modeling|Delete 第2章 ANSYS实体建模中南大学 布尔运算在建模的过程中有着极其重要的作用，只有掌握好布 尔运算强大的功能才能利用ANSYS建模工具随心所欲地建立预期的 模型。 重点提示重点提示：（：（1 1）在默认情况下，布尔操作完成后，输入的原始图）在默认情况下，布尔操作完成后，输入的原始图 元被删除，得到的是新的并且重新编号的图元。通过设置可以改变元被删除，得到的是新的并且重新编号的图元。通过设置可以改变 默认方式。默认方式。 (1) (1) 被删除的图元编号变成被删除的图元编号变成”自由自由“的（这些自由得的（这些自由得

43、编号将附给新创建的图元，从最小的自由编号开始）。编号将附给新创建的图元，从最小的自由编号开始）。 布尔运算设置 Command方式：BOPTN GUI方式：Main MenuPreprocessor | Operate | Booleans|Setting 2.12 布尔运算 第2章 ANSYS实体建模中南大学 是否保留输入图元 布尔运算的公差 第2章 ANSYS实体建模中南大学 （1）交运算：求出两个或多个图元的公共区域形成一个新图元。 （2）两两相交：求出所有初始输入图元中任意两个源图元的公共 区域组成的一个新的图元集。 同类型的 图元求交 不同类型的 图元求交 两两相交 2.12.1 交

44、运算Intersect 第2章 ANSYS实体建模中南大学 加运算：将具有公共部分的多个同类型的图元合并为一个新图 元，不再保留公共部分的边界。形成的新图元是一个单一的整体， 没有接缝（实际上，加运算形成的图元在划分网格时常不如搭接 (Overlapping)。 2.12.2 加运算Add 第2章 ANSYS实体建模中南大学 减运算：从一个图元中去掉另一个图元同样具有的部分。 2.12.3 减运算Subtract 第2章 ANSYS实体建模中南大学 2.12.4 切分运算Divide 切分：顾名思义就是一刀将图元劈成两 半，切分操作中所使用的” 剖切工具 “可以是体、面、线或工作面。其中最 常

45、用的切分方式是被工作平面切分操作。 第2章 ANSYS实体建模中南大学 粘贴：将两个或多个图元连接在一起， 并保留各自的边界。这个操作要求两个 图元的公共部分具有比图元低的维数。 2.12.5 粘接Glue 第2章 ANSYS实体建模中南大学 Overlap（叠分）：将输入的具有 重叠区域的图元划分为相互连接的3块， 其中一块为原两个图元的公共部分，另 外两块分别为原两个图元减去公共部分 剩下的区域。叠分区域必须与原始图元 有相同的维数。加运算生成一个相对复 杂的区域，而叠分操作生成的是多个相 对简单的区域，便于网格划分。 2.12.6 叠分Overlap 4 5 6 3 1 2 3 第2章

46、ANSYS实体建模中南大学 Partition（分解）：分解操作和叠 分(Overlap)的操作类似，它把相交的 两个图元按照两者的公共部分分解成多 个图元的组合。 分解操作要求被分解的两个几何体 有公共部分，并且其公共部分可以切分 两个几何体中的任一一个。 2.12.7 分解运算Partition 第2章 ANSYS实体建模中南大学 2.13 建模实例 本节将通过简单薄板零件、对称类零件、轴类零件、支座类 零件、盘类零件等的建模操作，熟练几何建模技术 第2章 ANSYS实体建模中南大学 2.13.1 建模实例1-简单薄板建模 1.显示工作平面坐标 Utility MenuWorkPlane|

47、Display Working Plane(toggle on) 需要指出的是，单击该条命令后，并不会弹出什么窗口，你所 看到的只是该条命令前面有一个被选中的符号，且在图形区域显示 工作平面坐标系。 如图所示一薄板零件，尺 寸单位为mm，板厚5mm， R44mm。试按照 ANSYS建模方法，建立相 应实体模型。 第2章 ANSYS实体建模中南大学 2. 绘图显示控制设置 Utility MenuPlotCtrls|Numbering 弹出如下对话框。设置如图所示，这样ANSYS就会自动以不同的颜 色区分不同的线、面积图形。 第2章 ANSYS实体建模中南大学 3. 创建两个矩形 Main Me

48、nuPreprocessor|Create|Rectangle|By Dimensions 弹出的对话框如图所示 X1,X2为矩形相对于坐标原点左右两个边的X坐标，Y1,Y2为 矩形相对于坐标原点下上两个边的Y坐标。输入如下数值 X1=0,X2=60;Y1=-10,Y2=10,单击Apply，输入第二个矩形的 坐标数值： X1=40,X2=60;Y1=-10,Y2=30,单击OK 第2章 ANSYS实体建模中南大学 4 . 创建两个外圆 Main MenuPreprocessor|Create|Circle|Solid Circle 创建圆心为(0,0)，半径为10的圆。参数值可以用键盘输入，

49、也可以 用鼠标移动得到。单击OK关闭该对话框 移动工作平面，创建第二个外圆 Utility MenuWorkPlane|Offset WP to Keypoints 弹出对话框后，分别选取右侧矩形底边左右两个点作为关键点，单 击OK按钮，则工作平面（极坐标）移动到了以所取关键点连线的 中点为原点的平面上。 Main MenuPreprocessor|Create|Circle|Solid Circle 创建圆心为（0，0），半径为10 的圆，单击OK关闭对话框。创 建的图形如图所示。单击Toolbar上的SAVE_DB存盘。如下图所 示。 第2章 ANSYS实体建模中南大学 5. 将面积和在一

50、起 Main Menu Preprocessor|Operate|Add|Areas 选择pick all，将面积和在一起。如上图所示。 第2章 ANSYS实体建模中南大学 6.创建补丁面积并把它们和在一起 （1）Utility MenuPlot|Line 显示线，并调整大小。 （2）线导角 Main MenuPreprocessor|Create|Line Fillet 弹出Line Fillet对话框，将两条线的标号输入L17、L8（或鼠标选 择），并设置半径4，单击OK关闭对话框 （3）创建补丁面积 Main MenuPreprocessor|Create|Arbitray|By Lin

51、es 用鼠标选择三条线L1,L4,L5，单击OK关闭对话框。 （4）整合面积 Main MenuPreprocessor|Operate|Add|Areas 选择Pick All，单击OK。关闭对话框并进行存盘。 第2章 ANSYS实体建模中南大学 7. 创建两个小圆孔 （1）Main MenuPreprocessor|Create|Circle|Solid Circle创建一 个圆心在（0，0），半径为4 的小圆孔，即右下方圆 （2） Utility Menu Work Plane|Offset WP to|global origin （3）Main MenuPreprocessor|Cre

52、ate|Circle|Solid Circle创建一 个圆心在（0，0），半径为4 的小圆孔，即左边圆 （4）从支架中减去两个小圆孔，保存数据 Main MenuPreprocessor | Operate|Subtract|Areas 选取支架为基体(base area from which to subtract)，单击Apply;选 取两个小圆孔作为被减去部分(areas to be subtracted)，单击OK按 钮。 第2章 ANSYS实体建模中南大学 结果如左图所示。 8. 存盘 Utility MenuFile|save as 输入MODEL01.DB为文件名，单击OK关闭对

53、话框，建模完成。 第2章 ANSYS实体建模中南大学 2.13.2 建模实例2：对称图形建模 如图所示汽车连杆的几何图形，未注圆角R0.25 0.6 第2章 ANSYS实体建模中南大学 1.定义工作文件名和工作标题分别为：CON_ROD，The Model of Connect-rod 2.生成连杆左端两个圆环面 Main Menu.|Circle|By Dimension 分别输入：RAD11.4,RAD2=1,THEAT1=0,THEAT2=180,单 击Apply，又在对话框中输入：THEAT145，单击OK 第2章 ANSYS实体建模中南大学 3. 生成连杆左端两个矩形 Main Me

54、nu.|Areas|Rectangle|By Dimension 分别输入：X1-0.3,X2=0.3,Y1=1.2,Y2=1.8，单击Apply，又 在对话框中输入： X1-1.8,X2=-1.2,Y1=0,Y2=0.3 ,单击OK 4. 生成连杆右端圆环面 （1）平移工作平面 第2章 ANSYS实体建模中南大学 Utility Menu Workplane|Offset WP to|XYZ Location 在对话框输入行中输入6.5，并按回车键确认，单击OK （2）生成圆环面 Main Menu.|Circle|By Dimension 分别输入：RAD10.7,RAD2=0.4,THEAT1=0,THEAT2=180, 单击Apply，又在对话框中输入：THEAT2135，