Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件

1、 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 1本章的主要内容：本章的主要内容： 基本概念基本概念坐标系坐标系拾取拾取 建模方法和技巧建模方法和技巧创建点、线、面、体创建点、线、面、体操作（布尔操作、拖拉、复制操作（布尔操作、拖拉、复制）“选择选择”操作、定义组件操作、定义组件 模型导入模型导入 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 2建模方法和技巧建模方法和技巧 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 3建模方法 有限元模型的建立方法可分为： 直接法直接法 直接根据机械结构的几何外型建立节点和单元，因此直直接根据机械结构的几何外型建立节点和单元，因此直接法只适应于

2、简单的机械结构系统。接法只适应于简单的机械结构系统。 间接法间接法 适用于适用于具有复杂几何外型、具有复杂几何外型、节点及单元数目较多的机械节点及单元数目较多的机械结构系统。该方法通过点、线、面、体，先建立实体模型，结构系统。该方法通过点、线、面、体，先建立实体模型，再进行网格划分，以完成有限元模型的建立。再进行网格划分，以完成有限元模型的建立。 本章只介绍本章只介绍间接法间接法即实体建模。即实体建模。 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 4 间接法间接法利用利用ANSYS建模功能进行建模建模功能进行建模 方便进行参数化的建模方便进行参数化的建模外部模型导入外部模型导入 方便快捷

3、方便快捷 不方便进行参数化建模不方便进行参数化建模 需要购买外部接口需要购买外部接口 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 5线和关键点 实体建模实体建模是是建立实体模型的过程建立实体模型的过程. . 首先回顾前面的一些定义：首先回顾前面的一些定义：一个实体模型由基本要素组成。一个实体模型由基本要素组成。 体，面，线，关键点体，面，线，关键点体由面围成，面由线组成体由面围成，面由线组成, ,线由关键点组成。线由关键点组成。实体的层次由低到高实体的层次由低到高: : 关键点关键点 线线 面。面。 如果高一级的实体存在，则依附它的低级实如果高一级的实体存在，则依附它的低级实体不能删除。

4、体不能删除。 另外，只由面及面以下层次组成的实体，另外，只由面及面以下层次组成的实体，如壳或二维平面模型，在如壳或二维平面模型，在ANSYS中仍称中仍称为实体。为实体。体面关键点线面体 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 6 建立实体模型可以通过两个途径建立实体模型可以通过两个途径: :由上而下由上而下由下而上由下而上 由上而下建模：首先定义体（或面），然后对这些体由上而下建模：首先定义体（或面），然后对这些体或面按一定规则组合得到最终需要的形状。或面按一定规则组合得到最终需要的形状。加 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 7 由下而上建模；首先建立关键点，用这些点

5、建立线、由下而上建模；首先建立关键点，用这些点建立线、面等。面等。 用户可以根据模型形状，选择最佳建模途径。用户可以根据模型形状，选择最佳建模途径。 下面详细讨论建模途径。下面详细讨论建模途径。 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 8 定义关键点定义关键点: Main Menu Preprocessor Modeling Create Keypoints或者使用或者使用K系列命令系列命令: K, KFILL, KNODE, 等等等等. 建立关键点只需要关键点编号及坐标值。建立关键点只需要关键点编号及坐标值。关键点编号缺省值为下一个整数数。关键点编号缺省值为下一个整数数。坐标位置可

6、以通过在工作平面上拾取或输入坐标位置可以通过在工作平面上拾取或输入X,Y,Z 坐标值确定，坐标值确定，坐标值的确定依赖于当前激活坐标系坐标值的确定依赖于当前激活坐标系。 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 9 有许多方法定义线，如下所示：有许多方法定义线，如下所示： 如果定义面或体如果定义面或体, , ANSYS 将自动生成未定义的线，线将自动生成未定义的线，线的曲率由当前激活坐标系确定。的曲率由当前激活坐标系确定。 建立线的关键点必须可用。建立线的关键点必须可用。Create Lines ArcsCreate Lines LinesCreate Lines SplinesOpe

7、rate Extrude Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 10 用由下向上的方法建立面，所需的关键点、线必须预用由下向上的方法建立面，所需的关键点、线必须预先定义。先定义。 如果定义体，如果定义体，ANSYS 将自动生成未定义的面、线，线将自动生成未定义的面、线，线的曲率由当前激活坐标系确定的曲率由当前激活坐标系确定Operate ExtrudeCreate Areas Arbitrary Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 11 用由下向上的方法生成体，需要的关键点、线和面必用由下向上的方法生成体，需要的关键点、线和面必须预先定义好须预先定义好Operate

8、ExtrudeCreate Volumes Arbitrary Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 12演示演示: 清除数据库清除数据库 显示工作平面并通过拾取方式建立几个关键点，注意拾取时显示的坐标值。显示工作平面并通过拾取方式建立几个关键点，注意拾取时显示的坐标值。 打开格栅，改变间距，并激活捕捉。打开格栅，改变间距，并激活捕捉。 建立更多的关键点建立更多的关键点. .注意指针如何捕捉格栅上的点注意指针如何捕捉格栅上的点。 定义两个矩形定义两个矩形 一个用拾取角点，另一个通过定义尺寸。一个用拾取角点，另一个通过定义尺寸。 把工作平面平移到几个关键点的中心把工作平面平移到几个关

9、键点的中心, , 然后在面内旋转然后在面内旋转3030 。 通过拾取角点或定义尺寸生成多于两个矩形。注意矩形方位。通过拾取角点或定义尺寸生成多于两个矩形。注意矩形方位。 将工作平面原点恢复到总体坐标系原点，然后用拾取或输入尺寸的方法生成将工作平面原点恢复到总体坐标系原点，然后用拾取或输入尺寸的方法生成三维图元。三维图元。 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 13 自上而下建模自上而下建模 图元图元图元是预先定义好的几何体，如圆、多边形和球体。图元是预先定义好的几何体，如圆、多边形和球体。二维图元包括矩形、圆、三角形和其它多边形二维图元包括矩形、圆、三角形和其它多边形。 Ansys

10、基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 14 三维图元包括块体、圆柱体、棱柱、球体和圆锥体。三维图元包括块体、圆柱体、棱柱、球体和圆锥体。 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 15 当建立二维图元时，当建立二维图元时，ANSYS 将定义一个面，并包括其将定义一个面，并包括其下层的线和关键点。下层的线和关键点。 当建立三维图元时，当建立三维图元时，ANSYS 将定义一个体，并包括其将定义一个体，并包括其下层的面、线和关键点下层的面、线和关键点。 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 16图元可以通过输入几何尺寸或在图形窗口拾取来建立图元可以通过输入几何尺寸或在图形窗口拾

11、取来建立 例如建立一个实体圆：例如建立一个实体圆： Main Menu Preprocessor Modeling Create Areas Circle 提示面积输入1.)在图形窗口拾取圆心和半径2.)或在此输入数值通过拾取 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 17建立一个块体建立一个块体: : Main Menu Preprocessor Modeling Create VolumesBlock 提示通过拾取体输入1.) 在图形窗口拾取对角线上的两个端点和 Z轴方向的深度.2.) 或在拾取对话框中键入相关尺寸 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 18演示演示:

12、:清除数据库。清除数据库。在在 (1,2), (3,2), (4,0), (1,1.5), (2.5,0) (1,2), (3,2), (4,0), (1,1.5), (2.5,0)建立关键点。建立关键点。转到激活坐标系转到激活坐标系 CSYS,1 并在关键点并在关键点4 4和和5 5之间生成线之间生成线 （ “in active CS” ）。）。转到坐标系转到坐标系 CSYS,0 并通过关键点生成面，注意线自动生成，全部是直线。并通过关键点生成面，注意线自动生成，全部是直线。定义两个圆：定义两个圆：半径半径0.30.3R, 圆心位于圆心位于 (2.25,1.5) (2.25,1.5)半径半径

13、0.350.35R, 圆心位于圆心位于 (3.0,0.6) (3.0,0.6)从原来的面减去定义的两个圆。从原来的面减去定义的两个圆。 ( (这里采用由上而下和由下而上的建模方法的组这里采用由上而下和由下而上的建模方法的组合。合。) )保存数据库保存数据库 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 19 操作操作布尔操作布尔操作拖拉拖拉缩放缩放移动移动复制复制反射反射合并合并倒角倒角 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 20布尔运算布尔运算 是对几何实体进行组合的运算。是对几何实体进行组合的运算。ANSYS 中中的布尔运算包括：的布尔运算包括： 加、减、相交、叠分、粘接和

14、搭加、减、相交、叠分、粘接和搭接。接。 布尔运算时，输入可以是任意几何实体，从简单的图布尔运算时，输入可以是任意几何实体，从简单的图元到通过元到通过CAD系统输入的复杂的几何体系统输入的复杂的几何体。加输入实体布尔运算输出实体 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 21 所有的布尔操作可以在所有的布尔操作可以在GUI界面下获得界面下获得 Preprocessor -Modeling- Operate。 缺省状态下缺省状态下, , 布尔操作时输入的几何实体在运算结束布尔操作时输入的几何实体在运算结束后将被删除。后将被删除。 被删除实体的编号将被删除实体的编号将“释放释放” ( (即即

15、, , 这些编号从最小这些编号从最小编号开始，指定给新的实体）编号开始，指定给新的实体）。 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 22 加（加（add）把两个或多个实体合并为一个把两个或多个实体合并为一个。 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 23 粘接粘接 ( glue )把两个或多个实体粘合到一起，在其接触面上具有共同的边把两个或多个实体粘合到一起，在其接触面上具有共同的边界。界。当你想定义两个不同的实体时特别方便（如不同材料组成的当你想定义两个不同的实体时特别方便（如不同材料组成的实体）。实体）。 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 24 搭接搭接

16、 ( overlap )除了输入实体彼此搭接外，与粘接相同。除了输入实体彼此搭接外，与粘接相同。 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 25 减减(substract)删除删除“母体母体”中一块或多块与子体重合的部分。中一块或多块与子体重合的部分。对于建立带孔的实体或准确删除部分实体特别方便。对于建立带孔的实体或准确删除部分实体特别方便。 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 26 相交相交( intersect)只保留两个或多个实体重叠的部分只保留两个或多个实体重叠的部分。如果输入了多于两个的实体，则有两种选择：如果输入了多于两个的实体，则有两种选择： 公共相公共相交

17、和两交和两两相交。两相交。 公共相交只保留全部实体的共同部分公共相交只保留全部实体的共同部分。 两两相交则保留每一对实体的共同部分，这样，结果可能两两相交则保留每一对实体的共同部分，这样，结果可能有多个实体有多个实体CommonIntersectionPairwiseIntersection Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 27 分割分割(divide)把两个或多个实体分为多个实体，但相互之间仍通过共同的把两个或多个实体分为多个实体，但相互之间仍通过共同的边界连接在一起。边界连接在一起。若想找到两条相交线的交点并保留这些线时，此命令特别有若想找到两条相交线的交点并保留这些线时

18、，此命令特别有用，如下图所示。用，如下图所示。( (相交相交运算可以找到交点但删除线）运算可以找到交点但删除线）L1L2L3L6L5L4Partition Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 28演示演示:在矩形中减去一个圆，实现钻孔操作（或从块体中减去柱体）。在矩形中减去一个圆，实现钻孔操作（或从块体中减去柱体）。建立两个相交的实体，存储数据库文件建立两个相交的实体，存储数据库文件, 作搭接运算作搭接运算. . 然后然后恢复数据库恢复数据库,对实对实体相加体相加. . 注意比较两种运算的不同。注意比较两种运算的不同。 ( (粘接类似于搭接。粘接类似于搭接。) )模型模型: :

19、block,-2,2, 0,2, -2,2 sphere,2.5,2.7 vinv,all ! intersection Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 29参考练习附录参考练习附录:练习练习3-3-轴承座轴承座 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 30拖拉拖拉利用已有的面快速生成体利用已有的面快速生成体 ( (或由线生成面或由线生成面,由关键点生成线由关键点生成线) ). .如果面已经划分了网格，单元也可以随着如果面已经划分了网格，单元也可以随着面一起拉伸面一起拉伸.有四种方法拉伸面：有四种方法拉伸面： 法向拖拉法向拖拉 通过对面的标准偏移形成体通过对面的标准

20、偏移形成体 VOFFST。 XYZ偏移偏移 通过对面的通过对面的XYZ偏移量形成体偏移量形成体 VEXT。 可以锥形拉伸。可以锥形拉伸。沿坐标轴沿坐标轴 绕坐标轴旋转面形成体绕坐标轴旋转面形成体( (也可也可通过两个关键点旋转通过两个关键点旋转) ) VROTAT。沿直线沿直线沿一条线或一组邻近的线拖拉面形沿一条线或一组邻近的线拖拉面形成体成体 VDRAG。 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 31 移动移动通过指定增量通过指定增量DX,DY,DZ控制实体的移控制实体的移动或旋转。动或旋转。DX,DY,DZ按激活坐标系。按激活坐标系。 平移激活直角坐标系。平移激活直角坐标系。 转

21、动激活柱坐标系或球坐标系。转动激活柱坐标系或球坐标系。 或使用命令或使用命令VGEN, AGEN, LGEN, KGEN。从 csys,0转换 到 csys,11旋转 -30 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 32拷贝拷贝生成实体的多个拷贝。生成实体的多个拷贝。指定复制份数（指定复制份数（2 2或更多）或或更多）或每个拷贝的增量每个拷贝的增量 DX,DY,DZ 。DX,DY,DZ按激活坐标系。按激活坐标系。对生成多个孔、翼等特别有用对生成多个孔、翼等特别有用在局部柱坐标中拷贝通过蒙皮建立外表面 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 33反射反射关于一个平面反射实体关

22、于一个平面反射实体. .指定反射方向指定反射方向: : X是对关于是对关于YZ平面反射平面反射 Y是对关于是对关于XZ平面反射平面反射 Z是对关于是对关于XY平面反射平面反射所有的方向均按激活坐标系，所有的方向均按激活坐标系，且必须且必须是直角坐标系是直角坐标系. .What is the direction of reflection in this case? Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 34合并合并合并两个实体，并删除重合的关键点。合并两个实体，并删除重合的关键点。 合并关键点时，如果存在高一层次重合的实体，也将自动被合并。合并关键点时，如果存在高一层次重合的实体，

23、也将自动被合并。通常在反射、复制或其它操作后产生重合的实体时需要合并。通常在反射、复制或其它操作后产生重合的实体时需要合并。合并或粘合反射 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 35从原面中减去倒角面倒角倒角线倒角需要两条相交的线，且在相交处有线倒角需要两条相交的线，且在相交处有共同的关键点。共同的关键点。 如果没有共同的关键点，则先作分割操作。如果没有共同的关键点，则先作分割操作。 ANSYS不改变原来依附的面（如果有），不改变原来依附的面（如果有），因此，需要用加或减填充区域。因此，需要用加或减填充区域。面倒角与线倒角类似。面倒角与线倒角类似。建立倒角建立面 Ansys基础培训

24、15几何建模建模方法和技巧课件 36演示演示:恢复恢复 r.db 文件文件( (如果需要如果需要) )。在点在点 (0,0) (0,0) 和和 (0,1)建立关键点建立关键点,连成轴连成轴, ,然后把面绕轴旋转然后把面绕轴旋转6060拉伸。拉伸。恢复恢复r.db 数据库文件。数据库文件。沿沿Y轴方向复制轴方向复制rib：在整体坐标系原点按角度在整体坐标系原点按角度THYZ = -90建立柱体局部坐标系。建立柱体局部坐标系。复制复制7 7份份 (6 (6份是新复制的）增量为份是新复制的）增量为 DY=15。用用ASKIN,P命令生成命令生成3 3个外部表面。个外部表面。 Ansys基础培训15几

25、何建模建模方法和技巧课件 37“选择选择”操作、定义元素组集操作、定义元素组集 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 38 假设用户想做以下操作假设用户想做以下操作: :删除半径删除半径0.20.2到到0.30.3的所有圆弧的所有圆弧在全部外轮廓线上施加对流荷载在全部外轮廓线上施加对流荷载只观察钢材料单元上的节点只观察钢材料单元上的节点 通常这些都要在模型的集合上操作。通常这些都要在模型的集合上操作。选择操作选择操作 允许用户选择一个集合并只对该集允许用户选择一个集合并只对该集合内的实体进行操作。合内的实体进行操作。 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 39 分三个步

26、骤分三个步骤: :选择一个子集选择一个子集在子集上进行操作在子集上进行操作重新激活整个集合重新激活整个集合激活整个集合选择子集在子集上操作 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 40选择子集选择子集可以选择实体对话框的工具可以选择实体对话框的工具 : Utility Menu Select Entities.或用或用 xSEL 系列命令系列命令: KSEL, LSEL, ASEL, VSEL, NSEL, ESEL选择的实体选择用的准则选择类型 Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 41选择所用的准则选择所用的准则: : By Num/Pick: 通过键入实体号码或用拾

27、取操作通过键入实体号码或用拾取操作进行选择进行选择. Attached to: 通过相关实体选择通过相关实体选择.例如例如,选择与面选择与面相关的线相关的线. By Location: 根据根据 X,Y,Z 坐标位置选择坐标位置选择.如如,选择选择所有所有X=2.5的节点的节点.X,Y,Z 是激活坐标系的坐标。是激活坐标系的坐标。 By Attributes: 根据材料号根据材料号,实常数号等选择实常数号等选择.不同不同实体的属性不尽相同实体的属性不尽相同. Exterior: 选择模型外边界选择模型外边界. By Results: 根据结果数据选择根据结果数据选择,例如例如,按节点位移按节点

28、位移. Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 42 选择方式选择方式 From Full: 从整个实体集从整个实体集选择子集。选择子集。 Reselect: 从当前子集中再从当前子集中再选择子集。选择子集。 Also Select: 在当前子集中在当前子集中再添加另一个子集。再添加另一个子集。 Unselect: 从当前子集中去从当前子集中去掉一部分掉一部分 Invert:选择当前子集的补选择当前子集的补集。集。 Select None: 选择空集。选择空集。 Select All: 选择所有实体。选择所有实体。Select NoneReselectAlso SelectUnsel

29、ectInvertFrom FullSelect All Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 43子集操作子集操作典型操作包括施加荷载典型操作包括施加荷载,列出子集的结果列出子集的结果,或仅仅是或仅仅是画出所选实体画出所选实体. 选择子集后可以在拾取对话框上方便的使用选择子集后可以在拾取对话框上方便的使用 Pick All 按钮或在命令参数中使用按钮或在命令参数中使用 ALL 拾取子集的全拾取子集的全部实体部实体. 注意注意: 大部分的大部分的 ANSYS 操作操作,包括包括 SOLVE 命令只命令只在子集上进行在子集上进行.其它操作是给子集一个名其它操作是给子集一个名,建立一个组件（将在下建立一个组件（将在下一节讨论）一节讨论）. Ansys基础培训15几何建模建模方法和技巧课件 44重新激活整个集合重新激活整个集合 完成子集的操作之后完成子集的操作之后,应重新激活整个实体集应重新激活整个实体集. 如果求解时不激活所有节点和单元如果求解时不激活所有节点和单元,求解器会发出警告求解器会发出警告. 激活整个实体的最简单操作是选择激活整个实体的最简单操作是选择 “everything”: Utility Menu Select Everything或用命令或用命令 ALLSEL也可以在选择实体对话框中选择也可