Ansys基础培训几何建模建模方法和技巧PPT教学课件

1、1/50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。2/50 间接法 利用A

2、NSYS建模功能进行建模 方便进行参数化的建模 外部模型导入 方便快捷 不方便进行参数化建模 需要购买外部接口3/50线和关键点 实体建模是建立实体模型的过程. 首先回顾前面的一些定义： 一个实体模型由基本要素组成。 体，面，线，关键点 体由面围成，面由线组成,线由关键点组成。 实体的层次由低到高: 关键点 线 面。 如果高一级的实体存在，则依附它的低级实体不能删除。 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ANSYS中仍称为实体。体面关键点线面体4/50 建立实体模型可以通过两个途径: 由上而下 由下而上 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

3、最终需要的形状。加5/50 由下而上建模；首先建立关键点，用这些点建立线、面等。 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。6/50 定义关键点: Main Menu Preprocessor Modeling Create Keypoints 或者使用K系列命令: K, KFILL, KNODE, 等等. 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。 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，坐标值的确定依赖于当前激活坐标系。7/50 有许多方法定义线，如下所示： 如果定义面或体, ANSYS 将自动生成未定义的线，线的曲率

4、由当前激活坐标系确定。 建立线的关键点必须可用。Create Lines ArcsCreate Lines LinesCreate Lines SplinesOperate Extrude8/50 用由下向上的方法建立面，所需的关键点、线必须预先定义。 如果定义体，ANSYS 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Operate ExtrudeCreate Areas Arbitrary9/50 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Operate ExtrudeCreate Volumes Arbitrary10/50 演示: 清除数据库 显示工作平面并通

5、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。 建立更多的关键点.注意指针如何捕捉格栅上的点。 定义两个矩形 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, 然后在面内旋转30。 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三维图元。11/50 自上而下建模 图元 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。12/50 三维图元包括块体、圆柱体、棱柱、球体和圆锥体。13/50 当建立二维图元时，ANSYS 将

6、定义一个面，并包括其下层的线和关键点。 当建立三维图元时，ANSYS 将定义一个体，并包括其下层的面、线和关键点。14/50 图元可以通过输入几何尺寸或在图形窗口拾取来建立 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15/50 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

7、框中键入相关尺寸16/50演示:清除数据库。在 (1,2), (3,2), (4,0), (1,1.5), (2.5,0)建立关键点。转到激活坐标系 CSYS,1 并在关键点4和5之间生成线 （ “in active CS” ）。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。定义两个圆：半径0.3R, 圆心位于 (2.25,1.5)半径0.35R, 圆心位于 (3.0,0.6)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合。)保存数据库17/50操作 布尔操作 拖拉 缩放 移动 复制 反射 合并 倒角18/50布尔运算 是对几何实体进行组

8、合的运算。ANSYS 中的布尔运算包括： 加、减、相交、叠分、粘接和搭接。 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CAD系统输入的复杂的几何体。加输入实体布尔运算输出实体19/50 所有的布尔操作可以在GUI界面下获得 Preprocessor -Modeling- Operate。 缺省状态下, 布尔操作时输入的几何实体在运算结束后将被删除。 被删除实体的编号将“释放” (即, 这些编号从最小编号开始，指定给新的实体）。20/50 加（add） 把两个或多个实体合并为一个。21/50 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界。 当你想定义

9、两个不同的实体时特别方便（如不同材料组成的实体）。22/50 搭接 ( overlap ) 除了输入实体彼此搭接外，与粘接相同。23/50 减(substract) 删除“母体”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。24/50 相交( intersect) 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： 公共相交和两两相交。 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，结果可能有多个实体CommonIntersectionPairwiseIntersection25/50 分割(divide)

10、 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。 若想找到两条相交线的交点并保留这些线时，此命令特别有用，如下图所示。(相交运算可以找到交点但删除线）L1L2L3L6L5L4Partition26/50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）。建立两个相交的实体，存储数据库文件, 作搭接运算. 然后恢复数据库,对实体相加. 注意比较两种运算的不同。 (粘接类似于搭接。)模型:block,-2,2, 0,2, -2,2sphere,2.5,2.7vinv,all ! intersection27/50 参考练习附录:练习3-轴承座28/50拖拉 利用已有

11、的面快速生成体 (或由线生成面,由关键点生成线). 如果面已经划分了网格，单元也可以随着面一起拉伸. 有四种方法拉伸面： 法向拖拉 通过对面的标准偏移形成体 VOFFST。XYZ偏移 通过对面的XYZ偏移量形成体 VEXT。 可以锥形拉伸。沿坐标轴 绕坐标轴旋转面形成体(也可通过两个关键点旋转) VROTAT。沿直线沿一条线或一组邻近的线拖拉面形成体 VDRAG。29/50 移动 通过指定增量DX,DY,DZ控制实体的移动或旋转。 DX,DY,DZ按激活坐标系。 平移激活直角坐标系。 转动激活柱坐标系或球坐标系。 或使用命令VGEN, AGEN, LGEN, KGEN。从 csys,0转换 到

12、 csys,11旋转 -30 30/50拷贝 生成实体的多个拷贝。 指定复制份数（2或更多）或每个拷贝的增量 DX,DY,DZ 。DX,DY,DZ按激活坐标系。 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31/50反射 关于一个平面反射实体. 指定反射方向: X是对关于YZ平面反射 Y是对关于XZ平面反射 Z是对关于XY平面反射所有的方向均按激活坐标系，且必须是直角坐标系.What is the direction of reflection in this case? 32/50合并 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

13、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33/50从原面中减去倒角面倒角 线倒角需要两条相交的线，且在相交处有共同的关键点。 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），因此，需要用加或减填充区域。 面倒角与线倒角类似。建立倒角建立面34/50演示:恢复 r.db 文件(如果需要)。在点 (0,0) 和 (0,1)建立关键点,连成轴,然后把面绕轴旋转60拉伸。恢复r.db 数据库文件。沿Y轴方向复制rib：在整体坐标系原点按角度THYZ = -90建立柱体局部坐标系。复制7份 (6份是新复制的）增量为 DY=15。用ASK

14、IN,P命令生成3个外部表面。35/50“选择”操作、定义元素组集36/50 假设用户想做以下操作: 删除半径0.2到0.3的所有圆弧 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 通常这些都要在模型的集合上操作。选择操作 允许用户选择一个集合并只对该集合内的实体进行操作。37/50 分三个步骤: 选择一个子集 在子集上进行操作 重新激活整个集合激活整个集合选择子集在子集上操作38/50选择子集 可以选择实体对话框的工具 : Utility Menu Select Entities. 或用 xSEL 系列命令: KSEL, LSEL, ASEL, VSEL, NSEL, ESEL选择

15、的实体选择用的准则选择类型39/50 选择所用的准则: By Num/Pick: 通过键入实体号码或用拾取操作进行选择. Attached to: 通过相关实体选择.例如,选择与面相关的线. By Location: 根据 X,Y,Z 坐标位置选择.如,选择所有X=2.5的节点.X,Y,Z 是激活坐标系的坐标。 By Attributes: 根据材料号,实常数号等选择.不同实体的属性不尽相同. Exterior: 选择模型外边界. By Results: 根据结果数据选择,例如,按节点位移.40/50 选择方式 From Full: 从整个实体集选择子集。 Reselect: 从当前子集中再选

16、择子集。 Also Select: 在当前子集中再添加另一个子集。 Unselect: 从当前子集中去掉一部分 Invert:选择当前子集的补集。 Select None: 选择空集。 Select All: 选择所有实体。Select NoneReselectAlso SelectUnselectInvertFrom FullSelect All41/50子集操作 典型操作包括施加荷载,列出子集的结果,或仅仅是画出所选实体. 选择子集后可以在拾取对话框上方便的使用 Pick All 按钮或在命令参数中使用 ALL 拾取子集的全部实体. 注意: 大部分的 ANSYS 操作,包括 SOLVE 命

17、令只在子集上进行. 其它操作是给子集一个名,建立一个组件（将在下一节讨论）.42/50重新激活整个集合 完成子集的操作之后,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,求解器会发出警告. 激活整个实体的最简单操作是选择 “everything”: Utility Menu Select Everything 或用命令 ALLSEL也可以在选择实体对话框中选择 Sele All 按钮分别激活不同实体（或用命令 KSEL,ALL; LSEL,ALL; 等.)43/50 组件 是命名后的子集合.该名称可以在对话框中或命令参数中替代实体编号或 ALL. 一组节点,或线,面,体都可以定义为组件.组件只能包含同一类实体. 组件可以被选择也可以不被选择. 选择了一个组件,就等于选择了组件中的全部实体. 组件管理器能够新建、显示、列表、选择组件和组合. Utility Menu Select Component Manager.44/50 建立组件 Utility Menu Select Component Manager 单击新建组件图标 在这一步所有选择的实体都将被包括，或者你可以选择