同济大学课件——通用有限元程序ANSYS及应用

1、LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-1 硕士研究生学位课程讲义（硕士研究生学位课程讲义（2010）通用有限元程序通用有限元程序ANSYS及及( (三三) )主主 讲：讲： 钱钱 江江Tel：65986113 (B310)Email: 二二OO一一OO年三月十九日年三月十九日LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-2第三讲第

2、三讲 内容提要内容提要5. 5. 实体建模的基本实体建模的基本GUIGUI操作操作 5.1 5.1 坐标系和工作平面的设定坐标系和工作平面的设定 5.2 5.2 图元及基本图元的生成图元及基本图元的生成 5.3 5.3 图元的修改图元的修改 5.4 5.4 实体建模的基本途径实体建模的基本途径 5.5 5.5 布尔运算布尔运算 5.6 5.6 实体建模练习实体建模练习LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-3坐标系的用途坐标系的用途 用于创建几何模型用于创建几

3、何模型 用于指定载荷和自由度方向用于指定载荷和自由度方向 用于解释结果（包括图示或列表）用于解释结果（包括图示或列表）LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-4应用坐标系创建几何模型应用坐标系创建几何模型几何模型的定位和创建可基于三种坐标系几何模型的定位和创建可基于三种坐标系 ( (CS)CS) 工作平面坐标系工作平面坐标系( ( Working Plane CS )Working Plane CS ) 全局坐标系全局坐标系( ( Global CS )Glo

4、bal CS ) 局部坐标系局部坐标系( ( Local CS )Local CS )LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-5工作平面坐标系工作平面坐标系( ( Working Plane CS )Working Plane CS ) 工作平面坐标系即一个工作平面坐标系即一个 2- 2-D D 作图平面作图平面 主要用于实体模型体素的定位和定向主要用于实体模型体素的定位和定向 （由底向上建模：定义关键点、线、面等）（由底向上建模：定义关键点、线、面等） 缺省

5、时，与全局坐标系缺省时，与全局坐标系 XYXY平面重合平面重合LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-6全局坐标系全局坐标系 ( ( Global CS )Global CS )LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-7全局坐标系（续）全局坐标系（续） 缺省时，全局直角坐标系是激活坐标系缺省时，全局直角坐标系是激活坐标系 激活

6、坐标系也可为柱（或球、其它坐标系）激活坐标系也可为柱（或球、其它坐标系）LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-8全局坐标系全局坐标系- -举例举例LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-9局部坐标系（局部坐标系（Local CS Local CS ）LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTUR

7、E ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-10节点坐标系节点坐标系用于载荷和自由度定向（续）用于载荷和自由度定向（续） 有时，需要旋转模型中某些节点的节点坐标系，用于有坡度的滑 动支撑或施加径向位移：LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-11节点坐标系节点坐标系举例举例 观看节点坐标系：观看节点坐标系：Utility Menu: Utility Menu: PlotCtrls Symbols Plot

8、Ctrls Symbols ( Toggle ON Nodal CS )( Toggle ON Nodal CS )LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-12观看结果观看结果 结果坐标系结果坐标系 当在通用后处理 ( POST1 ) 中观看结果时，所有结果（应力、反力）都位于结果坐标系( results coordinate system )中； 缺省时，POST1 将所有结果转化为全局直角坐标系，包括经过“ 旋转” 的节点上的结果。LECTURE ON I

9、NTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-13观看结果观看结果结果坐标系（续）结果坐标系（续） 改变结果坐标系：改变结果坐标系： Main Menu: General Postprocessor Options for OutpLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-14观看结果观看结果 结果坐标系（续）结果坐标系（续）改变结果坐标系的例子改变结果坐标

10、系的例子LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-15列表列表显示坐标系显示坐标系 列出节点坐标系：列出节点坐标系：Utility Menu: List NodesUtility Menu: List Nodes 这些坐标都用显示坐标系这些坐标都用显示坐标系( ( DSYS )DSYS )表示。表示。 缺省时，缺省时，DSYSDSYS被设置为全局直角坐标系，因此无论被设置为全局直角坐标系，因此无论 模型在何种坐标系中创建，列出的坐标值都位于全局模型在何种坐标系中

11、创建，列出的坐标值都位于全局直角坐标系中。直角坐标系中。 改变显示坐标系：改变显示坐标系：Utility Menu: WorkPlane Utility Menu: WorkPlane Change Display CS toChange Display CS toLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-16坐标系坐标系 总结总结 工作平面 用于定义和定位几何项 全局坐标系 局部坐标系 用于辅助定义和定位几何项 节点坐标系 用于载荷和自由度定向 结果坐标系 用

12、于显示和解释结果 显示坐标系 用于显示各坐标值列表LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-175.2 5.2 图元及基本图元的生成图元及基本图元的生成 图元图元: : 点、线、面、体点、线、面、体 图元的等级：由低至高图元的等级：由低至高 = = 点、线、面、体点、线、面、体 要点：修改图元必须由低至高要点：修改图元必须由低至高 删除图元必须由高至低删除图元必须由高至低 几何实体：由一系列图元组成几何实体几何实体：由一系列图元组成几何实体 基本图元的生成及修改

13、：基本图元的生成及修改：LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-18关键点的生成与修改关键点的生成与修改选项：选项：Main Menu: Preprocessor - Modeling - Create Keypoints LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-19线的生成与修改线的生成与修改选项选项- - 创建线的功能创建

14、线的功能Main Menu: Preprocessor -Modeling- Create -Lines- Lines Create -Lines- Splines Operate Extrude/SweepCreate -Lines-ArcsLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-20面的生成与修改面的生成与修改选项选项- -生成面的功能生成面的功能Main Menu: Preprocessor -Modeling- Create Create -Areas

15、- Arbitary Operate Extrude /SweepLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-21体的生成与修改体的生成与修改 选项选项- -创建体的功能创建体的功能 Main Menu: Preprocessor -Modeling- Create Create -Volumes- Arbitrary Operate Extrude/SweepLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCT

16、ION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-225.4 5.4 实体建模的基本途径实体建模的基本途径 由底向上建模由底向上建模: : 按点、线、面、体顺序由低级按点、线、面、体顺序由低级 图元起形成几何实体；图元起形成几何实体； 由顶向下建模由顶向下建模: : 直接生成顶级图元，通过布尔直接生成顶级图元，通过布尔 操作完成目标几何实体。操作完成目标几何实体。 利用已有的图元利用已有的图元LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-23利

17、用利用已有的图元建模已有的图元建模 由已有的线、面、体生成新的线、面、体由已有的线、面、体生成新的线、面、体 选项选项- -由已有的图元再生成图元的功能由已有的图元再生成图元的功能Main Menu: Preprocessor -Modeling- 镜射镜射( Reflect) 平移修改平移修改 (Move/Modify)复制复制( Copy )LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-24关于关于 Reflect Reflection 操作可关于一个坐标平面或

18、沿某一坐标轴进行操作可关于一个坐标平面或沿某一坐标轴进行说明：说明：Reflect、 Move/Modify、 Copy 操作的坐标轴均属于当操作的坐标轴均属于当 前激活坐标系前激活坐标系 某些操作会受到坐标系类型的限制某些操作会受到坐标系类型的限制INTRODUCTION TO ANSYS 5.6 - Part 1INTRODUCTION TO ANSYS 5.6 - Part 1Workshop Supplement5.5 5.5 布尔运算布尔运算LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March

19、 2010ANSYS及应用L3-26面与面相加举例面与面相加举例 A1+A2=A3A1+A2=A3 A3 A3 包含原来所有面的区域，不再保留原来边界。包含原来所有面的区域，不再保留原来边界。LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-27面与面相减举例面与面相减举例 A1-A2=A3A1-A2=A3 A3 A3 包含原来所有面的区域，不再保留原来边界。包含原来所有面的区域，不再保留原来边界。LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECT

20、URE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-28面与面叠分举例面与面叠分举例 A3A3是一个新面，是是一个新面，是A2A2与与A1A1重叠部分的区域重叠部分的区域 A4A4和和A5A5是新面。是新面。LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-29加法的选项加法的选项Main Menu:Preprocessor -Modeling- Operate - Booleans- AddLECTURE ON IN

21、TRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-30叠分的选项叠分的选项Main Menu:Preprocessor -Modeling- Operate -Booleans- OverlapLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-31粘接粘接粘接操作是将多个图元进行连接，并生成具有公共边界的图元。只有公共区域的维数低于粘接图元的维数，粘接操作才有效。如果粘接

22、操作没有新的图元产生，就通过合并关键点获得粘接效果。LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-32粘接的选项粘接的选项Main Menu:Preprocessor -Modeling- Operate -Booleans- GlueLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-33切分切分LECTURE ON INTRODUCTION

23、 TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-34切分的选项切分的选项Main Menu:Preprocessor -Modeling- Operate -Booleans- Subtract or DivideLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-35切分的选项（续一）切分的选项（续一）Main Menu:Preprocessor -Modeling- Operate -B

24、ooleans-DivideLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-36切分的选项（续二）切分的选项（续二）Main Menu:Preprocessor -Modeling- Operate -Booleans-DivideLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-37切分的选项（续三）切分的选项（续三）Main Menu:Pr

25、eprocessor -Modeling- Operate -Booleans-DivideLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-38相交相交相交是生成新图元，它们是原图元间的重叠部分。相交是生成新图元，它们是原图元间的重叠部分。LECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-39相交的选项相交的选项Main Menu:Preprocessor -Modeling- Operate - Booleans-IntersectLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYS19 March 2010ANSYS及应用L3-40相交的选项（续一）相交的选项（续一）Main Menu:Preprocessor -Modeling- Operate - Booleans-IntersectLECTURE ON INTRODUCTION TO ANSYSLECTURE