Ansys基础培训几何建模建模方法和技巧

会计学1Ansys基础培训几何建模建模方法和技巧2/50建模方法

有限元模型的建立方法可分为：直接法

直接根据机械结构的几何外型建立节点和单元，因此直接法只适应于简单的机械结构系统。

间接法适用于具有复杂几何外型、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，再进行网格划分，以完成有限元模型的建立。

本章只介绍间接法即实体建模。第1页/共46页3/50间接法利用ANSYS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第2页/共46页4/50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。体面关键点线面体第3页/共46页5/50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最终需要的形状。加第4页/共46页6/50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。第5页/共46页7/50定义关键点:MainMenu>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。第6页/共46页8/50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>Extrude第7页/共46页9/50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>Arbitrary第8页/共46页10/50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>Arbitrary第9页/共46页11/50演示: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。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30º。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。第10页/共46页12/50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。第11页/共46页13/50三维图元包括块体、圆柱体、棱柱、球体和圆锥体。第12页/共46页14/50当建立二维图元时，ANSYS将定义一个面，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。第13页/共46页15/50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：MainMenu>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第14页/共46页16/50建立一个块体:MainMenu>Preprocessor>Modeling>CreateVolumes>Block

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第15页/共46页17/50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（“inactiveCS”）。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。)保存数据库第16页/共46页18/50操作布尔操作拖拉缩放移动复制反射合并倒角第17页/共46页19/50布尔运算

是对几何实体进行组合的运算。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第18页/共46页20/50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）。第19页/共46页21/50加（add）把两个或多个实体合并为一个。第20页/共46页22/50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。当你想定义两个不同的实体时特别方便（如不同材料组成的实体）。第21页/共46页23/50搭接(overlap)除了输入实体彼此搭接外，与粘接相同。第22页/共46页24/50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。第23页/共46页25/50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CommonIntersectionPairwiseIntersection第24页/共46页26/50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）L1L2L3L6L5L4Partition第25页/共46页27/50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!intersection第26页/共46页28/50参考练习附录:练习3-轴承座第27页/共46页29/50拖拉利用已有的面快速生成体(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]。第28页/共46页30/50

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csys,11旋转-30°第29页/共46页31/50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第30页/共46页32/50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.Whatisthedirectionofreflectioninthiscase?

第31页/共46页33/50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。合并或粘合反射第32页/共46页34/50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。建立倒角建立面第33页/共46页35/50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60º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ASKIN,P命令生成3个外部表面。第34页/共46页36/50“选择”操作、定义元素组集第35页/共46页37/50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。第36页/共46页38/50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第37页/共46页39/50选择子集可以选择实体对话框的工具:UtilityMenu>Select>Entities...或用xSEL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第38页/共46页40/50选择所用的准则:ByNum/Pick:通过键入实体号码或用拾取操作进行选择.Attachedto:通过相关实体选择.例如,选择与面相关的线.ByLocation: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。ByAttributes: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.ByResults:根据结果数据选择,例如,按节点位移.第39页/共46页41/50选择方式FromFull:从整个实体集选择子集。Reselect:从当前子集中再选择子集。AlsoSelect: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。SelectNone:选择空集。SelectAll:选择所有实体。SelectNoneReselectAlsoSelectUnselectInvertFromFullSelectAll第40页/共46页42/50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

[PickAll]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）.第41页/共46页43/50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”:UtilityMenu>Select>Everything或用命令

ALLSEL

也可以在选择实体对话框中选择[SeleAll]

按钮分别激