第二章 创建几何模型

M1-1第二章

创建几何模型目标：学习完本章后，学员应该能够使用ANSYS

创建一个简单的有限元模型。M1-22.1ANSYS几何实体建模技术简介一两种获取CAD实体模型的途径

1利用ANSYS前处理器CAD实体建模功能创建实体模型。2利用ANSYS的CAD接口功能导入/导出实体模型。M1-3二两种实体建模思路ANSYS程序认为CAD的元素存在一定级别，由低到高的级别依次是：点线面体。在该意义上有两种实体建模思路。

体(3D模型)由面围成，代表三维实体.面

(表面)由线围成.代表实体表面

、平面形状或壳（可以是三维曲面）.线(可以是空间曲线)以关键点为端点，代表物体的边.关键点

(位于3D空间)代表物体的角点.AreasVolumeKeypointsLinesAreaM1-41）自底向上的CAD实体建模。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。从建立关键点开始，可以逐步建立线、面M1-52）自顶向下的CAD实体建模。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。

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）M1-62.2ANSYS几何建模菜单系统简介几何建模的菜单路径：MainMenu>Preprocessor>Modeling

Create：

创建基本几何实体对象。Operate：

几何运算处理。Move/Modify：

移动或者修改各种对象的位置或属性。Copy：

在激活坐标系上复制选中的关键点，线，面，体，节点或者单元。Reflect：

在相对激活坐标系的某个坐标平面镜面映射选中的选项。CheckGeom：

执行几何模型检查。Delete：

删除已定义的几何实体对象。M1-72.3ANSYS坐标系及其操作一坐标系的种类在不同的分析阶段，ANSYS使用到了多种坐标系。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；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M1-8二总体坐标系

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；1－柱坐标；3－球坐标。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M1-9三

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）的基础。（1）局部坐标系的创建按总体笛卡儿坐标系定义局部坐标系COMMAND方式：/LOCALGUI方式:[UtilityMenu]WorkPlane|LocalCoordinateSystems|CreateLocalCS|AtSpecifiedLocM1-10新建立的局部坐标系的识别号，必须大于10在指定位置创建局部坐标系对话框原点选取对话框M1-11通过已有的三个节点定义局部坐标系Command方式：/CSGUI方式：[UtilityMenu]WorkPlane|LocalCoordinateSystems|CreateLocalCS|By3Nodes要求先选取3个节点，再执行上述命令注：通过这种方式所创建的局部坐标系与节点选取顺序有关，坐标系的确定方法如下：第一个选取的节点将成为坐标系的原点；第一个节点到第二个结点的方向为X轴；三个节点构成的平面为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；M1-12通过已有三个关键点定义局部坐标系Command方式：/CSKPGUI方式：[UtilityMenu]WorkPlane|LocalCoordinateSystems|CreateLocalCS|By3Keypoints在当前工作平面定义局部坐标系Command方式：/CSWPLAGUI方式：[UtilityMenu]WorkPlane|LocalCoordinateSystems|CreateLocalCS|AtWPOrigin

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，只需指定坐标表达形式即可.M1-13（2）删除局部坐标Command方式：/CSDELEGUI方式：[UtilityMenu]WorkPlane|LocalCoordinate

Systems|DeleteLocalCS删除局部坐标M1-14(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：/CSYSGUI方式：[UtilityMenu]WorkPlane|ChangeActiveCSto|

GlobalCartesian或GlobalCylindrical或GlobalSpherical或SpecifiedCoordSys或Workplane局部坐标系的激活M1-15(4)显示和列表检查局部坐标系创建完局部坐标系，如果无法观察局部坐标系的坐标架，选择菜单路径[UtilityMenu]PlotCtrls|Symbols,选中CreateLocalCoordinateSystems即设置为on，重新刷新即可。指定局部坐标系显示控制选项局部坐标系显示控制M1-16有时需要列表检查定义的局部坐标系，此时选择菜单路径[UtilityMenu]List|Other|LocalCoordSys.方框中选中的部分是6号局部坐标系的属性信息。列表检查坐标系：总体坐标系和局部坐标系M1-17工作平面(WP)是一个可以移动的二维参考平面用于定位和确定体素的方向。wywxxy工作平面Definition原点辅助网格，间距可调四工作平面的用途及其操作方法

M1-18所有的工作平面控制在UtilityMenu>WorkPlane.WP显示–只显示栅格(default),只显示三轴或都显示捕捉

–允许拾取工作平面上的位置，将光标捕捉的最近的栅格点栅距–栅格线之间的距离栅格尺寸–显示的工作平面有多大(1)工作平面设置菜单控制M1-19(2)利用Offset及Align菜单可以将工作平面移动到任意想要的位置。OffsetWPbyIncrements…利用推动按钮（连同滑块的增量）进行平移或键入增量或使用动态模式(类似于pan-zoom-rotate).M1-20OffsetWPto>

保持它当前的方向到想要的位置，位置可以是：已有的关键点。拾取多个关键点移动工作平面到它们的平均位置。已有的节点坐标位置总体坐标原点活动坐标系的原点(3)移动工作平面M1-21AlignWPwith>例如,AlignWPwithKeypoints

提示你拾取三个关键点－一个是原点，一个定义X轴另一个定义X-Y平面将工作平面恢复到其缺省位置（在总体X－Y平面的原点）,点击

AlignWPwith>GlobalCartesian.(4)重新定位工作平面M1-22(5)要显示工作平面:UtilityMenu:WorkPlane>

DisplayWorkingPlane显示工作平面标记，表示工作平面的原点.M1-23(6)工作平面辅助网格开关:UtilityMenu:WorkPlane>

WPSettings...选取二者其中任意一个，显示工作平面辅助网格，然后选择OK或Apply.M1-24(7)捕捉功能在徒手创建几何图元时，捕捉功能用离散的、可控的增量代替光滑移动，更精确地选取坐标或关键点等.捕捉功能的特点:捕捉可以打开或关闭.捕捉增量可调.捕捉增量可设置与工作平面间距相等(相当于在坐标纸上绘图).M1-25打开或关闭捕捉:UtilityMenu:WorkPlane>

WPSettings...选取则打开捕捉，不选取则关闭捕捉，然后选择OK或Apply.M1-26要修改捕捉增量:UtilityMenu:WorkPlane>

WPSettings...输入捕捉增量，然后选择OK或Apply.图示为使用捕捉功能画矩形，其中捕捉增量等于辅助网格间距.M1-27五激活坐标系GlobalCartesian：

激活总体直角坐标系（0号CS）。激活坐标系界面GlobalCylindrical：激活总体柱坐标系（1号CS）。GlobalCylindricalY：激活总体柱坐标系（5号CS）。GlobalSpherical：激活总体球坐标系（2号CS）。SpecifiedCoordSys：激活工作面坐标系（4号CS）。WorkingPlane：

激活指定标号坐标系。M1-28六选择显示坐标系显示坐标系界面GlobalCartesian：

显示总体直角坐标系（0号CS）。GlobalCylindrical：显示总体柱坐标系（1号CS）。GlobalCylindricalY：显示总体柱坐标系（5号CS）。GlobalSpherical：显示总体球坐标系（2号CS）。WorkingPlane：

显示指定标号坐标系。M1-29关键点：CAD模型中级别最低的模型元素。一般不独立存在。硬点：特殊的关键点，附属于某线和面上，便于施加集中载荷和结果提取。2.4关键点与硬点M1-30定义关键点:Preprocessor>-Modeling-Create>Keypoints或用K族命令:K,KFILL,KNODE,etc.生成关键点的数据仅需关键点号和坐标位置。

关键点号缺省为下一个可用的号码。坐标位置可用通过在工作平面上拾取或键入X,Y,Z值。 X,Y,Z值依赖于激活的坐标系。创建关键点的命令M1-31

(1)OnWorkingPlane：拾取工作平面位置点，在该点创建关键点。另外，建议显示工作平面，并设置工作平面的栅格和打开捕捉功能，从而准确捕捉栅格点创建关键点。

（2）InActiveCS：在当前激活坐标下利用坐标值（X,Y,Z）定义指定编号的关键点。

（3）OnLine：在选择的线创建一个关键点,其位于鼠标拾取的位置上。

（4）OnLinew/Ratio:在选择线上创建一个关键点,新关键点的位置由线的起点到新创建点的线长与选择线全长的比例的确定。

（5）OnNode:在选择的节点上创建关键点，创建的关键点与节点位置重合。

（6）KPbetweenKPS：在选择的两个关键点之间创建一个关键点，新关键点的位置由线的起点到新创建点的线长与选择线全长的比例的确定。（7）FillbetweenKPS：首先定义起始关键点和终止关键点，二者编号之间存在一定差值，那么可以在两关键点之间创建一系列连续的规则编号、按一定比例间距分布的关键点。（8）KPatcenter:在弧线的中心创建一个关键点。（9）HardPTatline:在选择的线上定义硬点。M1-322.5线的创建方法定义面或体时，ANSYS会自动生成任何未定义的线，其曲率由激活的坐标系决定。生成线必须有关键点可用。线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。通过右图的命令创建线。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。M1-33创建线的命令Lines：

创建直线，激活坐标系下弧线或椭圆线，法线和交线等类型直线。Ares：在工作平面内创建弧线或圆。Splines：创建样条曲线。LineFillet：在两条相交线的相交处创建一个倒角圆弧。M1-34

2.6延伸线延伸线的命令定义：从一条线的一端点将该线延长至一定长度。操作：延长线的操作路径如图所示。M1-35弹出拾取线对话框，用鼠标拾取需要延长的线，单击OK。弹出拾取关键点对话框，再用鼠标拾取线延伸段的关键点，单击OK，弹出如下对话框。ExtendLine命令输入延长的长度值选择延长线的类型M1-36

2.7面的创建方法从下到上方法生成面要求已经定义了关键点或线如果定义体，ANSYS将自动生成任何未定义的面和线，曲率由激活的坐标系决定。通过右图的命令创建线，通过Alist命令或实用菜单中的List|Areas列表显示已定义的面的属性（如面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。M1-37创建面的命令创建任意的不规则形状面在工作平面内创建圆，扇形，环形或部分圆环面。在工作平面内创建各种边数的正边形。在两条相交面的相交处创建一个倒角圆面。在工作面中创建矩形M1-38

2.8体的创建方法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。从下到上方法生成体要求已经定义了关键点或线或面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。M1-39创建体的命令创建不规则形状的几何体在工作平面内创建长方体创建底面在工作平面上的圆柱体或部分圆柱体创建底面在工作平面上的锥体或截锥体创建底面在工作平面上的球体或部分球体创建底面为等边形并在工作平面上的多棱柱体通过指定尺寸数据创建环体或部分环体M1-40布尔运算

是几何体素合并的计算。ANSYS布尔运算包括加、减、交、分割、粘接和搭接布尔运算输入可以是任何几何实体，

包括简单的体素到从CAD系统中生成的复杂实体

2.9布尔运算相加输入实体布尔运算输出实体M1-41布尔运算设置Command方式：/BOPTNGUI方式：[MainMenu]Preprocessor|Operate|Booleans|Setting是否保留输入图元布尔运算的公差M1-42布尔运算的操作（1）交运算：求出两个或多个图元的共有区域形成一个新图元。

只保留两个或多个实体的重叠部分。同类型的图元求交不同类型的图元求交两两相交M1-43如果有两个以上的输入实体，有两个选择:公共相交和两两相交公共相交找出所用输入实体的公共重叠部分两两相交找出每一对实体的重叠区域，可能产生一个以上的输出实体公共相交两两相交M1-44（2）加运算：将两个或多个实体合成一个实体。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)。M1-45（3）减法运算：将输入实体点一个或多个搭接的部分去掉。对生成孔或修剪实体十分有用。M1-46（4）粘接（或合并）：图元之间仅在公共边界处相交，且公共边界的维数低于原始图元一维。这些图元仍然相互独立（并没有被加在一起），只在边界上相互连接。

M1-47（5）搭接：连接两个或多个图元，以生成三个或更多个新的图元的集合。除输入实体相互搭接外与粘接相同。

M1-48（6）切分：将实体切为两或多片但相互仍由公共边界联接着。切除的工具可以是工作平面、面、线或体。对将复杂的体切分为简单的体以进行块网格划分十分有用。M1-49（7）互分：将两个或多个相交的实体切成多片但仍通过公共的边界相互联接十分有用，例如如图，找到两条线的交点并保留四条线段。(相交操作只返回一个公共关键点并删除两条线)L1L2L3L6L5L4分割M1-50在缺省情况下，布尔操作完成后，输入的图元被删除.被删除的图元编号变成“自由”的(这些自由的编号将附给新创建的图元，从最小的自由编号开始).要想找出哪些图元在布尔操作后仍然彼此相互干扰，用

Pick/Selectlines(byNum/Pick).选取

Looping来确定连接在一起作为一个图元一部分的全部线.布尔运算指南M1-51

2.10拖拉利用低维数的几何对象按照一定方式获得高维数的几何对象。由已有面快速生成体(或由线生成面，关键点生成线)如果面已划分了网格，可以连同面拖拉出单元。四种拖拉面的方法:沿着法向—通过法向偏移面生成体[VOFFST]通过XYZ偏移—通过一般的x-y-z偏移[VEXT]生成体。允许有锥度的拖拉沿着轴—通过沿着轴（两个关键点来定义）旋转面生成体[VROTAT]沿着线—通过将面沿着一条或一组连续的线拖拉生成体[VDRAG]M1-52拖拉的命令在拖拉面生成体的过程中，如果被拖拉面已经划分面单元网格，则可以在拖拉几何生成体的同时生成单元网格用于创建旋转体，轨迹线拖拉体，法向拖拉厚度或按方向延伸生成体线沿轨迹拖拉或者绕旋转轴旋转生成面关键点沿拖拉线生成平行线或者绕轴旋转生成弧线M1-53

2.11比例缩放定义：在激活坐标下对单个或多个几何对象进行放大或缩小。同时包含复制和移动两种方式。比例缩放的命令缩放关键点及其网格缩放线及其网格缩放面及其网格缩放体及其网格缩放孤立点M1-54

2.12移动通过指定DX,DY,DZ将实体平移或旋转。DX,DY,DZ表达为激活的坐标系下平移实体，激活的坐标系为笛卡尔坐标系旋转实体，激活的坐标系为柱坐标系或球坐标系另一个操作为将一个坐标系转换到另一个不同的坐标系。转换发生在将激活的坐标系转为某个指定的坐标系这个操作在需要同时移动并旋转实体时Transferfromcsys,0tocsys,11Rotate-30°M1-55定义：通过指定DX,DY,DZ将实体平移或旋转移动。移动的命令移动关键点及其网格移动线及其网格移动面及其网格移动体及其网格移动实际是拷贝的特例。且拷贝完成后删除原几何对象。M1-56

2.13拷贝产生一个实体的多个备份对每一次拷贝指定拷贝数目及DX,DY,DZ偏移距离。DX,DY,DZ表示为激活的坐标系下。用于生成多个孔、肋或突起在局部柱坐标系下的拷贝通过蒙皮生成外表面M1-57拷贝的命令拷贝关键点及其网格拷贝线及其网格拷贝面及其网格拷贝体及其网格拷贝线网格（使具有相同网格）拷贝单元拷贝面网格（使具有相同网格）M1-58

2.14镜面映像如果模型中存在几何对称平面，就可以创建一半模型并划分单元网格，然后通过镜面映射创建另一半模型和网格。通过镜面映射后两个对称部分之间存在重合几何对象，为了连在一起，必须利用合并将重合的几何对象合并起来。如果几何模型划分有网格则必须合并重合面上的节点。定义镜像的方向:X表示沿YZ平面镜像Y表示沿XZ平面镜像Z表示沿XY平面镜像

所有的方向都表达为激活的直角坐标系的方向。M1-59镜面映射的命令镜面影像关键点及其网格镜面映射线及其网格镜面映射面及其网格镜面映射体及其网格镜面映射节点镜面映射单元M1-60

2.15删除几何实体删除几何实体的命令删除关键点仅仅删除线，保留属于线的关键点删除节点删除硬点删除线及其所属于的关键点仅仅删除面，保留属于面的线和关键点删除面及其所属于面的线和关键点仅仅删除体，保留属于体的面，线和关键点删除体及其所属于面，线和关键点删除单元删除预紧力单元M1-61

2.16合并重合几何实体合并重合几何实体的命令选择合并的对象类型指定合并重合容差用于替代实体模型内部使用的容差值执行合并或不合并处理执行合并操作后保留最大或最小编号的合并对象M1-62

2.17创建几何模型实例综合学习目标：通过几何模型实例强化训练几何模型的各

种建模技巧，深入理解和掌握ANSYS几何建模的各种思路和方法。M1-632.17.1创建圆弧线、直线、切线、法线和交线的实例（1）清除内存，开始一个新分析。选取菜单路径UtilityMenu>File>Clear&StartNew，弹出ClearsdatabaseandStartNew对话框，采用默认状态，单击OK按钮，弹出Uerify确认对话框，单击Yes按钮。Uerify确认对话框ClearsdatabaseandStartNew对话框7.17.1.1菜单建模过程M1-64（2）指定新工作文件名。选择菜单路径UtilityMenu>File>ChangeJobname弹出对话框，设置下列选项：

Enternewjobname:输入字符串CAD1.Newloganderrorfiles:是否采用新的jobname作为log文件和error文件的新文件名，默认为No,表示仍然使用原来的工作文件名，选择Yes则表示使用新的工作文件名，单击OK按钮。ChangeJobname对话框M1-65（3）打开关键点和线编号。选择菜单路径UtilityMenu>PlotCtrls>Numbering，弹出编号对话框，选中Keypointnumber和Linenumbers两项即设置为ON，其他项采用默认设置，单击OK按钮。

PlotNumberingControls对话框M1-66（4）进入前处理器。选择菜单路径MainMenu>Preprocessor。前处理器命令（5）激活总体柱坐标系。选择菜单路径UtilityMenu>Workplane>ChangeActiveCSto>GlobalCylindrical。激活总体柱坐标系命令M1-67（6）创建关键点1，2和3。选择菜单路径MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>InActiveCS，弹出CreateKeypointsInActiveCoordinateSystem对话框，在Keypointnumber项输入1，X,Y,ZLocationInActiveCS依次输入0,0,0，单击Apply按钮，再次弹出CreateNodesInActiveCoordinateSystem对话框，同理依次定义关键点2和3，输入如下数据：(2,45,0),(1.8,15,0)CreateKeypointsInActiveCoordinateSystem对话框M1-68（7）显示工作平面的坐标架。选择菜单路径UtilityMenu>Workplane>

Displayworkingplane，立即显示工作界面WX-O-WY及其坐标架，并与总体坐标系的X-O-Y完全重合。

工作平面的坐标架对话框M1-69（8）设置工作平面形式。选择菜单路径UtilityMenu>Workplane>WPSetting，弹出如图所示对话框，设置下列选项：选择工作平面坐标系类型：选中polar，即极

坐标系工作平面。是否显示坐标系和栅格：选中GridAnd

Triad，显示栅格和坐标平面WXOWY坐标轴是否打开捕捉功能并设置捕捉增量。选中EnableSnap，即打开捕捉功能SnapIncr项输入1，即鼠标移动捕捉增量为1.栅格间距与范围以及恢复容差。Spacing项输入0.5，即栅格间距等于0.5.Radius项输入1，即WP得网格显示范围的最大坐标值为1.Tolerance输入0.003，即当小于该容差值时，图元定义在该工作平面位置上。

WPSetting命令单击OK按钮，显示结果如下图7-1所示。M1-70（9）创建圆弧线。选择菜单路径MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Arcs>FullCircle，弹出拾取圆心位置对话框，用鼠标拾取图7-1所示工作平面的原点位置（0，0，0），单击OK按钮接着弹出拾取圆弧线半径端点位置，即如图7-1所示工作平面的网格线的最外圈上任意格点，单击OK按钮，结果如图7-2所示显示一个由4段弧线组成的圆线。图7-2定义圆弧线图7-1定义工作平面形式M1-71（10）隐藏工作平面的坐标架。选择菜单路径UtilityMenu>WorkPlane>DisplayWorkingPlane。结果如图7-3所示。（11）删除弧线L1。选择菜单路径MainMenu>Preprocessor>Modeling>Delete>LineandBelow，弹出拾取线对话框，用鼠标拾取图7-2所示的弧线L1，单击OK按钮。结果如图7-4所示。图7-3隐藏工作平面的坐标架命令图7-4删除弧线L1的命令M1-72（12）创建关键点4和5之间的连线。选择菜单路径MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines>StraightLine，弹出拾取关键点对话框，依次拾取如图7-2所示关键点4和5，单击OK按钮。结果如下图7-5所示。拾取关键点对话框图7-5创建关键点4和5之间的连线命令M1-73（13）绘制所有几何对象。选择菜单路径UtilityMenu>Plot>Multi-Plots，绘制几何图形如图7-6所示。图7-6绘制所有几何对象命令M1-74（14）通过关键点3作一条与L4弧线相切于关键点4的切线。选择菜单路径MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines>TangenttoLine，弹出拾取线对话框，鼠标拾取如图7-6所示弧线L4，单击OK按钮接着弹出拾取如图7-6所示线L4上切点对话框，鼠标拾取如图7-6所示弧线L4的端部关键点4，点击OK，接着弹出拾取关键点对话框。用鼠标拾取关键点3，单击OK按钮弹出如图7-7所示对话框，采用默认设置，单击OK按钮，结果如图7-8所示切线L5。拾取线对话框图7-8过关键点作切线M1-75（15）通过关键点2作一条与L1直线的垂线。选择菜单路径MainMenu>preprocessor>Modeling>Create>Lines>

Lines>NormaltoLine,弹出拾取线对话框，鼠标拾取如图7-8所示直线L1，单击OK按钮接着弹出拾取关键点对话框，用鼠标拾取如图7-8所示关键点2，单击OK按钮结果如图7-9所示法线L7.图7-9通过关键点2作一条与L1直线的垂线M1-76(16)作L5与L7之间的公法线。选择菜单路径MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines>Normto2Lines,弹出拾取线对话框，鼠标拾取如图7-9所示切线L5和法线L7，单击OK按钮，结果显示如图7-10所示的公法线L10.图7-10创建线L5与L7之间的公法线M1-77（17)通过关键点2作一条与L1夹角等于75°的交线。选择菜单路径MainMenu>preprocessor>Modeling>Create>Lines>Atangletoline,弹出拾取线对话框，鼠标拾取如图7-10所是直线L1，单击OK按钮接着弹出拾取关键点对话框，用鼠标拾取如图7-10所示关键点2，单击OK按钮弹出对话框，在Angleindegrees项输入75（交角度数），单击OK按钮结果显示如图7-11所示的交线L12.图7-11通过关键点作交线角度输入命令M1-78Finish/clear/FILNAM,CAD1！指定新工作文件名/PNUM,KP,1！打开关键点编号PNUM,LINE,1！打开线编号/NUMBER,0/PREP7CSYS,1！激活总体柱坐标系K,1,0,0,0！在激活坐标系中定义3个关键点K,2,2,45,0K,3,1,8,15,0WPSTYLE,,,,,,,,1！显示WPWpstyle,1,0.5,-1,1,0.003,1,0,,30

！设置WP为极坐标及其网格、捕捉功能2.17.1.2命令流建模过程M1-79CIRCLE,1,1,,,360,4,！在WP中创建圆弧线WPSTYLE,,,,,,,,0！隐藏WPLDELE,1,,,1！删除弧线L1LSTR,4,5！创建关键点4和5之间的连线LTAN,4,3,0,0,0！通过关键点3作一条与弧线L4相切于关键点4的切线LANG,1,2,90,,！通过关键点2作一条与直线L1的垂线L2ANG,7,5,90,90！作L5和L7之间的公法线LANG,1,2,75,,！通过关键点2作一条与直线L的夹角等于75度的交线M1-802.17.1.3点评

该模式主要训练目的是学习在工作平面中创建圆弧线、法线、切线等类型线的创建方法，其中涉及以下几种建模工具和技术要点。（1）工作平面的显示与隐藏、极坐标网络设置。捕捉功能使用等。（2）激活坐标系使其成为当前坐标系。（3）在总体柱坐标系中创建关键点。（4）在工作平面中创建圆线、切线、法线和交线的方法。M1-81如图7-12所示，具有4个隔板的箱型梁柱薄壁结构尺寸（单位：m),其中横隔板四个角上的倒角半径等于0.1m.这是一个典型的薄壁板壳结构，需要创建板壳模型进行有限元分析。创建该模型的思路是：首先，创建一个隔板的面模型，然后在再总体直角坐标系的Z方向上拷贝生成4个横隔板，接着，创建一个侧面面板，然后再总体主坐标系绕Z轴旋转拷贝生成4个侧边的面板。2.17.2WP变换／旋转拷贝／互分实例：具有横隔板的薄壁箱型梁柱模型图7-12具有横隔板的薄壁箱型梁柱模型示意图M1-82（1）清除内存，开始一个新分析。选取菜单路径UtilityMenu>File>Clear&StartNew，弹出ClearsdatabaseandStartNew对话框，采用默认状态，单击OK按钮，弹出Uerify确认对话框，单击Yes按钮。Uerify确认对话框ClearsdatabaseandStartNew对话框2.17.2.1菜单建模过程M1-83（2）指定新工作文件名。选择菜单路径UtilityMenu>File>ChangeJobname弹出对话框，设置下列选项：

Enternewjobname:输入字符串CAD2.Newloganderrorfiles:是否采用新的jobname作为log文件和error文件的新文件名。默认为No,表示仍然使用原来的工作文件名，选择Yes则表示使用新的工作文件名，单击OK按钮。ChangeJobname对话框M1-84（3）打开线和面的颜色开关。选择菜单路径UtilityMenu>PlotCtrls>Numbering,弹出编号控制对话框，选中Linenumbers和Areanumbers两项即设置为ON。Numbersshownwith项设置为Colors&Numbers,其他项采用默认设置，单击OK按钮。编号控制对话框M1-85（4）将视图转换成等轴视图。选取菜单路径选择菜单路径UtilityMenu>PlotCtrls>PanZoomRotate.弹出图7-13所示PanZoomRotate对话框，单击按钮显示等轴视图。（5)进入前处理器。选取菜单路径MainMenu>Preprocessor.图7-13PanZoomRotate对话框

(6)显示工作平面的坐标架。选取菜单路径UtilityMenu>WorkPlane>DisplayWorkingPlane,立即显示工作平面WX-O-WY及其坐标架。并与总体坐标系的X-O-Y完全重合。M1-86（7）设置WP为极坐标及其网络、捕捉功能。选择菜单路径UtilityMenu>WorkPlane>WPSettings,弹出如图7-14所示对话框，设置选项：选择工作平面坐标系类型：选中Cartesian,即直角坐标系工作平面。是否显示坐标轴与栅格：选中GridandTriad,显示栅格和工作平面WXOWY坐标轴。是否打开捕捉功能并设置捕捉能量：★选中EnableSnap,即打开捕捉功能。★SnapIncr项输入0.05，即捕捉能量为0.05.栅格艰巨与范围以及恢复容差;

★Spacing项输入0.5，即栅格间距等于0.5.★Minimum项输入-1.，即WP得网络显示范围的最小坐标值为-1.★Maximum项输入1，即WP得网络显示范围的最大坐标值为1。★Tolerance输入0.003，即当小于该容差值时则图元定义在该工作平面位置上，单击OK按钮，显示WP的网络线。图7-14WP设置对话框M1-87（8）将WP沿其自身Z向平移0.5。选择菜单路径UtilityMenu>WorkPlane>OffsetWPbyIncrements,弹出OffsetWP对话框，在X,Y,ZOffset项中输入0，0，0.5即，单击OK按钮。OffsetWP对话框M1-88（9）在WP中创建横隔板内孔矩形。选择菜单路径MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Rectangle>ByDimensions,弹出CreateRectanglebyDimensions对话框，设置下列选项：★X1,X2X-Coordinates项输入-0.8和0.8.★Y1,Y2Y-Coordinates项输入-0.8和0.8.

单击OK按钮，结果如图7-15所示。CreateRectanglebyDimensions对话框图7-15创建横隔板内孔矩形M1-89（10）删除面A1留下4条边线。选择菜单路径MainMenu>Preprocessor>Modeling>Delete>AreasOnly,弹出拾取面对话框，用鼠标拾取面A1（横隔板内孔矩形），单击OK按钮。（11）画线。选择菜单路径UtilityMenu>Plot>Lines.结果如图7-16所示。图7-16画线命令M1-90(12)创建四个内孔的过渡圆角。首先，创建L1与L2之间半径等于0.1的倒角线。选择菜单路径MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>LineFillet,弹出拾取线对话框，应用鼠标依次选中L1和L2，单击OK按钮，弹出LineFillet对话框，在Filletradius项输入0.1，单击OK按钮，得到过度圆弧线L5.接着同理创建L2与L3、L3与L4、L4与L1之间的过渡圆角，半径全部等于0.1.最后，生成的内孔线如图7-17所示，包括L1、L5、L2、L6、L3、L7、L4和L8。LineFillet对话框图7-17创建四个内孔的过渡圆角命令M1-91（13）选中封闭的环线创建横隔板内孔面。选择菜单路径MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>ByLines,弹出拾取对话框，选择对话框中的Loop即如图7-18所示，然后用鼠标选中L1，即自动选中横隔板内孔封闭的环线，单击OK按钮，即生成如图7-19所示横隔板内孔A1。图7-18CreateAreasByLines命令图7-19创建横隔板内孔面命令M1-92（14）创建横隔板的总面。选择菜单路径MainMenu>Preprocessor>Create>Rectangle>ByDimensions,弹出CreateRectanglebyDimensions对话框，设置下列选项：X1,X2X-Coordinates项输入-1和1。Y1,Y2Y-Coordinates项输入-1和1。单击OK按钮创建横隔板的总面A2。结果如下图所示。创建横隔板的总面命令M1-93（15）横隔板总面（A2）减去内孔面（A1)得到横隔板面。选择菜单路径MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>Areas,弹出拾取被减面对话框，用鼠标拾取矩形面的形心（即对准矩形面中心并单击鼠标左键），弹出MultipleEntities对话框，对话框中信息提示重叠位置有2个面且当前选中的是PickedAreais1,表示当前选中的是A1面，单击Next按钮则显示PickedAreais2,再单击OK按钮返回SubtractAreas对话框，单击OK按钮（表示被减面已经选择完成）。接着，再次弹出SubtractAreas对话框，用鼠标拾取横隔板内孔面（A1）的形心，再次弹出MultipleEntities对话框，显示PickedAreais1即选中面A1,单击其中的OK按钮返回SubtractAreas对话框，单击OK按钮（表示减去面已经选择完成并执行A2面减去A1面的操作，结果如图7-20所示A3面。图7-20横隔板面的最终状态MultipleEntities对话框M1-94（16）在总体直角坐标系的Z向上拷贝生成4个横隔板。默认状态下，当前激活坐标系就是总体直角坐标系，选择菜单路径MainMenu>Preprocessor>Modeling>Copy>Areas，弹出拾取面对话框，单击PickAll按钮接着弹出CopyAreas对话框，设置下列选项：★Numberofcopies:输入4，即拷贝完成后包括源面总共生成4个横隔板面。★X-offsetinActiveCS:默认为空，即X方向间距为0.★Y-offsetinActiveCS:默认为空，即Y方向间距为0.★Z-offsetinActiveCS:输入1，即Z方向间距为1.★其他项默认。单击OK生成4个横隔板面，如图7-21所示依次为A3、A1、A2和A4.图7-21生成的4个横隔板面CopyAreas对话框M1-95(17)使WP与当前激活总体坐标系重合。选择菜单路径UtilityMenu>WorkPlane>AlignWPwith>ActiveCoordSys.(18)将WP沿其自身X向平移1单位距离。选择菜单路径UtilityMenu>WorkPlane>OffsetWPbyincrements,弹出OffsetWP对话框，在X,Y,ZOffset项中输入1，0，0，单击Apply按钮。（19）将WP绕Y轴旋转-90度。连续3次单击OffsetWP对话框中的按钮Y-0。结果如图7-22所示。图7-22WP绕Y轴旋转-90度OffsetWP对话框M1-96(20)在WP中创建矩形侧板面。选择菜单路径MainMenu>Preprocessor>Create>Areas>Rectangle>ByDimensions,弹出CreateRectanglebyDimensions对话框，设置下列选项：★X1,X2X-Coordinates项输入0和4.★Y1,Y2Y-Coordinates项输入-1和1.单击OK按钮创建箱型梁柱的一个侧面A5，如图7-23所示。（21）激活总体柱坐标系。选择菜单路径UtilityMenu>WorkPlane>ChangeActiveCSto>GlobalCylindrical.CreateRectanglebyDimensions对话框图7-23创建箱型梁柱的一个侧面A5M1-97(22)在总体柱坐标系的Y（旋转）坐标上拷贝生成梁柱的4个侧面。选择菜单路径MainMenu>Preprocessor>Modeling>Copy>Areas,弹出拾取面对话框，用鼠标拾取图7-23所示的刚创建的梁柱侧面A5，单击OK按钮接着弹出CopyAreas对话框，设置下列选项：★Numberofcopies:输入4，即拷贝完成后包括源面共生成4个侧面。★X-offsetinActiveCS:默认为空，即X方向间距为0.★Y-offsetinActiveCS:输入90，即Y坐标上的角度间隔为90°。★Z-offsetinActiveCS:默认为空，即X方向间距为0。★其他项默认。单击OK按钮生成图7-24所示的4个梁柱侧面。图7-24生成4个梁柱侧面CopyAreas对话框M1-98（23）隐藏工作平面的坐标架。选择菜单路径UtilityMenu>WorkPlane>DisplayWorkingPlane.

(24)所有面执行互分操作形成互相共线面。选择菜单路径MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Partition>Areas,弹出拾取面对话框，单击PickAll按钮，即所有面执行互分，形成相互共用边界线的连续面模型（划分单元网格式就是一个连续板壳模型，各面之间共用边界节点）。结果如下图所示。（25）存储有限元分析模型。单击ANSYSToolbar窗口中的快捷键SAVE＿DB.所有面执行互分操作形成互相共线面M1-99Finish/clear/FILNAM,CAD2!指定新工作文件名

/PNUM,LINE,1!打开线编号/PNUM,AREA,1!打开面编号/NUMBER,0

/VIEW,1,1,1,1!将视图转换成等轴视图/AND,1/REPLOT

/PREP7WPSTYLE,,,,,,,,1!显示WPwpstyle,0.05,0.5,-1,1,0.003,0,0,,5!设置WP为极坐标及其网格、捕捉功能2.17.2.2命令流建模过程M1-100Wpoff,0,0,0.5!将WP沿其自身Z向平移0.5RECTNG,-0.8,0.8,-0.8,0.8,!在WP中创建内孔矩形ADELE,1!删除面留下4条边线LPLOTLFILLT,1,2,0.1,,!创建L1与L2之间半径等于0.1的倒角线LFILLT,2,3,0.1,,!创建L2与L3之间半径等于0.1的倒角线LFILLT,3,4,0.1,,!创建L3与L4之间半径等于0.1的倒角线LFILLT,4,1,0.1,,!创建L4与L1之间半径等于0.1的倒角线AL,ALL!选中封闭的环线创建横隔板内孔面RECTNG,-1,1,-1,1,!创建横隔板的总面ASBA,2,1!横隔板总面减去内孔面得到横隔板面AGEN,4,ALL,,,,,1,,0!在总体直角坐标系的Z向上拷贝生成4个横隔板M1-101WPCSYS,-1

!使WP与当前激活总体坐标系重合Wpoff,1

!将WP沿其自身X向平移1单位距离Wpro,,-90

!将WP绕Y轴旋转-90度RECTNG,0.4,-1,1,

!在WP中创建矩形侧面板WPSTYLE,,,,,,,,0

!隐藏ＷＰCSYS,1

!激活总体柱坐标系AGEN,4,5,,,,90,,,0

!绕总体柱坐标系的Ｚ轴旋转拷贝生成４个侧面板APTN,ALL

!所有面执行互分操作形成互相共线面SAVEM1-1022.17.2.3点评

该模式主要训练模型的创建方法，其中涉及以下几种建模工具和技术要点。（1）工作平面的显示与隐藏、极坐标网络设置、捕捉功能，以及工作平面的增量方法进行工作平面的平移旋和转变换操作。（2）在工作平面中创建矩形、倒角、线围面的方法。在空间中任意位置创建规则面，首先需要将WP移动到创建规则面所在的位置上，然后才可以创建这些规则面。（3）布尔运算：面与面相减，面与面互分形成一体化连续面。（4）激活坐标系使其成为当前坐标系。不同的操作，需要使用不同的当前坐标系，在操作中要根据需要切换坐标系，即激活不同的坐标系。（5）在总体直角与柱坐标系两种坐标系中拷贝用法：阵列拷贝和旋转拷贝，阵列拷贝在直角坐标系进行，旋转拷贝只能利用柱坐标系的Y坐标和球坐标系的Y和Z坐标。M1-103如图所示，创建机翼的实体模型。该实体建模思路是：（1）创建根部机翼界面外轮廓界面外轮廓线上的一系列关键点。（2）利用关键点拟合根部外轮廓线。（3）利用外轮廓线围成根部截面。（4）利用拖拉并缩放截面大小尺寸方法创建机翼实体模型。2.17.3从底向上实体建模/样条曲线和拖拉实例：机翼实体建模M1-104（1）清除内存，开始一个新分析。选取菜单路径UtilityMenu>File>Clear&StartNew，弹出ClearsdatabaseandStartNew对话框，采用默认状态，单击OK按钮，弹出Uerify确认对话框，单击Yes按钮。（2）指定新工作文件名。选择菜单路径UtilityMenu>File>ChangeJobname弹出对话框，设置下列选项：

Enternewjobname:输入字符串CAD3。Newloganderrorfiles:是否采用新的jobname作为log文件和error文件的新文件名。默认为No,表示仍然使用原来的工作文件名，选择Yes则表示使用新的工作文件名，单击OK按钮。（3）进入前处理器。选取菜单路径MainMenu>Preprocessor。2.17.3.1菜单建模过程M1-105KeypointnumberX,Y,ZLocationinactiveCS2（0.3，0.4，0）3（1，0.5，0）4（1.8，0.3，0）5（2.8，0，0）6（0.3，-0.18，0）7（1，-0.2，0）8（1.8，-0.14，0）（4）创建关键点。选择菜单路径MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>InActiveCS，弹出CreateKeypointsInActiveCoordinateSystem对话框，设置下列选项：Keypointnumber：输入1，即创建1号关键点。X,Y,ZLocationInActiveCS：依次输入0,0,0，即坐标为（0，0，0）。单击Apply按钮，再次弹出CreateNodesInActiveCoordinateSystem对话框，同理依次定义关键点2-8，输入数据如下表所示。创建的关键点如图所示。M1-106(5)创建上弦和下弦样条曲线。选择菜单路径MainMenu>Modeling>Create>Lines>Splines>WithOptions>SplinethruKPs>,弹出拾取关键点对话框,参照图7-25所示依次拾取关键点1,2,3,4与5,然后单击OK按钮,弹出设置方向矢量对话框,XV1,YV1,ZV1分别输入0,-1,0.XV2,YV2,ZV2全部为空值,单击OK按钮；同理，选择该菜单弹出拾取关键点对话框，参照图7-25所示依次拾取关键点1，6，7，8与5，然后单击OK按钮弹出设置方向矢量对话框，XV1,YV1,ZV1分别输入0，1，0，XV2,YV2,ZV2全部为空值，单击OK按钮。（6）创建截面。选择菜单路径MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>Bylines弹出拾取线对话框，单击PickAll按钮。图7-25创建上弦和下弦样条曲线M1-107（7）在总体坐标系中沿Z轴拖拉8个单位且缩小到0.3倍大小。选择菜单路径MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Areas>ByXYZOffset，弹出拾取面对话框，拾取截面，然后单击OK按钮弹出增量拖拉面对话框，设置下列选项：DX,DY,DZ项分别输入0，0，8。RX,RY,RZ项分别输入0.3，0.3，0。单击OK按钮。结果如图7-26所示。（8）存储有限元模型。单击ANSYSToolbar窗口的快捷键SAVE＿DB.（9）退出前处理器。选取菜单路径MainMenu>Finish。增量拖拉面对话框图7-26沿Z轴拖拉8个单位且缩小到0.3倍M1-108FINISH/CLEAR,START/FILNAM,CAD3，0!指定新工作文件名

/VIEW,1,1,1,1!调整视图角度/AND,1/PREP7K,1,0,0,0！定义8个关键点K,2,0.3,0.4,0K,3,1,0.5,0K,4,1.8,0.3,0K,5,2.8,0,0K,6,0.3,-0.18,0K,7,1,-0.2,0K,8,1.8,-0.14,02.17.3.2命令流建模过程M1-109BSPLIN,1,2,3,4,5,,0,-1,0!创建上弦线BSPLIN,1,6,7,8,5,,0,1,0!创建上弦线A1,ALL!创建截面NEXT,ALL,,0,0.8,0.3,0.3!在总体坐标系中沿Z轴拖拉8个单位且缩小到0.3倍大小SAVE!存储模型FINISHM1-1102.17.3.3点评该模型主要训练自底向上的实体建模方法，其中涉及以下几种建模工具和技术要点：（1）定义关键点时当前坐标系为默认的总体直角坐标系。（2）定义样条曲线。（3）利用封闭的边界线围面。（4）沿当前坐标系的坐标轴拖拉面，同时设置面的缩放比列系数：CAD造型操作中可以输入类似的缩放系数的还有MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Scale下的所有子菜单，它们专门用于比列缩放实体模型。M1-1112.17.4样条曲线/镜面映射/路径拖拉实例：工字截面曲梁

如图7-27所示，创建工字截面曲梁的实体模型。该实体建模思路是：(1)在总体坐标系的XOY面内创建1/2截面。(2)利用镜面映射创建完整工字型截面。(3)创建样条曲线，作为工字型截面拖拉的轨迹。(4)工字截面沿样条轨迹线拖拉生成工字截面曲梁实体模型。图7-27工字截面曲梁M1-112（1）清除内存，开始一个新分析。选取菜单路径UtilityMenu>File>Clear&StartNew，弹出ClearsdatabaseandStartNew对话框，采用默认状态，单击OK按钮，弹出Uerify确认对话框，单击Yes按钮。（2）