Ansys基礎(chǔ)培訓(xùn)幾何建模建模方法和技巧PPT教學(xué)課件

1、1/50建模方法 有限元模型的建立方法可分為： 直接法直接法 直接根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)的幾何外型建立節(jié)點(diǎn)和單元，因此直直接根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)的幾何外型建立節(jié)點(diǎn)和單元，因此直接法只適應(yīng)于簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。接法只適應(yīng)于簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。 間接法間接法 適用于適用于具有復(fù)雜幾何外型、具有復(fù)雜幾何外型、節(jié)點(diǎn)及單元數(shù)目較多的機(jī)械節(jié)點(diǎn)及單元數(shù)目較多的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。該方法通過點(diǎn)、線、面、體，先建立實(shí)體模型，結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。該方法通過點(diǎn)、線、面、體，先建立實(shí)體模型，再進(jìn)行網(wǎng)格劃分，以完成有限元模型的建立。再進(jìn)行網(wǎng)格劃分，以完成有限元模型的建立。 本章只介紹本章只介紹間接法間接法即實(shí)體建模。即實(shí)體建模。2/50 間接法 利用A

2、NSYS建模功能進(jìn)行建模 方便進(jìn)行參數(shù)化的建模 外部模型導(dǎo)入 方便快捷 不方便進(jìn)行參數(shù)化建模 需要購(gòu)買外部接口3/50線和關(guān)鍵點(diǎn) 實(shí)體建模是建立實(shí)體模型的過程. 首先回顧前面的一些定義： 一個(gè)實(shí)體模型由基本要素組成。 體，面，線，關(guān)鍵點(diǎn) 體由面圍成，面由線組成,線由關(guān)鍵點(diǎn)組成。 實(shí)體的層次由低到高: 關(guān)鍵點(diǎn) 線 面。 如果高一級(jí)的實(shí)體存在，則依附它的低級(jí)實(shí)體不能刪除。 另外，只由面及面以下層次組成的實(shí)體，如殼或二維平面模型，在ANSYS中仍稱為實(shí)體。體面關(guān)鍵點(diǎn)線面體4/50 建立實(shí)體模型可以通過兩個(gè)途徑: 由上而下 由下而上 由上而下建模：首先定義體（或面），然后對(duì)這些體或面按一定規(guī)則組合得到

3、最終需要的形狀。加5/50 由下而上建模；首先建立關(guān)鍵點(diǎn)，用這些點(diǎn)建立線、面等。 用戶可以根據(jù)模型形狀，選擇最佳建模途徑。 下面詳細(xì)討論建模途徑。6/50 定義關(guān)鍵點(diǎn): Main Menu Preprocessor Modeling Create Keypoints 或者使用K系列命令: K, KFILL, KNODE, 等等. 建立關(guān)鍵點(diǎn)只需要關(guān)鍵點(diǎn)編號(hào)及坐標(biāo)值。 關(guān)鍵點(diǎn)編號(hào)缺省值為下一個(gè)整數(shù)數(shù)。 坐標(biāo)位置可以通過在工作平面上拾取或輸入X,Y,Z 坐標(biāo)值確定，坐標(biāo)值的確定依賴于當(dāng)前激活坐標(biāo)系。7/50 有許多方法定義線，如下所示： 如果定義面或體, ANSYS 將自動(dòng)生成未定義的線，線的曲率

4、由當(dāng)前激活坐標(biāo)系確定。 建立線的關(guān)鍵點(diǎn)必須可用。Create Lines ArcsCreate Lines LinesCreate Lines SplinesOperate Extrude8/50 用由下向上的方法建立面，所需的關(guān)鍵點(diǎn)、線必須預(yù)先定義。 如果定義體，ANSYS 將自動(dòng)生成未定義的面、線，線的曲率由當(dāng)前激活坐標(biāo)系確定Operate ExtrudeCreate Areas Arbitrary9/50 用由下向上的方法生成體，需要的關(guān)鍵點(diǎn)、線和面必須預(yù)先定義好Operate ExtrudeCreate Volumes Arbitrary10/50 演示: 清除數(shù)據(jù)庫(kù) 顯示工作平面并通

5、過拾取方式建立幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，注意拾取時(shí)顯示的坐標(biāo)值。 打開格柵，改變間距，并激活捕捉。 建立更多的關(guān)鍵點(diǎn).注意指針如何捕捉格柵上的點(diǎn)。 定義兩個(gè)矩形 一個(gè)用拾取角點(diǎn)，另一個(gè)通過定義尺寸。 把工作平面平移到幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的中心, 然后在面內(nèi)旋轉(zhuǎn)30。 通過拾取角點(diǎn)或定義尺寸生成多于兩個(gè)矩形。注意矩形方位。 將工作平面原點(diǎn)恢復(fù)到總體坐標(biāo)系原點(diǎn)，然后用拾取或輸入尺寸的方法生成三維圖元。11/50 自上而下建模 圖元 圖元是預(yù)先定義好的幾何體，如圓、多邊形和球體。 二維圖元包括矩形、圓、三角形和其它多邊形。12/50 三維圖元包括塊體、圓柱體、棱柱、球體和圓錐體。13/50 當(dāng)建立二維圖元時(shí)，ANSYS 將

6、定義一個(gè)面，并包括其下層的線和關(guān)鍵點(diǎn)。 當(dāng)建立三維圖元時(shí)，ANSYS 將定義一個(gè)體，并包括其下層的面、線和關(guān)鍵點(diǎn)。14/50 圖元可以通過輸入幾何尺寸或在圖形窗口拾取來建立 例如建立一個(gè)實(shí)體圓： Main Menu Preprocessor Modeling Create Areas Circle 提示面積輸入1.)在圖形窗口拾取圓心和半徑2.)或在此輸入數(shù)值通過拾取15/50 建立一個(gè)塊體: Main Menu Preprocessor Modeling Create VolumesBlock 提示通過拾取體輸入1.) 在圖形窗口拾取對(duì)角線上的兩個(gè)端點(diǎn)和 Z軸方向的深度.2.) 或在拾取對(duì)話

7、框中鍵入相關(guān)尺寸16/50演示:清除數(shù)據(jù)庫(kù)。在 (1,2), (3,2), (4,0), (1,1.5), (2.5,0)建立關(guān)鍵點(diǎn)。轉(zhuǎn)到激活坐標(biāo)系 CSYS,1 并在關(guān)鍵點(diǎn)4和5之間生成線 （ “in active CS” ）。轉(zhuǎn)到坐標(biāo)系 CSYS,0 并通過關(guān)鍵點(diǎn)生成面，注意線自動(dòng)生成，全部是直線。定義兩個(gè)圓：半徑0.3R, 圓心位于 (2.25,1.5)半徑0.35R, 圓心位于 (3.0,0.6)從原來的面減去定義的兩個(gè)圓。 (這里采用由上而下和由下而上的建模方法的組合。)保存數(shù)據(jù)庫(kù)17/50操作 布爾操作 拖拉 縮放 移動(dòng) 復(fù)制 反射 合并 倒角18/50布爾運(yùn)算 是對(duì)幾何實(shí)體進(jìn)行組

8、合的運(yùn)算。ANSYS 中的布爾運(yùn)算包括： 加、減、相交、疊分、粘接和搭接。 布爾運(yùn)算時(shí)，輸入可以是任意幾何實(shí)體，從簡(jiǎn)單的圖元到通過CAD系統(tǒng)輸入的復(fù)雜的幾何體。加輸入實(shí)體布爾運(yùn)算輸出實(shí)體19/50 所有的布爾操作可以在GUI界面下獲得 Preprocessor -Modeling- Operate。 缺省狀態(tài)下, 布爾操作時(shí)輸入的幾何實(shí)體在運(yùn)算結(jié)束后將被刪除。 被刪除實(shí)體的編號(hào)將“釋放” (即, 這些編號(hào)從最小編號(hào)開始，指定給新的實(shí)體）。20/50 加（add） 把兩個(gè)或多個(gè)實(shí)體合并為一個(gè)。21/50 粘接 ( glue ) 把兩個(gè)或多個(gè)實(shí)體粘合到一起，在其接觸面上具有共同的邊界。 當(dāng)你想定義

9、兩個(gè)不同的實(shí)體時(shí)特別方便（如不同材料組成的實(shí)體）。22/50 搭接 ( overlap ) 除了輸入實(shí)體彼此搭接外，與粘接相同。23/50 減(substract) 刪除“母體”中一塊或多塊與子體重合的部分。 對(duì)于建立帶孔的實(shí)體或準(zhǔn)確刪除部分實(shí)體特別方便。24/50 相交( intersect) 只保留兩個(gè)或多個(gè)實(shí)體重疊的部分。 如果輸入了多于兩個(gè)的實(shí)體，則有兩種選擇： 公共相交和兩兩相交。 公共相交只保留全部實(shí)體的共同部分。 兩兩相交則保留每一對(duì)實(shí)體的共同部分，這樣，結(jié)果可能有多個(gè)實(shí)體CommonIntersectionPairwiseIntersection25/50 分割(divide)

10、 把兩個(gè)或多個(gè)實(shí)體分為多個(gè)實(shí)體，但相互之間仍通過共同的邊界連接在一起。 若想找到兩條相交線的交點(diǎn)并保留這些線時(shí)，此命令特別有用，如下圖所示。(相交運(yùn)算可以找到交點(diǎn)但刪除線）L1L2L3L6L5L4Partition26/50演示:在矩形中減去一個(gè)圓，實(shí)現(xiàn)鉆孔操作（或從塊體中減去柱體）。建立兩個(gè)相交的實(shí)體，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)文件, 作搭接運(yùn)算. 然后恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù),對(duì)實(shí)體相加. 注意比較兩種運(yùn)算的不同。 (粘接類似于搭接。)模型:block,-2,2, 0,2, -2,2sphere,2.5,2.7vinv,all ! intersection27/50 參考練習(xí)附錄:練習(xí)3-軸承座28/50拖拉 利用已有

11、的面快速生成體 (或由線生成面,由關(guān)鍵點(diǎn)生成線). 如果面已經(jīng)劃分了網(wǎng)格，單元也可以隨著面一起拉伸. 有四種方法拉伸面： 法向拖拉 通過對(duì)面的標(biāo)準(zhǔn)偏移形成體 VOFFST。XYZ偏移 通過對(duì)面的XYZ偏移量形成體 VEXT。 可以錐形拉伸。沿坐標(biāo)軸 繞坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)面形成體(也可通過兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)旋轉(zhuǎn)) VROTAT。沿直線沿一條線或一組鄰近的線拖拉面形成體 VDRAG。29/50 移動(dòng) 通過指定增量DX,DY,DZ控制實(shí)體的移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)。 DX,DY,DZ按激活坐標(biāo)系。 平移激活直角坐標(biāo)系。 轉(zhuǎn)動(dòng)激活柱坐標(biāo)系或球坐標(biāo)系。 或使用命令VGEN, AGEN, LGEN, KGEN。從 csys,0轉(zhuǎn)換 到

12、 csys,11旋轉(zhuǎn) -30 30/50拷貝 生成實(shí)體的多個(gè)拷貝。 指定復(fù)制份數(shù)（2或更多）或每個(gè)拷貝的增量 DX,DY,DZ 。DX,DY,DZ按激活坐標(biāo)系。 對(duì)生成多個(gè)孔、翼等特別有用在局部柱坐標(biāo)中拷貝通過蒙皮建立外表面31/50反射 關(guān)于一個(gè)平面反射實(shí)體. 指定反射方向: X是對(duì)關(guān)于YZ平面反射 Y是對(duì)關(guān)于XZ平面反射 Z是對(duì)關(guān)于XY平面反射所有的方向均按激活坐標(biāo)系，且必須是直角坐標(biāo)系.What is the direction of reflection in this case? 32/50合并 合并兩個(gè)實(shí)體，并刪除重合的關(guān)鍵點(diǎn)。 合并關(guān)鍵點(diǎn)時(shí)，如果存在高一層次重合的實(shí)體，也將自動(dòng)被

13、合并。 通常在反射、復(fù)制或其它操作后產(chǎn)生重合的實(shí)體時(shí)需要合并。合并或粘合反射33/50從原面中減去倒角面倒角 線倒角需要兩條相交的線，且在相交處有共同的關(guān)鍵點(diǎn)。 如果沒有共同的關(guān)鍵點(diǎn)，則先作分割操作。 ANSYS不改變?cè)瓉硪栏降拿妫ㄈ绻校虼?，需要用加或減填充區(qū)域。 面倒角與線倒角類似。建立倒角建立面34/50演示:恢復(fù) r.db 文件(如果需要)。在點(diǎn) (0,0) 和 (0,1)建立關(guān)鍵點(diǎn),連成軸,然后把面繞軸旋轉(zhuǎn)60拉伸。恢復(fù)r.db 數(shù)據(jù)庫(kù)文件。沿Y軸方向復(fù)制rib：在整體坐標(biāo)系原點(diǎn)按角度THYZ = -90建立柱體局部坐標(biāo)系。復(fù)制7份 (6份是新復(fù)制的）增量為 DY=15。用ASK

14、IN,P命令生成3個(gè)外部表面。35/50“選擇”操作、定義元素組集36/50 假設(shè)用戶想做以下操作: 刪除半徑0.2到0.3的所有圓弧 在全部外輪廓線上施加對(duì)流荷載 只觀察鋼材料單元上的節(jié)點(diǎn) 通常這些都要在模型的集合上操作。選擇操作 允許用戶選擇一個(gè)集合并只對(duì)該集合內(nèi)的實(shí)體進(jìn)行操作。37/50 分三個(gè)步驟: 選擇一個(gè)子集 在子集上進(jìn)行操作 重新激活整個(gè)集合激活整個(gè)集合選擇子集在子集上操作38/50選擇子集 可以選擇實(shí)體對(duì)話框的工具 : Utility Menu Select Entities. 或用 xSEL 系列命令: KSEL, LSEL, ASEL, VSEL, NSEL, ESEL選擇

15、的實(shí)體選擇用的準(zhǔn)則選擇類型39/50 選擇所用的準(zhǔn)則: By Num/Pick: 通過鍵入實(shí)體號(hào)碼或用拾取操作進(jìn)行選擇. Attached to: 通過相關(guān)實(shí)體選擇.例如,選擇與面相關(guān)的線. By Location: 根據(jù) X,Y,Z 坐標(biāo)位置選擇.如,選擇所有X=2.5的節(jié)點(diǎn).X,Y,Z 是激活坐標(biāo)系的坐標(biāo)。 By Attributes: 根據(jù)材料號(hào),實(shí)常數(shù)號(hào)等選擇.不同實(shí)體的屬性不盡相同. Exterior: 選擇模型外邊界. By Results: 根據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)選擇,例如,按節(jié)點(diǎn)位移.40/50 選擇方式 From Full: 從整個(gè)實(shí)體集選擇子集。 Reselect: 從當(dāng)前子集中再選

16、擇子集。 Also Select: 在當(dāng)前子集中再添加另一個(gè)子集。 Unselect: 從當(dāng)前子集中去掉一部分 Invert:選擇當(dāng)前子集的補(bǔ)集。 Select None: 選擇空集。 Select All: 選擇所有實(shí)體。Select NoneReselectAlso SelectUnselectInvertFrom FullSelect All41/50子集操作 典型操作包括施加荷載,列出子集的結(jié)果,或僅僅是畫出所選實(shí)體. 選擇子集后可以在拾取對(duì)話框上方便的使用 Pick All 按鈕或在命令參數(shù)中使用 ALL 拾取子集的全部實(shí)體. 注意: 大部分的 ANSYS 操作,包括 SOLVE 命

17、令只在子集上進(jìn)行. 其它操作是給子集一個(gè)名,建立一個(gè)組件（將在下一節(jié)討論）.42/50重新激活整個(gè)集合 完成子集的操作之后,應(yīng)重新激活整個(gè)實(shí)體集. 如果求解時(shí)不激活所有節(jié)點(diǎn)和單元,求解器會(huì)發(fā)出警告. 激活整個(gè)實(shí)體的最簡(jiǎn)單操作是選擇 “everything”: Utility Menu Select Everything 或用命令 ALLSEL也可以在選擇實(shí)體對(duì)話框中選擇 Sele All 按鈕分別激活不同實(shí)體（或用命令 KSEL,ALL; LSEL,ALL; 等.)43/50 組件 是命名后的子集合.該名稱可以在對(duì)話框中或命令參數(shù)中替代實(shí)體編號(hào)或 ALL. 一組節(jié)點(diǎn),或線,面,體都可以定義為組件.組件只能包含同一類實(shí)體. 組件可以被選擇也可以不被選擇. 選擇了一個(gè)組件,就等于選擇了組件中的全部實(shí)體. 組件管理器能夠新建、顯示、列表、選擇組件和組合. Utility Menu Select Component Manager.44/50 建立組件 Utility Menu Select Component Manager 單擊新建組件圖標(biāo) 在這一步所有選擇的實(shí)體都將被包括，或者你可以選擇