Ansys課件之幾何建模技術與技巧

第2章幾何建模技術與技巧

ANSYS中的模型可分：★幾何模型(也稱實體模型)★有限元模型ANSYS的建模方法：

●直接建模：直接在ANSYS中建立有限元模型，而不必先建幾何模型。先對結構進行節(jié)點和單元編號，然后輸入節(jié)點坐標建立節(jié)點，再輸入每個單元的節(jié)點編號，從而建立有限元模型。該方法缺點是大量輸入數(shù)據(jù)令人無法忍受，且對于復雜的3D實體靠人工去劃分網(wǎng)格極易出錯?！駧缀谓＃涸贏NSYS軟件中建立模型和從其它CAD軟件導入模型。如建模軟件如AutoCAD、Pro/E、SolidWork、UG、SolidEdge等。●混合建模：在幾何建模并網(wǎng)分后，再增加其它單元或特征的方法。該法基本是在有限元模型生成后，再建立少量的單元，例如接觸單元、約束方程、耦合自由度等。12.1.1坐標系類型6類坐標系：總體、局部、節(jié)點、單元、顯示與結果。

1.總體坐標系用于確定空間幾何結構的位置，是一個絕對的參考系?！钤c相同，右手系；☆坐標系號:0--直角坐標系，1--柱坐標系，2--球坐標系☆可使用任意坐標系，但某時刻只能激活一個?！羁傮w坐標系均用X、Y、Z表示，當激活的不是直角坐標系時，應理解為柱坐標系的R、θ、Z或球坐標系的R、θ、Φ。

22.1.1坐標系類型2.局部坐標系

對于復雜的幾何模型，僅使用總體坐標系不夠方便，這時可建立自己的坐標系，即局部坐標系?！罹植孔鴺讼档脑c和坐標軸方向可與總體坐標系不同☆有4種坐標系，即直角坐標系、柱坐標系、球坐標系、環(huán)坐標系?！罹植孔鴺讼档木幪柋仨毃R11，且為整數(shù)號碼。

總體坐標系和局部坐標系主要用于幾何建模。32.1.1坐標系類型3.節(jié)點坐標系★節(jié)點坐標系主要用于定義節(jié)點自由度的方向。★每個節(jié)點都有自己的節(jié)點坐標系，缺省的節(jié)點坐標系的方向平行于總體直角坐標系，而與建立節(jié)點時所用的坐標系無關。★當施加不同于總體坐標系方向的約束或荷載時，需要旋轉節(jié)點坐標系到需要的方向，然后再施加約束或荷載?！镌跁r程后處理（POST26）中，節(jié)點結果如節(jié)點位移、節(jié)點荷載和支座反力等都是以節(jié)點坐標系方向表示?！镌谕ㄓ煤筇幚恚≒OST1）中，節(jié)點結果數(shù)據(jù)均以結果坐標系表示。42.1.1坐標系類型4.單元坐標系

每個單元都有自己的單元坐標系，用于定義單元材料性質、面荷載和單元結果的方向。單元坐標系的缺省方向遵循以下規(guī)則：●線單元（桿、梁單元）的X軸通常從I節(jié)點指向J節(jié)點，Y和Z軸可由節(jié)點K或θ確定；當節(jié)點K省略且θ=0時，單元的Y軸總是平行于總體坐標系的XY平面；當單元的X軸平面于總體坐標系的Z軸時，單元的Y軸與總體坐標系的Y軸相同。●殼單元的X軸通常也從I節(jié)點指向J節(jié)點，Z軸通過I節(jié)點且與殼面垂直，其正方向由單元的I、J、K節(jié)點按右手規(guī)則確定?！?D/3D實體單元坐標系的方向總是平行于總體直角坐標系。52.1.1坐標系類型5.顯示坐標系

顯示坐標系用來定義幾何元素被列表或顯示的坐標系。缺省時幾何元素列表總是顯示為總體直角坐標系，而不管它們是在何種坐標系下生成的。

顯示坐標系的改變會影響到圖形顯示和列表，無論是幾何圖素或有限元模型都將受到影響。但是邊界條件符號、向量箭頭和單元坐標系的三角符號都不會轉換到顯示坐標系下。顯示坐標系的方向是X軸水平向右，Y軸垂直向上，Z軸垂直屏幕向外。當DSYS>0時，將不顯示線和面的方向。62.1.1坐標系類型6.結果坐標系

結果坐標系用于列表、顯示或在通用后處理中將節(jié)點或單元結果旋轉到一個特定坐標系中。求解結果如節(jié)點位移、單元應力或應變等，以節(jié)點坐標系或單元坐標系保存在文件中，在顯示或列表時，均按當前激活的結果坐標系。

缺省時結果坐標系與總體直角坐標系平行。72.1.2坐標系的定義與激活

缺省情況下總是激活總體直角坐標系，用戶每定義一個局部坐標系則該坐標系自動被激活。如果要激活一個總體坐標系或以前定義的局部坐標系則要通過菜單或命令。1.激活總體和局部坐標系命令：CSYS,KCN其中KCN表示坐標系號碼，0-直角坐標系（缺省），1-柱坐標系，2-球坐標系，4-以工作平面為坐標系，5-柱坐標系（以Y軸為轉軸），≥11-局部坐標系。由于工作平面可不斷移動和旋轉，因此當采用CSYS,4時也相當于不斷定義了局部直角坐標，在很多情況下應用非常方便。82.1.2坐標系的定義與激活2.定義局部坐標系⑴

根據(jù)總體坐標系定義局部坐標系命令：LOCAL,KCN,KCS,XC,YC,ZC,THXY,THYZ,THZX,PAR1,PAR2其中：KCN---局部坐標系編號，此編號必須大于10，如果與既有編號相同，則將重新定義KCS---坐標系類型，0或CART為直角坐標系，1或CYLIN為柱坐標系，2或SPHE為球坐標系，3或TORO為環(huán)坐標系。XC,YC,ZC---新坐標系原點在總體直角坐標系中的坐標。THXY,THYZ,THZX---新坐標系繞Z,X,Y軸的旋轉角度，其正方向為：XY,YZ,ZX。PAR1---適用于橢圓、類似球體或環(huán)形系統(tǒng)，當KCS=1或2時，其值為橢圓Y軸半徑與X軸半徑之比，缺省為1即圓。當KCS=3時，其值為環(huán)面的主半徑。PAR2---僅適用于類似球體的系統(tǒng)，當KCS=2時，其值為橢球體Z軸半徑與X軸半徑之比，缺省為1。例如：LOCAL,11,0,3,4,5,10,15,20---定義了局部坐標系號為11，原點為總體直角坐標系下的點（3,4,5），繞Z、X、Y軸旋轉角度分別為10°、15°、20°的直角坐標系。例如：LOCAL,12,1,,,,,,,0.8---定義了局部坐標系號為12，原點和方位與總體坐標系相同的柱坐標系，但Y軸半徑與X軸半徑之比為0.8，用于定義橢圓。當KCN=2時，PAR2為Z軸半徑與X軸半徑之比，用于橢球的定義。92.樹1.構2育坐標謝系的肚定義餓與激腳活⑵述刪除縫局部衡坐標叼系命令忘：CS棚DE父LE蒜,謙KC部N1蒜,慣KC猛N2籍,宮KC幻玉IN竭C其中拘：KC既N1肺--肝-為要擾刪除喝的局孤部坐受標系窩的起賢始編盾號，盾如果KC倒N1攝=A稠LL，則辯其后舒參數(shù)將黨忽略尿。KC妙N2紛--校-為要成刪除鑰的局掠部坐味標系孔的最頭終編貼號。KC誰IN閣C-荷--為編朽號的萬遞增液數(shù)值公，缺尖省為1。例如嫌：CS生DE紗LE瀉,A端LL挖--進-則刪數(shù)除了浩所有基的局燒部坐夠標系攻。CS銳DE砍LE歷,1恨1,名15朋,2約--叼-則刪擇除了11、13、15號局貫部坐樣標系響。⑶句查看發(fā)激活威坐標拘系和蜓局部役坐標汽系命令宰：CS撇LI棍ST普,哄KC償N1裹,額KC丈N2尾,肅KC嶼IN排C例如費：CS貨LI村ST渾,A棋LL各--害-則列劃表顯撒示所杜有坐糞標系負，并柄列出逗相關從信息。102.斯1.播2族坐標西系的甜定義般與激隨活3.針節(jié)點敏坐標波系的倡旋轉票與修濁改⑴將某走些節(jié)刪點的本坐標葉系旋貼轉到怖與當陳前激小活坐以標系王（簡譯稱“染當前罰坐標螺系”蘆）方刪向一取致命令誼：NR賣OT載AT憲,演NO斤DE咬1,止N隱OD師E2曾,菠NI筐NC其中NO末DE競1、NO帆DE恭2、NI衛(wèi)NC味-奮--要旋次轉節(jié)懂點的介起始洪號、恰末編原號（掃缺省訴為NO女DE君1）及管遞增誤值（挖缺省柏值為1）。箏如NO仰DE劇1=木AL側L則其董后參灰數(shù)將越被忽逐略，NO棉DE干1也可料為元紫件名犯。例如害：N霞RO祥TA舉T,梳3,唐6-蜓--喂使3權,4版,5琴,6忍節(jié)點其的節(jié)扶點坐嚇標系覺方向卸與當房誠前坐化標系卸方向器相同貸。⑵尋將既迫有節(jié)血點的計節(jié)點助坐標你系旋烤轉某否個角領度命令裝：NM芒OD梯IF妻,拼NO聲DE晚,焦X,蓄Y寺,沙Z,肌T咽HX立Y,然T膛HY壇Z,川T狡HZ障XNO虧DE蹲--犬-節(jié)點扛號、AL泊L或元太件名萄稱。X,沃Y告,旅Z-犬--該節(jié)弱點的藥新坐參標值峰。其礦余參濾數(shù)意暑義同膝前。例如漲：NM輸OD果IF鈔,8須,,匹,,灶15騙--工-修改件節(jié)點8的節(jié)勵點坐抬標系愈方向返，使洋之繞Z軸旋側轉15°。112.諒1.黃2侍坐標梢系的偉定義窯與激筍活⑷胃節(jié)點刻坐標蛇系列劣表命令稠：NL伴IS醋T,洽N秘OD服E1論,治NO謊DE哀2,助N痰IN診C,拼L秤co恭or騾d,范S慕OR聲T1核,侵SO相RT燒2,螺S拿OR挺T3Lc窩oo遼rd胃--鄉(xiāng)豐-坐標單列表跪信息肯，缺集省為煉全部召信息膜，=C只OO習RD時僅跳列XY法Z坐標耽。SO賠RT跌1-以--用于晨排序糖的第1項內(nèi)怖容，匙可以釀是NO亞DE巡壽,X還,Y倒,Z央,T陪HX疾Y,爪TH刷YZ認,T輛HX族Z。SO渡RT戒2,貴SO爭RT弱3-橫--用于趨排序胖的第2項和羅第3項內(nèi)橋容，模其內(nèi)巷容同SO述RT膀1。例如央：NL子IS蓬T,硬3,眨9,饞3-罪--則列年出節(jié)掉點3,蓮6,殺9所有吊信息舟。NL脂IS近T,送al絕l,弟,,土co燦or許d襖高精土度輸奔出122.穗1.賺2晌坐標血系的寧定義濃與激揉活4.眾單繼元坐嗓標系清的定倍義與撕修改⑴設置死單元租坐標升系命令箏：ES躁YS能,K活CN其中KC桑N為坐訊標系守編號料，KC守N=閘0（缺閉?。┬贡硎玖R使用識單元掀定義張時規(guī)腫定的爺坐標使系方醫(yī)向。們當KC依N=俱N（N>執(zhí)10）時返使用剛編號竹為N的局名部坐道標系沃。也即價只能撤通過顆局部代坐標筐系定栗義單羊元坐出標系覽的方榴向，霧若要貪定義甜單元禮坐標數(shù)系方頃向與流總體萄坐標灑系方累向相停同，埋則應嫩先定醋義一膽個與恒總體迫坐標博系一體致的鞋局部漢坐標頓系，惜再利現(xiàn)用該抗局部片坐標貫系定躺義單屬元坐戰(zhàn)標系社方向漠。⑵修改談單元刑坐標滲系方塌向命令甘：EM納OD凍IF鍋,洞IE攪L,膊S翼TL臭OC曠,紫I1剛,難I2隔,費I3豆,送I4茅,搶I5派,翅I6曲,藍I7低,禁I8IE縮慧L-鄰--單元爸編號誦，或AL挪L，或誰元件勸名。ST僻LO易C-晝--將要醒修改味的第鳥一個搬節(jié)點碌序號狂或屬招性，屬性雜之一仔為ES肌YS，則I1為局盯部坐縱標號浩。例如閑：EM潑OD繼IF蠻,4休,E泡SY階S,錢13歷--之-將4號單矮元的煌單元蹄坐標蘇系與12號局猛部坐睜標系毛一致拍。132.攻1.斥2先坐標宜系的坡定義并與激縮慧活5.請激鄉(xiāng)豐活顯柔示坐愿標系命令舞：DS乞YS業(yè),K順CN其中KC巷N-秤--坐標夕系號或，可骨為0,東1,貸2及局涉部坐贏標系倡號。遙缺省菠為總干體直府角坐免標系耽。6.氧激奸活結糾果坐何標系命令非：RS術YS噸,K女CN其中背KC屋N-稅--仁坐標虧系號注，可戲為0娃（缺普省）舍,1宴,2培及局斯部坐蓄標系步號。段當K課CN紙=S揀OL宅U時畏，則園與求獅解計紅算時桶采用報的坐境標系槐相同予，實餡際上呆采用逃數(shù)據(jù)旋存儲覽時的錫坐標庭系。142.思1.水3絡定義民工作意平面工作閑平面刪是一券個具健有原鞠點、鐘二維流坐標晴系、住捕捉呆增量拆和格縣柵的策無限約大平責面?！裨诎倘笔〗瓍s況鼠下，豈工作藝平面字是總撒體直毛角坐盡標系根的X達Y平截面●工顆作平毫面只汁有一榜個，尼且與考坐標醋系是山獨立淺的?！窆ね孔髌奖婵杀灰韵胧嫦蟪删壢鹨粋€誓繪圖薄板，何可拖宗動或杏旋轉位，其絲式坐標備系方聾位隨際著移廢動和灑旋轉甘而不詢斷變綁化，焦利用宇它可尿使建槍模更蠢加方是便。152.害1.戶3耳定義歡工作似平面1.港將既行有坐油標系涉的X絕Y平搭面定縣義為檢工作結平面命令剛：WP盞CS媽YS釘,W炎N,統(tǒng)KC珍N其中KC偷N為既申有坐乎標系針號，孔可以雪是0,暈1,粥2,或局秧部坐糞標系森號。笨缺省闊為激吸活的拿坐標匯系?！袢邕x果工夠作平忠面位話于直辯角坐唱標系資下，嶼則工鬧作平掙面的零坐標棉系也盞為直悼角坐持標系舅。●如很果位意于柱堤或球違坐標見系下白，則肢工作急平面護的坐寨標系耐為極班坐標斑系?！袢缱⒐鸚N為負剃值，朱則不擁改變客視圖螺方向暗?；虮咴趹┮苿愚r(nóng)或旋謊轉工唇作平踢面后科，直懲接恢餐復到秋缺省哨狀態(tài)餐。162.讀1.嫁4僑工作仗平面園的操贈控1.工作街平面雀的當熟前狀萄態(tài)查看厘當前偏狀態(tài)允的命略令：WP吳ST吹YL權,S怖TA偉T恢復芬到AN肚SY照S默認準狀態(tài)咱的命建令：WP餡ST并YL伴,D俊EF暫A2.閘移岡動工綢作平宴面⑴將工我作平壓面沿宿其自庫身坐寨標軸并移動命令嬸：WP姥OF叉FS退,錦XO記FF券,繭YO嚇FF肢,龜ZO皇FF其中XO組FF另,怕YO剝FF輪,偵ZO渡FF為工山作平端面坐喇標系臭內(nèi)沿反其X軸、Y軸和Z軸的狐偏移充增量珍。例如診：WP牢OF腔F,撤10琴,-泡20斥--河-將工筋作平傭面沿姥其X軸相造對偏鉤移10，沿近其Y軸相現(xiàn)對偏當移-2西0。172.尸1.孤4蠶工作埋平面售的操棗控⑵呀將工撫作平趕面移紅動到搶一組析關鍵補點的即中間封位置命令更：KW提