1、实体建模,第 三 讲,输入实体模型,ANSYS中可用的模型输入方法,CAD 中的模型,为下一步网格划分和求解而输入ANSYS的模型,一般准则： 如果有相关接口，则应首选它来输入入模型，否则，使用IGES输入方法,输入实体模型,PRO/E输入,Utility Menu: File Import Pro/E.,4. 单击 OK.,3. 不打开Allow Defeatuning（建议） 如果想进行标准的建模操作和布尔操作，则关掉allow refeaturing，否则，打开allow refeaturing这将使模型简化工具可用。（注意：仅提供有限的建模操作和布尔操作）,2. 输入启动Pro/E的命
2、令名 (缺省=当前支持的Pro/E版本,1. 选择将要输入的Pro/E文件.,输入实体模型,SAT输入,Utility Menu: File Import SAT.,4. 选择OK,3.不打开Allow defeaturing（推荐） 如果想进行标准的建模操作和布尔操作，则关掉Allow Defeaturing，否则，打开Allow Defeaturing使模型简化工具可用（仅提供有限的建模操作和布尔操作）,1.选择将要输入的SAT文件.,2. 选择几何体类型: 对体选择Solids 对面选择Surfaces 对线选择Wireframes,输入实体模型,PARASOLID输入,2. 不打开Al
3、low defeaturing（推荐） 如果想进行标准的建模操作和布尔操作，则关掉Allow Refeaturing，否则，打开Allow Refeaturing使模型简化工具可用（仅提供有限的建模操作和布尔操作）,Utility Menu: File Import PARA.,1.选择将要输入的Parasolids文件.,3. 选择几何体类型: 对体选择Solids 对面选择Surfaces 对线选择Wireframes,输入实体模型,IGES输入,以IGES格式保存的文件,为下一步网格划分和求解而输入ANSYS的模型,当使用IGES输入文件时， no Defeature选项允许进行标准的布
4、尔操作和建模操作，但没有修复工具。 defeature model选项允许使用修复工具。,Utility Menu: File Import IGES,实体建模概述,直接输入几何实体来建模很方便,但有些情况下需要在ANSYS中来建立实体模型。例如: 需要建立参数模型时， 在优化设计及参数敏感性分析时建立的模型. 没有ANSYS能够读入的几何实体模型时. 计算机上没有相关的绘图软件时（与ANSYS程序兼容的）. 其它情况 ANSYS 有一组很方便的几何建模工具。本章将讨论这些作图工具.,实体建模概述,主要内容: A. 定义 B. 自上而下建模 前言 工作平面 布尔运算 C. 例题 D. 自下而上
5、建模 关键点 坐标系 线,面,体 操作 E. 例题,实体建模 A. 定义,实体建模 可以定义为建立实体模型的过程. 定义： 一个实体模型有体、面、线及关键点组成。. 体由面围成，面由线组成,线由关键点组成. 实体的层次从底到高: 关键点 线 面体. 如果高一级的实体存在，则低一级的与之依附的实体不能删除. 另外，一个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.,实体建模 A. 定义,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；首先建立体（或面）,对这些体或面按一定规则组合得到最终需要的形状.,实体建模 A. 定义,由下而上建模；首先建立关键
6、点，由这些点建立线、面、体.,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。,实体建模 B. 由上而下建模,由上而下建模；首先建立体（或面）,对这些体或面按一定规则组合得到最终需要的形状. 开始建立的体或面称为图元. 工作平面用来定位并帮助生成图元. 对原始体组合形成最终形状的过程称为布尔运算.,实体建模 - 由上而下建模 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.,实体建模 - 由上而下建模 .图元,三维图元包括块体, 圆柱体, 棱体， 球体,和圆锥体.,实体建模 - 由上而下建模 .图元,当建立二维图元时，ANSYS 将定义
7、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。,实体建模 - 由上而下建模 .图元,图元可以通过输入尺寸或在图形窗口拾取来建立。.,生成块体: Preprocessor -Modeling- Create -Volumes- Block ,实体建模 - 由上而下建模 工作平面,工作平面 一个可动的二维参考平面，用来定位确定图元。缺省状态下，工作平面原点与整体坐标系原点重合，但可以把工作平面移动或旋转到任意位置. 利用显示格栅，在工作平面上作图就象在方格纸上作图。,实体建模 - 由上而下建模 工作平面,所有的工作平面命令菜单均在 U
8、tility Menu WorkPlane. 工作平面控制菜单（WP Settings）控制下列内容: WP display - 只显示三个坐标轴 (缺省),只显示格栅，或两者均显示。 Snap - 便于在工作平面上拾取格栅上的点. Grid spacing 栅距. Grid size -显示的工作平面大小(大小无限制).,实体建模 - 由上而下建模 工作平面,用Offset 和 Align菜单可以把工作平面移到期望的任意位置. 通过增量移动工作平面 用按扭实现 (通过指针滑动实现). 或输入希望的增量值. 或使用动态方式 (类似移动-缩放-转动).,实体建模 - 由上而下建模 工作平面,Of
9、fset WP to 保持其当前方向，简单地平移工作平面到期望的位置: 已经存在的一个或多个关键点. 若拾取多个关键点，则工作平面移到这些关键点的平均位置处. 已经存在的一个或多个结点. 通过坐标值指定的一个或多个位置. 总体坐标系原点. 激活坐标系的原点.,实体建模 - 由上而下建模 工作平面,Align WP with 此命令用于定位工作平面. 例如, Align WP with Keypoints 命令提示拾取三个关键点 - 一个为原点一个定义X-轴, 一个定义 X-Y 平面. 把工作平面移动到其缺省位置（总体坐标系原点，X-Y 平面内)时, 点击 Align WP with Globa
10、l Cartesian.,实体建模 - 由上而下建模 工作平面,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 一个通过定义角点，另一个通过定义尺寸. 现在把工作平面平移到几个关键点的平均位置处, 然后在平面内将其转30. 定义多于两个矩形 通过定义角点或通过定义尺寸生成。注意矩形方向的变化. 沿总体坐标原点调整工作平面，然后用拾取或输入尺寸的方法生成三维图元.,实体建模 - 由上而下建模 布尔运算,布尔运算 是对几何实体进行合并的计算。ANSYS 中布尔运算
11、包括加、减、相交、叠分、粘接、搭接. 布尔运算时输入的可以是任意几何实体从简单的图元到通过CAD输入的复杂的几何体。,实体建模 - 由上而下建模 布尔运算,所有的布尔运算可以在GUI界面下获得 Preprocessor -Modeling- Operate. 在缺省状态下, 布尔运算时输入的几何实体在运算结束后将删除. 被删除实体的编号数被“释放” (即, 这些编号可以可以指定给新的实体，并从可以获得的最小编号开始）。,实体建模 - 由上而下建模 布尔运算,加 Add 把两个或多个实体合并为一个.,实体建模 - 由上而下建模 布尔运算,粘接 Glue 把两个或多个实体粘合到一起，在其接触面上具
12、有共同的边界 当你想定义两个不同的实体时特别方便（如对不同材料组成的实体）,实体建模 - 由上而下建模 布尔运算,搭接 Overlap 类似于粘合运算，但输入的实体有重叠.,实体建模 - 由上而下建模 布尔运算,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切除部分实体特别方便.,实体建模 - 由上而下建模 布尔运算,叠分 Divide 把一个实体分割为两个或多个，它们仍通过共同的边界连接在一起.“切割工具” 可以是工作平面、面线甚至于体. 在用块体划分网格时，通过对实体的分割，可以把复杂的实体变为简单的体.,实体建模 - 由上而下建模 布尔运算,
13、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，有可能输出多个实体.,Common Intersection,Pairwise Intersection,实体建模 - 由上而下建模 布尔运算,互分 Partition 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. (交运算可以找到交点但删除了两条线）,实体建模 - 由上而下建模 布尔运算,演示: 通过在
14、矩形中减去一个圆实现钻一个孔（或者在一个快体中减去柱体实现） 画两个相交的实体，并存储db, 然后作交运算. 现在恢复db并对实体进行相加. 注意比较两种运算的不同. (合运算类似交运算.) 模型: block,-2,2, 0,2, -2,2 sphere,2.5,2.7 vinv,all ! intersection,实体建模 - 由上而下建模 C. 练习,建模练习,实体建模 D. 由下而上建模,由下向上建模时首先建立关键点，从关键点开始建立其它实体。 如建立一个L-形时, 可以先下面所示的角点. 然后通过连接点简单地形成面，或者先形成线，然后用线定义面.,实体建模 - 由下而上建模 关键点
15、,定义关键点: Preprocessor -Modeling- Create Keypoints 或者用 K 命令组立的命令: K, KFILL, KNODE, 等.,生成关键点时只需要关键点的编号及点的坐标值数据. 关键点编号的缺省值为下一个整数 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.坐标值如何确定？它依赖于当前激活坐标系.,实体建模 - 由下而上建模 坐标系,激活坐标系 缺省时是总体直角坐标系. 用CSYS命令 (或Utility Menu WorkPlane Change Active CS to) 可将其改变为 总体直角坐标系 csys,0 总体柱坐标系csys
16、,1 总体球坐标系csys,2 工作平面 csys,4 或用户定义的局部坐标系 csys, n这些坐标系将在下面介绍。,实体建模 - 由下而上建模 .坐标系,总体坐标系 模型的总体参考系. 可以是直角坐标系（0）、柱坐标系（1）或球坐标系 (2). 例如, 总体直角坐标系中的点 (0,10,0)与总体柱坐标系中的点 (10,90,0)是同一个点.,实体建模 - 由下而上建模 .坐标系,局部坐标系 用户在期望的位置定义的坐标系, 其ID编号大于或等于11. 位置可以在: 工作平面原点 CSWP 位于特定的坐标位置LOCAL 位于已经存在的关键点 CSKP或节点 CS 可以是直角坐标系、柱坐标系或
17、球坐标系. 可以绕X、Y、Z轴旋转.,实体建模 - 由下而上建模 坐标系,工作平面坐标系 依附于工作平面上. 主要用来确定实体图元的位置及方向. 也可以通过在工作平面上拾取来定义关键点.,实体建模 - 由下而上建模 .坐标系,可以定义多个坐标系，但任何时候只能有一个坐标系被激活. 有些几何实体受定义时激活坐标系的影响 CSYS: 关键点和节点位置 线的曲率 面的曲率 生成或填充的关键点和节点 等等. 图形窗口标题显示了活动坐标系.,实体建模 - 由下而上建模 线,有许多方法定义线，如： 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. 在生成线时，关键点必须存
18、在。,Create -Lines- Arcs,Create -Lines- Lines,Create -Lines- Splines,Operate Extrude / Sweep,Main menupreprocessor-modeling-create,实体建模 - 由下而上建模 面,用由下向上的方法生成面时，需要的关键点或线必须已经定义 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.,Create -Areas- Arbitrary,实体建模 - 由下而上建模 体,用由下向上的方法生成体时，需要的关键点或线或面必须已经定义,Create -Volumes
19、- Arbitrary,Operate Extrude,实体建模 由下而上建模,演示: 清除数据库 生成5个关键点 (1,2), (3,2), (4,0), (1,1.5), (2.5,0) 转到 CSYS,1 并在激活坐标系中关键点4和5之间生成线 （ “in active CS” ）。 转回 CSYS,0 并通过关键点生成面，注意其它需要的线将自动生成全部线都是直线. 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) 从基本面中减去两个圆. (这里采用由上而下和由下而上的建模方式.) 存为 r.db,实体建模 - 由下而上建模 操
20、作,在由上而下和由下而上的建模方式均可对实体进行布尔运算. 除了布尔运算，还有许多其它操作命令: 拖拉 缩放 移动 拷贝 反射 合并 倒角,实体建模 - 由下而上建模 .操作,拖拉 利用已经存在的面快速生成体 (或由线生成面或由关键点生成线). 如果面已经划分了网格，单元也可以随着面一起拖拉 有四种方法拖拉面: 法向拖拉 通过对面的法向偏移形成体 VOFFST . XYZ偏移 通过对面的总体XYZ方向偏移形成体 VEXT. 可以锥形拖拉 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.,实体建模 - 由下而上建模
21、.操作,拷贝 生成实体的多个拷贝 通过复制的份数（2及其以上）及增量 DX,DY,DZ 控制. DX,DY,DZ定义在激活坐标系中. 对于生成多个孔、翼等特别有用.,Copy in local cylindrical CS,Create outer areas by skinning,实体建模 - 由下而上建模 .操作,反射 沿平面反射实体. 修改反射方向: X 关于YZ平面反射 Y关于XZ平面反射 Z关于XY平面反射所有的方向均定义在激活坐标系，且必须是直角坐标系.,What is the direction of reflection in this case?,实体建模 - 由下而上建模
22、 .操作,合并 把两个实体合并，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.,Merge or glue required,Reflect,Subtract from base area,实体建模 - 由下而上建模 .操作,倒角 fillet 线的倒角连接需要两条相交的线，且在相交处有共同的关键点. 如果共同的关键点不存在，则首先作互分的运算. ANSYS不改变依附的面（如果有），因此，需要用加或减的命令修改倒角区域. 面的倒角与此相似,Create fillet,Create area,实体建模 - 由下而上建模 .操作,演示: 恢复 r.db 文件(需要时) 在点 (0,0) and (0,1)处生成两个关键点连成轴,然后绕轴把面旋转60拉伸 重新调如 r.db 绕Y轴径向复制rib: 在整体坐标系原点建立局部柱坐标系，具有角度THYZ = -90 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 重新调如 r.db 以0.5R在上部和右边线之间倒角. (注意附着于面上的线已被修改.这在某些情况下是允许的.) 通过线生成三角形的面，然后从主面中减去它.,实体建模 - 由下而上建模 E. 练习,建模练习,
