1、第 3 例 复杂形状实体的创建实例螺栓本例提示 在使用 ANSYS 软件进行结构分析时，建立实体模型是最复杂最难以掌握的一个过程。因此，有必要熟练掌握实体模型的创建。本例使用 ANSYS 软件提供的各种建模工具，对复杂形状实体的创建进行了练习。3.1 螺栓的视图查螺纹标准，M16 的螺距 P=2 mm。3.2 创建步骤3.2.1 激活圆柱坐标系拾取菜单 Utility MenuWorkPlaneChange Active CS toGlobal Cylindrical。3.2.2 创建关键点拾取菜单 Main MenuPreprocessor Modeling CreateKeypointsI
2、n Active CS。弹出图 3-2 所示的对话框，在“NPT ”文本框中输入 1，在“ X,Y,Z”文本框中分别输入 0.008,0,-0.002，单击“Apply” 按钮；在“NPT”文本框中输入 2，在“X,Y,Z ”文本框中分别输入0.008,90,-0.0015，单击“Apply ” 按钮；在“NPT”文本框中输入 3，在“X,Y,Z ”文本框中分别输入 0.008,180,-0.001，单击 “Apply” 按钮；在“NPT ”文本框中输入 4，在“X,Y,Z ”图 3-1 螺栓图 3-2 创建关键点对话框第 3 例 复杂形状实体的创建实例螺栓 29图 3-3 平移、缩放、旋转对
3、话框文本框中分别输入 0.008,270,-0.0005，单击“Apply” 按钮；在“NPT”文本框中输入 5，在“X,Y,Z”文本框中分别输入0.008,0,0，单击“Ok”按钮。3.2.3 改变视点拾取菜单 Utility MenuPlotCtrlsPan Zoom Rotate。在弹出的图 3-3 所示的对话框中，单击 “Iso”按钮。或者，单击图形窗口右侧显示控制工具条上的 按钮。3.2.4 创建螺旋线拾取菜单 Main Menu PreprocessorModelingCreateLinesLines In Active Coord。弹出拾取窗口，分别在关键点 1 和 2、2 和3
4、、3 和 4、4 和 5 之间创建螺旋线，单击“Ok ” 按钮。3.2.5 复制螺旋线拾取菜单 Main Menu PreprocessorModelingCopy Lines。弹出拾取窗口，拾取其“Pick All”按钮，弹出的图 3-4 所示的对话框，在 “ITIME”文本框中输入 7，在 “DZ”文本框中输入 0.002，单击“Ok” 按钮。第 4 步创建了一个螺距的螺旋线，通过复制，又得到 6 个螺距长度为 12 mm 的螺旋线。3.2.6 合并关键点拾取菜单 Main MenuPreprocessor Numbering CtrlsMerge Items。在弹出的对话框中，选择“La
5、bel”为“Keypoints ”，单击“Ok ” 按钮。对线作布尔加运算时，相邻线必须有公共关键点。合并关键点，为布尔加运算作准备。图 3-4 复制线对话框30 ANSYS 在机械工程中的应用 25 例3.2.7 作布尔加运算拾取菜单 Main MenuPreprocessorModeling OperateBooleansAdd Lines。弹出拾取对话框，拾取其“Pick All”按钮。单击“Add Lines”对话框的“Ok”按钮。对所有螺旋线求和，得到一条新的螺旋线。3.2.8 创建关键点拾取菜单 Main MenuPreprocessor Modeling CreateKeypoi
6、ntsIn Active CS。弹出图 3-2 所示的对话框，在“NPT ”文本框中输入 80，在“ X,Y,Z”文本框中分别输入0.008+0.0015/4,90,0.012+0.002/4，单击“Apply” 按钮；在“NPT”文本框中输入 81，在“X,Y,Z”文本框中分别输入 0.008+2*0.0015/4,180,0.012+2*0.002/4，单击“Apply” 按钮；在“NPT ”文本框中输入 82，在“X,Y,Z”文本框中分别输入0.008+3*0.0015/4,270,0.012+3*0.002/4，单击“Apply” 按钮；在“NPT”文本框中输入 83，在“X,Y,Z
7、”文本框中分别输入 0.008+4*0.0015/4,0,0.012+4*0.002/4，单击“Ok”按钮。3.2.9 创建螺纹收尾曲线拾取菜单 Main MenuPreprocessorModeling CreateLinesLinesIn Active Coord。弹出拾取窗口，分别在关键点 35 和 80、80 和 81、81 和 82、82 和 83 之间创建螺纹收尾曲线，单击“Ok” 按钮。3.2.10 激活直角坐标系拾取菜单 Utility MenuWorkPlaneChange Active CS toGlobal Cartesian。第 3 例 复杂形状实体的创建实例螺栓 31
8、3.2.11 创建关键点拾取菜单 Main MenuPreprocessor Modeling CreateKeypointsIn Active CS。弹出图 3-2 所示的对话框，在“NPT ”文本框中输入 90，在“ X,Y,Z”文本框中分别输入 0.008,0 , -0.00025，单击“Apply” ；在 “NPT”文本框中输入 91，在 “X,Y,Z”文本框中分别输入0.006918,0, -0.002，单击“Apply” ；在“NPT”文本框中输入 92，在“X,Y,Z ”文本框中分别输入 0.006918,0,0，单击“Ok ”。3.2.12 显示关键点、线号拾取菜单 Utili
9、ty MenuPlotCtrls Numbering。弹出图 3-5 所示的对话框，将关键点号和线号打开，单击“Ok” 按钮。3.2.13 显示点和线拾取菜单 Utility MenuPlotMulti- Plots 。图 3-5 图号控制对话框32 ANSYS 在机械工程中的应用 25 例3.2.14 创建直线拾取菜单 Main MenuPreprocessorModelingCreate LinesLinesStraight Line。弹出拾取窗口，分别在关键点 1 和 90、91 和 92 之间创建直线，单击“Ok” 按钮。3.2.15 创建直线分别过关键点 1、90 作直线，所作直线与
10、直线 7 夹角为 60。拾取菜单 Main Menu PreprocessorModelingCreateLinesLines At angle to line。弹出拾取窗口，拾取直线 7，单击“Ok” 按钮；再次弹出拾取窗口，拾取关键点 90，单击“Ok”按钮；弹出的图 3-6 所示的对话框，在“ LANG”文本框中输入 60，单击“Ok” 按钮。于是过关键点 90 作出了一条与直线 7 夹角为 60的直线，用同样的方法过关键点1 作与直线 7 夹角为 120的直线。 （注意：如果在图形窗口中不能分辨出所需要的关键点，可以用“Pan Zoom Rotate”对话框进行视图放大、缩小。 ）3.
11、2.16 创建面创建由直线 6、9、10、11 所围成的等腰梯形面。拾取菜单 Main Menu PreprocessorModelingCreateAreasArbitrary By Lines。弹出拾取窗口，拾取直线 6、9、10、11，单击“Ok ” 按钮。3.2.17 由面挤出体拾取菜单 Main MenuPreprocessorModelingOperateExtrudeAreasAlong Lines。弹出拾取窗口，拾取等腰梯形面，单击“Ok ”按钮；再次弹出拾取窗口，依次拾取螺旋线、螺纹收尾曲线，单击“Ok ”按钮。于是，得到了一组与螺纹沟槽相对应的体。 （挤出时，需花费较长的运
12、算时间）3.2.18 打开面、体号，关闭关键点、线号拾取菜单 Utility MenuPlotCtrlsNumbering 。将关键点号和线号关闭，将面、体号打图 3-6 角度对话框第 3 例 复杂形状实体的创建实例螺栓 33开。使图形窗口整洁。3.2.19 创建圆柱体拾取菜单 Main MenuPreprocessorModelingCreateVolumesCylinderBy Dimension。弹出图 3-7 所示的对话框，在“RAD1 ”文本框中输入 0.0079，在“Z2”文本框中输入 0.04，单击“Ok”按钮。3.2.20 作布尔减运算形成螺纹沟槽。拾取菜单 Main Menu
13、 PreprocessorModelingOperateBooleansSubtractVolumes。弹出拾取对话框，拾取圆柱体，单击 “Ok”按钮；再次弹出拾取对话框，拾取螺纹沟槽相对应的体，单击“Ok”按钮。 （减运算时，可能花费较长的运算时间）3.2.21 重画图形拾取菜单 Utility MenuPlotReplot。3.2.22 创建关键点拾取菜单 Main MenuPreprocessor Modeling CreateKeypointsIn Active CS。弹出图 3-2 所示的对话框，在“NPT ”文本框中输入 93，在“ X,Y,Z”文本框中分别输入0.0065,0,0
14、，单击“Apply” ；在“NPT”文本框中输入 94，在“X,Y,Z”文本框中分别输入图 3-7 创建圆柱体对话框34 ANSYS 在机械工程中的应用 25 例0.0095,0,0.003，单击“Apply” ；在“NPT”文本框中输入 95，在“X,Y,Z”文本框中分别输入 0,0,0，单击“Apply” ；在“NPT”文本框中输入 96，在“X,Y,Z”文本框中分别输入0,0,0.03，单击“Ok” 。3.2.23 创建直线拾取菜单 Main MenuPreprocessorModelingCreate LinesLinesStraight Line。弹出拾取窗口，在关键点 93 和 9
15、4 之间创建直线，单击“Ok” 按钮。3.2.24 由线挤出面拾取菜单 Main MenuPreprocessorModelingOperateExtrudeLinesAbout Axis。弹出拾取窗口，拾取在关键点 93 和 94 之间创建的直线，单击“Ok” 按钮；再次弹出拾取对话框，拾取关键点 95 和 96，单击“Ok ” 按钮；弹出 “Sweep Lines About Axis”对话框，单击“Ok” 按钮。3.2.25 用面划分体在螺纹端部形成倒角。拾取菜单 Main Menu PreprocessorModelingOperateBooleansDivideVolume by A
16、rea。弹出拾取窗口，拾取带螺纹的圆柱体，单击“Ok ” 按钮；再次弹出拾取对话框，拾取由线挤出形成的四个面，单击“Ok” 按钮。3.2.26 删除体拾取菜单 Main MenuPreprocessor ModelingDeleteVolumes and Below。弹出拾取对话框，拾取倒角被切去的体，单击“Ok ” 按钮。3.2.27 创建棱柱体拾取菜单 Main MenuPreprocessorModelingCreate VolumesPrismBy Circumscr Rad。弹出图 3-8 所示的对话框，在 “Z1,Z2”文本框中分别输入 0.04,0.05，在“NSIDES ”文本
17、框中输入 6，在“MAJRAD”文本框中输入 0.0131，单击 “Ok” 按钮。图 3-8 创建棱柱体对话框第 3 例 复杂形状实体的创建实例螺栓 353.2.28 创建圆锥体拾取菜单 Main MenuPreprocessorModelingCreateVolumesConeBy Dimension。弹出图 3-9 所示的对话框，在“RBOT ”文本框中输入 0.03477，在“RTOP”文本框中分别输入 0.00549，在“Z1,Z2”文本框中分别输入 0.03,0.055，单击“Ok” 。3.2.29 对棱锥体和圆锥体进行交运算，形成倒角拾取菜单 Main Menu Preproces
18、sorModelingOperateBooleansIntersectCommonVolumes。弹出拾取窗口，拾取棱柱体和圆锥体，单击“Ok ” 按钮。创建出的螺栓模型如图 3-10 所示，其螺纹的大径为 16 mm，螺距为 2 mm，螺纹段长度为 12 mm，螺杆长度为 40 mm，端部加工有 45的倒角。图 3-10 创建的螺栓模型图 3-9 创建圆锥体对话框36 ANSYS 在机械工程中的应用 25 例3.2.33 观察模型拾取菜单 Utility MenuPlotCtrls Pan Zoom Rotate。在“Pan Zoom Rotate”对话框中，通过改变视点、缩放视图，来观察模
19、型。3.3 命令流：/PREP7CSYS,1K,1,0.008,0,-0.002K,2,0.008,90,-0.0015K,3,0.008,180,-0.001K,4,0.008,270,-0.0005K,5,0.008,0,0/VIEW,1,1,1,1L,1,2L,2,3L,3,4L,4,5LGEN,7,ALL,0.002NUMMRG,KP,LOWLCOMB,ALLK,80,0.008+0.0015/4,90,0.012+0.002/4K,81,0.008+2*0.0015/4,180,0.012+2*0.002/4K,82,0.008+3*0.0015/4,270,0.012+3*0.00
20、2/4K,83,0.008+4*0.0015/4,0,0.012+4*0.002/4L,35,80L,80,81L,81,82L,82,83CSYS,0K,90,0.008,0,-0.00025K,91,0.006918,0,-0.002K,92,0.006918,0,0/PNUM,KP,1 /PNUM,LINE,1GPLOTLSTR,1,90 第 3 例 复杂形状实体的创建实例螺栓 37LSTR,91,92LANG,7,90,60,0LANG,7,1,120,0AL,6,9,10,11VDRAG,1,1,2,3,4,5/PNUM,KP,0 /PNUM,LINE,0/PNUM,AREA,1/P
21、NUM,VOLU,1CYLIND,0.0079,0,0.04,0,360VSEL,U,6CM,VVV2,VOLUALLSVSBV,6,VVV2/REPLOTK,93,0.0065,0,0K,94,0.0095,0,0.003K,95,0,0,0K,96,0,0,0.03LSTR,93,94AROTAT,6,95,96,360ASEL,S,1,4,1VSBA,7,ALLASEL,ALLVDELE,1,1RPRISM,0.04,0.05,6,0.0131CONE,0.03477,0.00549,0.03,0.055,0,360VINV,1,3/REPLOTVPLOTFINISH3.4 练习题3-1 建立图示标准渐开线斜齿圆柱齿轮的几何模型。已知：齿轮的模数 mn=2 mm，齿数z=24，螺旋角 =10，其它尺寸如图所示。38 ANSYS 在机械工程中的应用 25 例图 3-10 习题 1 示意图
