模型输入及修复.ppt

第五章模型输入及修复 目标 掌握实体模型的输入过程并使用ansys的修复工具 若要分析的几何模型已经用cad建好了 通常只需把该几何模型输入到ansys中即可 这比在ansys中重新建模更有效 本章将讨论ansys中的各种输入选项 a 输入iges文件b 接口产品 向用户介绍如何直接输入cad零件c 输入有限元模型 5 1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 5 1 1一般准则 如果有相关接口 则应首选它来输入模型 否则 使用iges输入方法merge操作和创建实体模型都是自动的 不需要进行拓扑和几何修复 与iges相同 存在着消除小特征的工具 5 1 2iges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 utilitymenu file import iges 5 1 3ansys的cad接口产品 为cad的文件格式到ansys的传输提供一个界面保存原始模型的特性 不需要先输出再输入 在有些情况下 可以从cad程序中直接进入ansys使用接口输入 需要下面的licenses parasolids connectionforparasolids ansyspro e connectionforpro e ansysunigraphics connectionforunigraphics ansyssat connectionforsat ansys 5 2iges输入选项 当使用iges输入文件时 defaultdefeature选项允许使用下面将要说明的三种修复工具 altenodefeature选项允许进行标准的布尔操作和建模操作 但没有修复工具 5 2 1defeaturing选项 把文件输入并存储在指定的数据库中 该数据库允许对模型进行修改和改变模型形状 ioptn iges defeat 允许修改模型 如 删去凸出部分 洞 小孔等 因为指定数据库用于存储模型 故该数据库只允许对实体模型做有限次的操作 要求的内存比较大 和 nodefeaturing 方法相比有点慢 该方法对单个实体模型的输入 施加荷载 划分网格和求解效率更高 一般地 如果对几何图形的要求很高 则不提倡用此法 把文件输入并存储在标准ansys数据库中 ioptn iges nodefeat 比defeaturing方法更快更有效 允许对实体模型进行操作 可使用nodefeaturing工具条 这是缺省 default 方法 建议用户选该方法 5 2 2nodefeaturing选项 5 2 3merge选项 缺省为yes 合并重叠部分 以使相邻的面相交于一条公用线 相邻的线交于一个关键点 仅在使用defeaturing方法且运行超出内存时 才将此选项改为no ioptn merge yes no 5 2 4solid实体选项 缺省为yes 输入 合并之后自动建立一个体 实体 若用户仅想输入面并建立壳或2 d板单元模型时 可将此项转换为no ioptn solid yes no 5 2 5small选项 缺省为yes 自动删除小的碎面 这些碎面在划分网格时可能会引起麻烦 仅适用于defeature方法 若模型中有缝隙或 洞 则将该选项改为no ioptn small yes no 5 2 6iges输入选项提示 5 2 6iges输入选项提示 续 5 3iges输入过程 utilitymenu file import iges 2 单击ok 1 选择一种输入选项 5 3iges输入过程 续 3 选择将要输入的iges文件 4 单击ok 5 4iges输入检修技术 如果输入不成功 关闭merge和solid选项 重新输入 ansys装饰技术可以过滤掉坏图元 输入完成后 仔细检查模型 从中删掉不想要的图元 在完成输入后 如果发现一些小面被丢失 则关掉small选项 重新输入模型 可能需要花费更多的时间和占用更多的内存 5 4iges输入检修技术 续 如果发生下面的任一情况 merging花费的时间太长 输入过程使用太多的内存 在模型中存在丢失部分则以模型的最大尺寸为基础调整间隙容差 重新输入检查输出窗口 估计最大的模型尺寸确定模型的实际最大尺寸实际距离与估计距离的比率是间隙容差的合理近似值在重新输入之前 在键入窗口中输入下述信息来设置间隙容差 ioptn gtol 5 5接口产品 输入iges文件的方法虽然很好 但是双重转换过程 cad iges ansys 在很多情况下并不能实现100 的转换 ansys的产品接口直接读入 原始 的cad文件 解决了上面提到的问题 pro engineer接口 缩写为 pro e unigraphics 单一图形 接口 缩写为 ug sat接口parasolid接口用产品接口 需购买相应的授权 5 5 1pro e输入过程 utilitymenu file import pro e 读入由pro engineer生成的文件 prt 由parametrictechnology公司提供 也可以读入pro engineer组集文件 asm 需要pro engineer软件utilitymenu file import pro e 或 proein 5 5 1pro e输入过程 续 4 单击ok 3 删除小特征的选项 缺省不打开allowdefeatuning如果想进行标准的建模操作和布尔操作 则关掉allowrefeaturing 否则 打开allowrefeaturing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 5 5 2ug输入过程 utilitymenu file import ug 读入由unigraphics生成的文件 prt 由electronicdatasystems公司提供 需要unigraphics软件utilitymenu file import ug 或 ugin 5 5 2ug输入过程 续 5 选择ok 3 删除小特征的选项 缺省不打开allowdefeaturing如果想进行标准的建模操作和布尔操作 则关掉allowrefeaturing 否则 打开allowdefeaturing使模型简化工具可用 仅提供有限的建模操作和布尔操作 2 选择输入指定的一部分层 然后再输入层号 或号的范围 缺省为全部层 1 选择将要输入的ug文件 4 选择几何体类型 对体选择solids对面选择surfaces对线选择wireframes 5 5 3cadds输入过程 utilitymenu file import cadds 5 选择ok 3 删除小特征的选项 缺省不打开allowdefeaturing如果想进行标准的建模操作和布尔操作 则关掉allowdefeaturing 否则 打开allowdefeaturing使模型简化工具可用 仅提供有限的建模操作和布尔操作 2 选择输入指定的一部分层 然后再输入层号 或号的范围 缺省为全部层 1 选择将要输入的cadds文件 4 选择几何体类型 对体选择solids对面选择surfaces对线选择wireframes 5 5 4sat输入过程 utilitymenu file import sat sat接口读入由cad生成的文件 sat 该文件用于acis建模者不需要acis软件 需要autocad软件utilitymenu file import sat 或 satin 5 5 4sat输入过程 续 4 选择ok 3 删除小特征的选项 缺省不打开allowdefeaturing如果想进行标准的建模操作和布尔操作 则关掉allowrefeaturing 否则 打开allowrefeaturing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 5 5 5parasolids输入过程 utilitymenu file import para parasolid接口读入cad生成的文件由 x t或 xmt txt 该文件适用parasolid进行建模者不需要parasolid软件utilitymenu file import para 或 parain 2 不打开allowdefeaturing 推荐 如果想进行标准的建模操作和布尔操作 则关掉allowrefeaturing 否则 打开allowrefeaturing使模型简化工具可用 仅提供有限的建模操作和布尔操作 5 5 5parasolids输入过程 续 5 选择ok 1 选择将要输入的parasolids文件 4 选择几何体类型 对体选择solids对面选择surfaces对线选择wireframes 3 允许缩放几何模型 5 6输入有限元模型 除了实体几何模型外 ansys也可输入由某些软件包生成的有限元单元模型数据 节点和单元 对软件商来说 最常用的方法是用ansys可读的格式 写出 节点和单元 用nread和eread 这些格式公布在ansysprogrammer smanual中 某些软件包提供了一个界面 该界面不仅允许把节点和单元 也允许把更多的内容从一个有限元包中移入到ansys中 5 7iges的修复工具 可用的修复工具 1 拓扑修复工具2 几何修复工具3 几何简化工具 5 7 1拓扑修复工具 使用拓扑修复工具来显示和列示模型中出现的分开和封闭的边界 并对模型中存在的间隙进行merge操作 删除多余的线和面 当修复工具出现时 如果没有单击finish按纽 则我们不能激活任何建模和网格划分工具 注意 一旦离开拓扑修复工具菜单 则不能再次进入 5 7 1拓扑修复工具 续 1 输入模型 使用iges缺省选项 2 mainmenu preprocessor modeling toporepair 3 选择合适的修复工具 4 单击finish 如果用间隙检查 程序认为不需要进行拓扑修复 那么在前处理菜单中将不出现拓扑修复工具输入iges模型时 在对话框中对merge solid small都选择no 则会强制程序产生拓扑修复菜单 5 7 1拓扑修复工具 续 删除关键点 线或面 通过指定的容差 merge间隙 通过增量merge间隙 显示分开或封闭的边界或者同时显示二者 列出分开或封闭的边界 设置merge容差和间隙显示选项 5 7 1拓扑修复工具 续 merge缝隙的两个选项 mainmenu preprocessor modeling toporepair mrgmodelgaps 1 通过容差 人工指定容差 2 重复指定 自动merge工具 对人工merge选项 尽可能使用低容差来merge 过高的容差可能导致表面扭曲自动merge工具反复尝试对所有的间隙进行merge操作 以最低的容差值 缺省值为1 开始 逐步增加容差直到容差达到最大值 缺省值为10 在大多的情况下 我们将使用此选项 5 7 2几何修复工具 几何修复工具提供了由面建体的方法 用户可以使用填充 或脱开 线或面选项来创建线和面 以代替丢失的图元 5 7 2几何修复工具 续 1 输入模型 使用iges缺省选项 2 mainmenu preprocessor modeling geomrepair 3 选择合适的修复工具 如果使用间隙检查 程序认为需要进行拓扑修复 则在前处理中可能只有拓扑修复工具 为了使用几何修复工具 在拓扑修复菜单中选择finish 5 7 2几何修复工具 续 与拓扑修复菜单执行相同的功能 创建 拾取关键点创建线拾取线来创建面拾取面来创建体 填充面 从相邻的几何图元中脱开线或面 脱开面 5 7 2几何修复工具 续 通过创建体素和使用布尔操作来完成几何修复 然而与标准的ansys选项相比 以上二种选项的作用是有限的 defaultoption alternateoption 5 7 3几何简化工具 窄面 小面 小线 小特征 小线或小特征在网格划分和求解时可能产生问题 检查并显示短小的线或环 将分开的线或面连起来 填充面或孔 去掉突起 5 7 3几何简化工具 续 1 输入模型 使用iges缺省选项或连接产品中允许的修复选项 2 mainmenu preprocessor modeling simplify 3 选择合适的修复工具 使用几何简化工具时应记得经常存盘 5 7 3几何简化工具 续 查找 显示小于指定尺寸的线 环或面 5 7 3几何简化工具 续 merge两个或多个线或面 5 7 3几何简化工具 续 用线将一个面分开或用关键点将线分开 5 7 3几何简化工具 续 通过关键点分线或面 5 7 3几何简化工具 续 将面内的小洞环或体内的空腔和小洞填充 5 7 3几何简化工具 续 从体上删掉凸起 5 7 4拓扑和几何修复举例 考虑输入一个包含未经修整的面的模型 此题告诉我们怎样修复顶面 5 7 4拓扑和几何修复举例 续 进入拓扑修复菜单 preprocessor toporepair 显示分开的和封闭的边界 红色为分开的边界 兰色为封闭的边界 5 7 4拓扑和几何修复举例 续 删除未经修整的面 preprocessor toporepair delete areasonly 在拓扑修复菜单中选择finish 5 7 4拓扑和几何修复举例 续 进入几何修复菜单 preprocessor geomrepair 通过拾取线来围成面 现在顶面是经过修整合乎要求的 5 7 5拓扑和几何修复练习 在拓扑修复菜单中 我们将显示和列示分开和封闭的边界 merge模型中出现的间隙 4 显示分开和封闭的边界分开的边界用红色显示 封闭的边界用蓝色显示 此时在此模型中没有封闭的边界 由于模型中有分开的边界 则需进merge间隙来形成面 ansys提供两种选项来merge间隙 人工指定容差和自动重复指定 在此 我们将选择自动merge 5 merge模型中的间隙 重复指定 6 显示分开的边界通过缩放功能来查看没有被merge的间隙7 退出拓扑修复工具 5 7 5拓扑和几何修复练习 续 使用几何修复工具来填充余下的间隙 几何修复工具也提供了由面构体的方法 8 使用围面功能并选择构成此间隙的三条线9 显示分开和封闭的边界现在模型中已不存在分开的边界10 由面构体11 保存数据库 5 7 5拓扑和几何修复练习 续 使用简化菜单修复模型 使用简化菜单中的检查 显示选项 可以检查并显示出小的线 环和面 使用此菜单可以删除下面显示的这些特征 为了创建一个更简化的几何模型以便划分网格 可以将洞填充起来 删除凸起 合并面 分开 去掉或合并线或面 5 7 5拓扑和几何修复练习 续 12 将两个洞和空腔填起来 提示 在填充空腔 删除突起时选择pan zoom rotate对话框中的top来查看模型 显示面并在拾取菜单中用box拾取选项来确定要填充或删除的面13 删除凸起14 保存数据库文件 5 7 5拓扑和几何修复练习 续 通过merge小带状面以形成大面来消除小的倒角面15 merge模型上端区域的10个小的带状面16 保存数据库文件 5 7 5拓扑和几何修复练习 续 使用模型简化菜单中的splitlines splitareas和collapsearea选项来消除模型中的尖角 17 拾取模型左侧基座上的四条线进行splitline操作 如图所示 注意 曲线的分点大致取在中心处 直线的分点应选在离模型对称轴约1 3的地方 5 7 5拓扑和几何修复练习 续 18 对有两个尖角的基面进行splitarea操作 此操作需要有两个关键点 并在被分之面上 这些关键点以被splitline操作创建 要分割的面 关键点 分割所形成的新面 5 7 5拓扑和几何修复练习 续 19 对有尖角的面进行collapse操作 用此操作 可以改变模型的形状 消除那些在划分网格时导致问题的特征 首先拾取面 在第十八步中分割形成的新面 然后拾取面将要退化成的线 在第十七步中分割的线 依照经验 将面退化成一条较长的线 20 保存数据库 5 7 5拓扑和几何修复练习 续 合并那些先前执行面合并操作而留下的线 合并线并不改变模型的几何形状 建议每次仅合并两条线以避免潜在的问题21 有12条线 6对 需要进行合并 下面显示的3对和其余的在另一侧的3对是关于对称轴的镜像关系 5 7 5拓扑和几何修复练习 续 对模型进行网格划分并与修复之前所划的网格进行比较22 定义solid92单元类型23 打开smartsizing给体划分网格 24 存盘并退出ansys 5 7 6连杆模型的输入 修正 说明对一个连杆的cad模型进行分析 这个几何模型并不包括分析所需的所有特征 你需要添加倒角 孔洞并创建半个对称模型来简化分析 5 7 6连杆模型的输入 修正 续 1 进入ansys 2 由接口读入几何模型 c rod igs 并设置 nodefeaturing 选项 utilitymenu file import iges 设置 nodefeaturing 然后选择 ok 选择文件 c rod igs 然后选择 ok 或用命令 aux15igesin c rod igs vplot 5 7 6连杆模型的输入 修正 续 3 创建第一个孔洞 3a 在孔洞中心创建关键点 mainmenu preprocessor modeling create keypoints atcenter 3keypoints 拾取三个关键点 按 ok 或用命令 prep7kcenter kp 17 29 31 0 5 7 6连杆模型的输入 修正 续 3b 平移工作平面到新的关键点 utilitymenu workplane offsetwpto keypoints 在孔洞中心拾取新的关键点或用命令 kwpave 1 5 7 6连杆模型的输入 修正 续 3c 创建一个圆柱体 为生成孔洞作准备 mainmenu preprocessor modeling create volumes cylinder solidcylinder 输入radius 1 depth 1 按 ok 或用命令 cyl4 1 1 5 7 6连杆模型的输入 修正 续 3d 从连杆中减去圆柱体 mainmenu preprocessor operate subtract volumes 拾取连杆 按 ok 拾取圆柱体 按 ok utilitymenu plot volumes或用命令 vsbv 1 2vplot 5 7 6连杆模型的输入 修正 续 4 创建第二个孔洞 4a 在孔洞中心创建关键点 mainmenu preprocessor modeling create keypoints atcenter 3keypoints 拾取三个关键点 按 ok 或用命令 kcenter kp 19 23 27 0 5 7 6连杆模型的输入 修正 续 4b 平移工作平面到新的关键点 utilitymenu workplane offsetwpto keypoints 在孔中心拾取新的关键点或用命令 kwpave 18 5 7 6连杆模型的输入 修正 续 4c 创建圆柱体 为生成孔洞作准备 mainmenu preprocessor modeling create volumes cylinder solidcylinder 输入radius 0 4 depth 1 按 ok 或用命令 cyl4 4 1 5 7 6连杆模型的输入 修正 续 4d 从连杆中减去圆柱体 mainmenu preprocessor modeling operate subtract volumes 拾取连杆 按 ok 拾取圆柱体 按 ok utilitymenu plot volumes或用命令 vsbv 3 1vplot 5 7 6连杆模型的输入 修正 续 5 将体分解为对称的模型 5a 旋转工作平面 utilitymenu workplane offsetwpbyincrements 绕x轴旋转90度 然后选择 ok 或用命令 wpro 90 5 7 6连杆模型的输入 修正 续 5b 用工作平面切分体 mainmenu preprocessor modeling operate divide volubywrkplne 选择连杆 然后按 ok utilitymenu plot volumes或用命令 vsbw 2vplot 5 7 6连杆模型的输入 修正 续 5c 取消连杆的下半部分 mainmenu preproces