ANSYS创建实体模型ppt课件

第3章实体模型的建立,学习目标:学习如何利用ANSYS的实体建模功能建立问题的几何模型,ANSYS自主实体建模,1关于建立模型的基本概念,1.1区分实体模型与有限元模型,几乎所有的有限元分析模型都用实体模型建模。几何实体并不参与有限元分析。所有施加在几何实体模型上的载荷或约束必须最终转移到有限元模型上（节点或单元上）进行求解。几何实体模型通过网络划分（meshing)就可以建立有限元模型,几何实体模型,有限元模型,网络划分（meshing),1.2几何实体模型和有限元模型的创建方法,创建ANSYS模型的四种途径,先实体建模再转化为有限元模型,直接建模,模型生成方法的优缺点比较,2ANSYS自主实体建模,2.1ANSYS中图元的及其层次关系,如果低阶的图元附于高阶图元上，则低阶图元不能删除。,Keypoints,Lines,Areas,Volumes,Lines,Keypoints,Areas,Volumes,关键点,体,面,线,低阶,高阶,2.2ANSYS实体建模基本思路,实体建模有两种思路：自底向上建模和自顶向下建模。,1自底向上建模自底向上建立实体模型时，首先要定义关键点，再利用这些已有的关键点定义较高级的图元（线、面或体），这样由点到线，由线到面，由面到体，由低级到高级。2自顶向下建模当用户直接建立一个体时，ANSYS会自动生成所有从属于该体的低级图元。这种一开始就从较高级图元开始建模的方法就叫做自顶向下建模。,实例：一个正方体的两种建模过程,2.3自底向上建模,1.创建关键点的操作,创建关键点的命令,在活动坐标系中定义关键点,MainMenuPreprocessorModelingCreateKeypoints,2.创建线的操作,创建线的命令,在指定两个关键点之间生成直线,MainMenuPreprocessorModelingCreateLinesLines,3.创建面的操作,创建面的命令,通过关键点生成面,通过边界线定义一个面,MainMenuPreprocessorModelingCreateAreas,将线沿某个路径延展生成面,MainMenuPreprocessorModelingOperateExtrudeLines,4.创建体的操作,创建体的命令,通过关键点定义体,通过边界面定义体,将面沿某个路径延展生成体,MainMenuPreprocessorModelingCreateVolumes,MainMenuPreprocessorModelingOperateExtrudeLinesAreas,2.4自顶向下建模,几何体素是可用单个ANSYS命令创建的常用的实体建模的形状（如一个圆柱体）。因为体素是高级图元，可不用首先定义任何关键点而形成，所以称利用体素进行建模为自顶向下建模，当生成一个体素时，ANSYS会自动生成所有必要的低级图元，包括关键点。,体素是指预先定义好的、具有共同形状的面或体.,ANSYS造型常用词一览,1.创建面体素的操作,面体素包括矩形、圆形或环形、正多边形，还可以建立任意多边形区域。,矩形,圆,多边形,创建面体素的命令,2.创建实体体素的操作,实体体素包括长方体、柱体（圆柱和正棱柱，还可以通过命令方式建立任意的多棱柱体）、球体、环体和锥体。,创建实体体素的命令,2.5图元质量和惯量的计算,在结构分析中，有时需要计算与几何形状相关的物理特性，包括图元的质心位置、转动惯量、面积、体积等。,2.6图元的显示,创建2D体素后，ANSYS缺省显示面,也可以显示低阶的图元，如线,或关键点,显示图元的操作,UtilityMenu|Plot,显示关键点、线、面、体或指定图元,2.7区分图元,当多个图元同时在窗口中显示时，可以通过打开某种图元类型编号来区分它们，这些图元以不同的标号和颜色显示。,打开面编号的结果,打开编号显示的操作,UtilityMenu|PlotCtrlsNumbering,选择需要的项目然后点击OK,编号显示在图元的“热点”上,对于面或体，热点为图形中心。对于线，有三个热点:,.,.,这一点非常重要:需要在图形窗口拾取取图元时，应该点取图形的热点，确保拾取所需要的图元。这对于有多个图形重叠的情况非常重要。,2.8删除图元,当删除图元时，ANSYS提供两种选择:可以只删除指定的图元，保留这个图元所包含的低阶图元也可以连这个图元包含的低阶图元一块删去.,只删除面，保留面上的线及关键点,删除面以及面所包含的低阶图元（线，关键点）,删除图元的操作,MainMenu:Preprocessor-Modeling-Delete,删除图元的命令,布尔操作是指几何图元进行组合计算.ANSYS的布尔操作包括add,subtract,intersect,divide,glue以及overlap.它们不仅适用于简单的体素中的图元，也适用于从CAD系统传入的复杂几何模型.,这个看起来复杂的模型，实际上是一个方块与一个空心的球进行相交（intersect）布尔操作的结果.,2.9布尔操作,1.布尔操作的功能,ANSYS具有七种布尔操作功能,输入对象,输出对象,2.布尔操作,MainMenu:PreprocessorModelingOperateBooleans,布尔操作命令,选择图形类型.将弹出选取菜单，提示选择图形进行布尔操作.,相交运算（Intersect）,相交运算就是由每个初始图元的共同部分形成一个新的图元。,相加运算（Add）,加运算的结是将所有参加运算的实体都包含在内，,面与面相加,减运算（Subtract）,从一个图元中去除另一个图元的重叠的运算叫做减运算。,工作平面对体的减运算,分解（Divide）,将一个图元分解为多个图元。,搭接（Overlap）,搭接运算的功能是将两个或多个图元连接，以生成三个或更多个新的图元。搭接运算在搭接域周围与加运算非常类似，搭接运算生成的是多个相对简单的区域，而加运算生成的是一个相对复杂的区域。,线与线搭接,面与面搭接,分割（Partition）,分割运算的功能是将两个或多个图元连接以生成三个或更多新的图元集合。,线分割线,面分割面,体分割体,粘接（Glue）,粘接命令的功能与搭接类似，只是图元之间仅在公共边界处相关，且工作边界的图元等级低于原始图元。粘接运算后的图元仍然保持相互独立，只是它们在交界处共用低级图元。,粘接线,粘接面,粘接体,3工作平面与坐标系,工作平面全局坐标系用来定位几何形状的空间位置(本章讲述内容)。局部坐标系节点坐标系单元坐标系结果坐标系,3.1工作平面,实体模型的建立必须有一个参考坐标以供利用，该参考坐标为工作平面（WorkingPlane），建立不同位置的实体需要通过移动或旋转工作平面，工作平面是一个可移动的参考平面，类似于“绘图板”。,设置、选择工作平面,定义、移动工作平面的选项,UtilityMenu:WorkPlane,有关坐标系统的选项,设置、定义、改变工作平面的命令,UtilityMenu:WorkPlaneDisplayWorkingPlane,显示工作平面标记，表示工作平面的原点。,1.工作平面的显示：用于把握当前坐标的位置,当工作平面不与坐标系重合时，建议显示工作平面标记，以及时掌握当前的坐标位置。,UtilityMenu:WorkPlaneWPSettings.,选取二者其中任意一个，显示工作平面辅助网格，然后选择OK或Apply.,2.工作平面辅助网格开关:,选取则打开捕捉、不选取择关闭捕捉,改变辅助网络的间距,工作平面原点的缺省位置与总体坐标原点重合，但可以平移工作平面（类似于定义局部坐标系），便于创建几何模型.,缺省：工作平面原点与总体坐标原点重合.,移动了工作平面以后.,3.移动工作平面:,设定平移量,定义工作平面的取向,从当前的工作平面位置进行平移操作,将工作平面平移到一个目标上,UtilityMenu:WorkPlaneOffsetWPbyIncrements.,选择方向平移工作平面，然后选择OK或Apply.,以设置增量方式平移工作平面,选择沿坐标轴方向移动工作平面,选择沿坐标轴方向旋转工作平面,通过移动、转动，可以使工作平面至于任何所需的位置及方向,全局坐标系（GobalCs）：为建模刚开始的坐标系，相对于模型而言不变，仅一个，全部遵循右手螺旋法则。笛卡尔坐标（CartesianSystem，代码为0）柱坐标系（CylindricalSystem，代码为1）球坐标系（SphericalSystem，代码为2）空间中的任何一点都可以用其中任何一坐标系来表示其位置，均需要3个参数来描述。,3.2全局（总体）坐标系,X、Y、Z,R、Z,R、,3.3局部坐标系,同全局坐标系一样，局部坐标系也可分为三类，且可设置多个局部坐标系。通过建立局部坐标系有利于建模。建立局部坐标系的方法。有四种方法：UtilityMenu:WorkPlaneLocalCoordinateSystemsCreateLocalCs定义局部坐标系时，局部坐标系号一定大于10，一旦定义了局部坐标系，它便成为了活动坐标系，随后所有的操作都在该坐标系中进行。,3.3.1按总体笛卡儿坐标系定义局部坐标系,单击UtilityMenu|WorkPlane|LocalCoordinateSystems|CreateLocalCS|AtSpecifiedLoc，将会弹出一个点拾取对话框要求选择欲建立的坐标系的坐标原点。,建立坐标系的识别号，必须大于10,坐标系类型,原点坐标值,相对于全局笛卡尔坐标系各轴的转角,3.3.3在当前的工作平面定义局部坐标系,UtilityMenu|WorkPlane|LocalCoordinateSystems|CreateLocalCS|AtWPOrigin。,这种方式建立的局部坐标系的各个坐标轴和工作平面的各个轴重合，坐标原点也和工作平面的原点重合,3.3.4局部坐标系的删除,点击：UtilityMenu|WorkPlane|LocalCoordinateSystems|DeleteLocalCS在弹出的对话框中输入欲删除的坐标系的识别号，确定即可删除指定的局部坐标系。,激活总体笛卡儿坐标系,3.3.5坐标系的激活,建模时某一时刻只能有一个坐标系被激活，模型操作中，输入的坐标值是以激活坐标系为参照的。ANSYS初始默认的激活坐标系是总体笛卡儿坐标系。每当定义一个新的局部坐标系时，新的坐标系就会自动的被激活。激活坐标系可以在各个坐标系间切换。,激活总体柱坐标系,激活总体球坐标系,激活通过识别号来指定的任意一个坐标系,激活工作平面所表示的坐标系,4ANSYS实体建模实例,节点坐标系,每一个节点都有一个附着的坐标系，称为节点坐标系。总体和局部坐标系用于几何体的定位，而则用于定义节点自由度的方向。缺省情况下，节点坐标系总是平行于总体笛卡儿坐标系。但在很多情况下需要改变节点坐标系，比如当需要施加径向或者周向