第2章几何建模

1、授课教师：授课教师： 叶叶 茂茂 副研究员副研究员 工程北工程北320第第2章几何章几何建模建模 目目 录录 2.1 坐标系和工作平面 2.2 创建几何模型 2.3 几何模型的布尔运算 2.4 几何建模的其它常用命令 2.5 几何建模技巧 ANSYS中的模型可分： 几何模型(也称实体模型) 有限元模型 ANSYS求解必须使用有限元模型。几何模型通过定义各种属性和网格划分转成有限元模型，从而才能进行计算分析。 ANSYS的建模方法： 直接建模：直接在ANSYS 中建立有限元模型，而不必先建几何模型。先对结构进行节点和单元编号，然后输入节点坐标建立节点，再输入每个单元的节点编号，从而建立有限元模型

2、。该方法缺点是大量输入数据令人无法忍受，且对于复杂的3D实体靠人工去划分网格极易出错。 几何建模：在ANSYS软件中建立模型和从其它CAD软件导入模型。如建模软件如AutoCAD、Pro/E、SolidWork、UG、SolidEdge等。 混合建模：在几何建模并网分后，再增加其它单元或特征的方法。该法基本是在有限元模型生成后，再建立少量的单元，例如接触单元、约束方程、耦合自由度等。2.1 坐标系和工作平面坐标系和工作平面 2.1.1 坐标系类型坐标系类型 6类坐标系：总体坐标系、局部坐标系、节点坐标系、单元坐标系、显示坐标系与结果坐标系。 1. 总体坐标系 用于确定空间几何结构的位置，是一个

3、绝对的参考系。原点相同，右手系；坐标系号: 0-直角坐标系，1-柱坐标系，2-球坐标系可使用任意坐标系，但某时刻只能激活一个。总体坐标系均用X、Y、Z表示，当激活的不是直角坐标系时，应理解为柱坐标系的R、Z或球坐标系的R、。 2.局部坐标系 对于复杂的几何模型，仅使用总体坐标系不够方便，这时可建立自己的坐标系，即局部坐标系。 局部坐标系的原点和坐标轴方向可与总体坐标系不同 有4种坐标系，即直角坐标系、柱坐标系、球坐标系、环坐标系。 局部坐标系的编号必须11，且为整数号码。总体坐标系和局部坐标系主要用于几何建模。2.1 坐标系和工作平面坐标系和工作平面 3.节点坐标系 节点坐标系主要用于定义节点

4、自由度的方向。 每个节点都有自己的节点坐标系，缺省的节点坐标系的方向平行于总体直角坐标系，而与建立节点时所用的坐标系无关。 当施加不同于总体坐标系方向的约束或荷载时，需要旋转节点坐标系到需要的方向，然后再施加约束或荷载。 在时程后处理（POST26）中，节点结果如节点位移、节点荷载和支座反力等都是以节点坐标系方向表示。 在通用后处理（POST1）中，节点结果数据均以结果坐标系表示。2.1 坐标系和工作平面坐标系和工作平面2.1 坐标系和工作平面坐标系和工作平面 4.单元坐标系 每个单元都有自己的单元坐标系，用于定义单元材料性质、面荷载和单元结果的方向。单元坐标系的缺省方向遵循以下规则： 线单元

5、（杆、梁单元）的X轴通常从I节点指向J节点， Y和Z轴可由节点K或确定；当节点K省略且=0时，单元的Y轴总是平行于总体坐标系的XY平面；当单元的X轴平面于总体坐标系的Z轴时，单元的Y轴与总体坐标系的Y轴相同。 壳单元的X轴通常也从I节点指向J节点，Z轴通过I节点且与壳面垂直，其正方向由单元的I、J、K节点按右手规则确定。 2D/3D实体单元坐标系的方向总是平行于总体直角坐标系。2.1 坐标系和工作平面坐标系和工作平面 5.显示坐标系 显示坐标系用来定义几何元素被列表或显示的坐标系。缺省时几何元素列表总是显示为总体直角坐标系，而不管它们是在何种坐标系下生成的。 显示坐标系的改变会影响到图形显示和

6、列表，无论是几何图素或有限元模型都将受到影响。但是边界条件符号、向量箭头和单元坐标系的三角符号都不会转换到显示坐标系下。显示坐标系的方向是X轴水平向右，Y轴垂直向上，Z轴垂直屏幕向外。当DSYS0时，将不显示线和面的方向。2.1 坐标系和工作平面坐标系和工作平面 6.结果坐标系 结果坐标系用于列表、显示或在通用后处理中将节点或单元结果旋转到一个特定坐标系中。 求解结果如节点位移、单元应力或应变等，以节点坐标系或单元坐标系保存在文件中，在显示或列表时，均按当前激活的结果坐标系。 缺省时结果坐标系与总体直角坐标系平行。2.1 坐标系和工作平面坐标系和工作平面 2.1.2 坐标系的定义与激活坐标系的

7、定义与激活 缺省情况下总是激活总体直角坐标系，用户每定义一个局部坐标系则该坐标系自动被激活。如果要激活一个总体坐标系或以前定义的局部坐标系则要通过菜单或命令。 1. 激活总体和局部坐标系 命令：CSYS,KCN 其中KCN表示坐标系号码，0-直角坐标系（缺省），1-柱坐标系，2-球坐标系，4-以工作平面为坐标系，5-柱坐标系（以Y轴为转轴），11-局部坐标系。 由于工作平面可不断移动和旋转，因此当采用CSYS,4时也相当于不断定义了局部直角坐标，在很多情况下应用非常方便。2.1 坐标系和工作平面坐标系和工作平面2.定义局部坐标系 根据总体坐标系定义局部坐标系 命令：LOCAL, KCN, KC

8、S, XC, YC, ZC, THXY, THYZ, THZX, PAR1, PAR2 其中： KCN-局部坐标系编号，此编号必须大于10，如果与既有编号相同，则将重新定义 KCS-坐标系类型，0或CART为直角坐标系，1或CYLIN为柱坐标系，2或SPHE为球坐标系，3或TORO为环坐标系。 XC,YC,ZC-新坐标系原点在总体直角坐标系中的坐标。 THXY,THYZ,THZX-新坐标系绕Z,X,Y轴的旋转角度，其正方向为：XY,YZ,ZX 。 PAR1-适用于椭圆、类似球体或环形系统，当KCS=1或2时，其值为椭圆Y轴半径与X轴半径之比，缺省为1即圆。当KCS=3时，其值为环面的主半径。

9、PAR2-仅适用于类似球体的系统，当KCS=2时，其值为椭球体Z轴半径与X轴半径之比，缺省为1。 例如：LOCAL,11,0,3,4,5,10,15,20-定义了局部坐标系号为11，原点为总体直角坐标系下的点（3,4,5），绕Z、X、Y轴旋转角度分别为10、15、20的直角坐标系。 例如：LOCAL,12,1,0.8-定义了局部坐标系号为12，原点和方位与总体坐标系相同的柱坐标系，但Y轴半径与X轴半径之比为0.8，用于定义椭圆。当KCN=2时，PAR2为Z轴半径与X轴半径之比，用于椭球的定义。2.1 坐标系和工作平面坐标系和工作平面 根据已有的三个节点定义局部坐标系 命令：CS, KCN, K

10、CS, NORIG, NXAX, NXYPL, PAR1, PAR2 根据已有的三个关键点定义局部坐标系 命令：CSKP, KCN, KCS, PORIG, PXAXS, PXYPL, PAR1, PAR2 根据当前工作平面定义局部坐标系 命令：CSWPLA, KCN, KCS, PAR1, PAR2 例如：CSWPLA,12,1-定义的局部坐标系号为12，原点在工作平面的坐标原点，其XY平面与工作平面相同，为柱坐标系。 根据激活的坐标系定义局部坐标系 命令：CLOCAL, KCN, KCS, XL, YL, ZL, THXY, THYZ, THZX, PAR1, PAR22.1 坐标系和工作

11、平面坐标系和工作平面 删除局部坐标系 命令：CSDELE, KCN1, KCN2, KCINC 其中： KCN1-为要删除的局部坐标系的起始编号，如果KCN1=ALL，则其后参数将忽略。 KCN2-为要删除的局部坐标系的最终编号。 KCINC-为编号的递增数值，缺省为1。 例如：CSDELE,ALL-则删除了所有的局部坐标系。CSDELE,11,15,2-则删除了11、13、15号局部坐标系。 查看激活坐标系和局部坐标系 命令：CSLIST, KCN1, KCN2, KCINC 例如：CSLIST,ALL-则列表显示所有坐标系，并列出相关信息。2.1 坐标系和工作平面坐标系和工作平面3.节点坐

12、标系的旋转与修改 将某些节点的坐标系旋转到与当前激活坐标系（简称“当前坐标系”）方向一致 命令：NROTAT, NODE1, NODE2, NINC 其中NODE1、NODE2、NINC -要旋转节点的起始号、末编号（缺省为NODE1）及递增值（缺省值为1）。如NODE1=ALL则其后参数将被忽略，NODE1也可为元件名。 例如：NROTAT,3,6-使3,4,5,6节点的节点坐标系方向与当前坐标系方向相同。 将既有节点的节点坐标系旋转某个角度 命令：NMODIF, NODE, X, Y, Z, THXY, THYZ, THZX NODE-节点号、ALL或元件名称。 X, Y, Z-该节点的新

13、坐标值。其余参数意义同前。 例如：NMODIF,8,15-修改节点8 的节点坐标系方向，使之绕Z轴旋转15。2.1 坐标系和工作平面坐标系和工作平面在创建节点时直接定义其坐标系的旋转角度命令：N, NODE, X, Y, Z, THXY, THYZ, THZX例如：N,4,1,2,4,10,15,30-表示新建4号节点在当前坐标系中的坐标为1,2,4，其节点坐标系绕Z,X,Y轴的角度分为10、15和30。 按方向余弦旋转节点坐标系命令：NANG, NODE, X1, X2, X3, Y1, Y2, Y3, Z1, Z2, Z3 节点坐标系列表命令：NLIST, NODE1, NODE2, NI

14、NC, Lcoord, SORT1, SORT2, SORT3Lcoord-坐标列表信息，缺省为全部信息，=COORD时仅列XYZ坐标。SORT1-用于排序的第1项内容，可以是NODE,X,Y,Z,THXY,THYZ,THXZ。SORT2,SORT3-用于排序的第2项和第3项内容，其内容同SORT1。例如：NLIST,3,9,3, THXY,THYZ,THXZ-列出节点3,6,9相对总体直角坐标系的旋转角度。NLIST,3,9,3-则列出节点3,6,9所有信息。2.1 坐标系和工作平面坐标系和工作平面 4. 单元坐标系的定义与修改 设置单元坐标系 命令：ESYS,KCN 其中KCN为坐标系编号

15、，KCN=0（缺省）表示使用单元定义时规定的坐标系方向。当KCN=N（N10）时使用编号为N的局部坐标系。也即只能通过局部坐标系定义单元坐标系的方向，若要定义单元坐标系方向与总体坐标系方向相同，则应先定义一个与总体坐标系一致的局部坐标系，再利用该局部坐标系定义单元坐标系方向。 修改单元坐标系方向 命令：EMODIF, IEL, STLOC, I1, I2, I3, I4, I5, I6, I7, I8 IEL-单元编号，或ALL，或元件名。 STLOC-将要修改的第一个节点序号或属性，属性之一为ESYS，则I1为局部坐标号。 例如：EMODIF,4,ESYS,13-将4号单元的单元坐标系与12

16、号局部坐标系一致。2.1 坐标系和工作平面坐标系和工作平面 5. 激活显示坐标系 命令：DSYS,KCN 其中KCN-坐标系号，可为0,1,2及局部坐标系号。缺省为总体直角坐标系。 6. 激活结果坐标系 命令：RSYS,KCN 其中KCN-坐标系号，可为0（缺省）,1,2及局部坐标系号。 当KCN=SOLU时，则与求解计算时采用的坐标系相同，实际上采用数据存储时的坐标系。2.1 坐标系和工作平面坐标系和工作平面 2.1.3 定义工作平面定义工作平面 工作平面是一个具有原点、二维坐标系、捕捉增量和格栅的无限大平面。 在缺省却况下，工作平面是总体直角坐标系的XY平面 工作平面只有一个，且与坐标系是

17、独立的。 工作平面可以想象成一个绘图板，可拖动或旋转，其坐标系方位随着移动和旋转而不断变化，利用它可使建模更加方便。2.1 坐标系和工作平面坐标系和工作平面 1.将既有坐标系的XY平面定义为工作平面 命令：WPCSYS,WN,KCN 其中KCN为既有坐标系号，可以是0,1,2,或局部坐标系号。缺省为激活的坐标系。 如果工作平面位于直角坐标系下，则工作平面的坐标系也为直角坐标系。 如果位于柱或球坐标系下，则工作平面的坐标系为极坐标系。 如果WN为负值，则不改变视图方向。或者在移动或旋转工作平面后，直接恢复到缺省状态。2.1 坐标系和工作平面坐标系和工作平面 2.通过3个坐标点定义工作平面 命令：

18、 WPLANE,WN,XORIG,YORIG,ZORIG,XXAX,YXAX,ZXAX,XPLAN,YPLAN,ZPLAN 3.通过3个节点定义工作平面 命令：NWPLAN, WN, NORIG, NXAX, NPLAN 4.通过3个关键点定义工作平面 命令：KWPLAN, WN, KORIG, KXAX, KPLAN 5.通过垂直于线上的某个位置定义工作平面 命令：LWPLAN, WN, NL1, RATIO2.1 坐标系和工作平面坐标系和工作平面 2.1.4 工作平面的操控工作平面的操控 1. 工作平面的当前状态 查看当前状态的命令：WPSTYL,STAT 恢复到ANSYS默认状态的命令：

19、WPSTYL,DEFA 2. 移动工作平面 将工作平面沿其自身坐标轴移动 命令：WPOFFS, XOFF, YOFF, ZOFF 其中XOFF, YOFF, ZOFF为工作平面坐标系内沿其X轴、Y轴和Z轴的偏移增量。 例如：WPOFF,10,-20-将工作平面沿其X轴相对偏移10，沿其Y轴相对偏移-20。2.1 坐标系和工作平面坐标系和工作平面 将工作平面移动到一组关键点的中间位置 命令：KWPAVE, P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9 其中P1P9为计算平均值的关键点号，至少定义一个关键点 例如：KWPAVE,1,4,5-将工作平面移到关键点1,4,5中间

20、。 KWPAVE,P-则采用GUI方式拾取关键点。 将工作平面移动到一组节点的中间位置 命令：NWPAVE, N1, N2, N3, N4, N5, N6, N7, N8, N9 其使用方法同上，但N1N9为节点号。 将工作平面移动到一组指定坐标的中间位置 命令：WPAVE, X1, Y1, Z1, X2, Y2, Z2, X3, Y3, Z32.1 坐标系和工作平面坐标系和工作平面 3. 工作平面的旋转 命令：WPROTA, THXY, THYZ, THZX 其中THXY, THYZ, THZX为绕工作平面坐标系Z轴、X轴和Y轴的旋转角度。 例如：WPROTA,90-将工作平面绕其Z轴旋转9

21、0度。 2.1.5 工作平面的显示样式 工作平面的显示和样式主要用于GUI方式，以方便拾取操作，对于命令流方式意义不大。 WPSTYL,SNAP,GRSPAC,GRMIN,GRMAX,WPTOL,WPCTYP,GRTYPE,WPVIS, SNAPANG2.2 创建几何模型创建几何模型 ANSYS 中几何模型等级由低向高依次为关键点、线、面和体（称为几何图素或图素）。 几何模型的创建，可采用自底向上或自顶向下的方法。所谓自底向上建模就是首先创建最低级的图素-关键点，再通过关键点生成较高级的图素（如线、面、体）。而自顶向下建模就是首先创建较高级的图素（体或面），而自动生成较低级的图素，通过体或面的

22、组合得到较复杂的模型。 在实际建模时，不必区分自底向上建模或是自顶向下建模，也不必按其顺序建模，可以混合使用自底向上建模和自顶向下建模。例如某些情况下，通过创建关键点再创建面或体方便，而有些情况下可能直接建立体或面更方便，均视模型情况而定。2.2 创建几何模型创建几何模型 2.2.1 创建关键点创建关键点 1. 在给定坐标点创建关键点 命令：K, NPT, X, Y, Z NPT-关键点的编号，缺省时（0或空）自动指定为可用的最小编号。 X,Y,Z-在当前坐标系中的坐标值，当前坐标系可以是CSYS指定的坐标系。 如果输入的关键点号与既有关键点号相同，则覆盖既有关键点。即关键点是惟一的，并以最后

23、一次输入的为准。如果既有关键点与较高级图素相连或已经划分网格，则不能覆盖，并给出错误信息。例如： /prep7 !进入前处理 k,10 !创建缺省编号的关键点，其编号为1 k,15,10,5 !创建编号为15的关键点 k,16,10,5,5 !创建编号为16的关键点 k,10,3 !创建缺省编号的关键点，其编号为2 k,15,10,6 !重新定义编号为15的关键点 2. 在两关键点之间创建一个关键点 命令：KBETW, KP1, KP2, KPNEW, TYPE, VALUE KP1,KP2-第1个和第2个关键点号。 KPNEW-指定创建的关键点号，缺省时系统自动指定为可用的最小编号。 TYP

24、E-创建关键点的方式，当TYPE=RATIO时（缺省），VALUE为两关键点距离的比值，即：(KP1-KPNEW)/(KP1-KP2)。当TYPE=DIST时，VALUE为KP1到KPNEW之间的距离，且仅限于直角坐标系。 VALUE-由TYPE决定的新关键点位置参数，缺省为0.5。如果TYPE=RATIO，则VALUE为比率，若小于0或大于1，则在两个关键点的外延线上创建一个新关键点。如果TYPE=DIST，则VALUE为距离值，若小于0或大于KP1与KP2之间的距离，也在外延线上创建一个新关键点。 新创建的关键点位置与当前坐标系有关，如为直角坐标系，新点将在KP1和KP2之间的直线上；否则

25、将在由当前坐标系确定的线上。 3. 在两关键点之间创建多个关键点 命令：KFILL, NP1, NP2, NFILL, NSTRT, NINC, SPACE NP1,NP2-两个既有关键点号. NFILL-在NP1和NP2之间将要创建的关键点个数，缺省为|NP2-NP1|-1。 NSTRT-指定创建的第一个关键点号，缺省为NP1+NINC。此号最好指定，以防覆盖。 NINC-将要创建的关键点编号增量，其值可正可负，缺省为(NP2-NP1)/(NFILL+1)。 SPACE-间隔比，即创建关键点后，最后一个间隔与第一间隔之比。缺省为1.0，即等间隔。 与KBETW相同，新创建关键点位置与当前坐标

26、相关。 /prep7 !进入前处理 k,1 !创建关键点1 k,20,10 !创建关键点20 k,3,10,5 !创建关键点3 kfill,1,20,8 !采用缺省设置，在1和20之间创建8个关键点 !其编号依次为3,5,17。而原来的关键点3则被覆盖。 k,50,10,5 !创建关键点50 kfill,1,50,20,100,1 !在1和50之间创建20个关键点，起始编号100，编号增量为1 k,60,10,10 !创建关键点60 kfill,1,60,15,222,3,2.5 !在1和60之间创建15个关键点，起始编号为222，编号增量为3, !间隔比为2.5。创建的关键点间隔越来越大 4

27、. 复制创建关键点 命令：KGEN, ITIME, NP1, NP2, NINC, DX, DY, DZ, KINC, NOELEM, IMOVE ITIME-复制次数，缺省为2。 NP1,NP2,NINC-按增量NINC从NP1到NP2定义关键点的范围（缺省为NP1），NINC缺省为1。NP1也可为ALL或元件名，此时NP2和NINC将被忽略。 DX,DY,DZ-在当前坐标系中，关键点坐标的偏移量。对于柱坐标系为-,D,DZ；对于球坐标系为-, D,-，其中-表示不可操作。 KINC-要创建的关键点编号增量，缺省时由系统自动指定. NOELEM-是否创建单元和节点控制参数。NOELEM=0

28、（缺省）如果存在单元和节点则生成；NOELEM=1不生成单元和节点。 IMOVE-关键点是否被移动或重新创建。IMOVE=0 （缺省）原来的关键点不动，重新创建新的关键点；当IMOVE=1不创建新关键点，原来的关键点移动到新位置，此时编号不变（即ITIME、KINC和NOELEM均无效）单元和节点一并移动。 例如： /prep7 !进入前处理 k,1 !创建关键点1 k,20,10 !创建关键点20 kgen,1,20,19,5,1 !移动关键点1和20，沿Y轴偏移量为5 kgen,8,all,5 !沿Z轴偏移5，复制8次（含自身） kgen,3,all,15 !沿Y轴偏移15，复制3次（实际

29、另外复制2次） kgen,all,60,1 !再将所有关键点沿Y轴移动60 5. 镜像创建关键点 命令：KSYMM, Ncomp, NP1, NP2, NINC, KINC, NOELEM, IMOVE Ncomp-对称控制参数，Ncomp=x，关于X（或R）轴对称（缺省）； Ncomp=y，关于Y（或）轴对称； Ncomp=z，关于Z （或）轴对称。 可通过定义工作平面移动后，利用CSYS,4设定当前坐标系，则当前坐标系原点位置与工作平面相同，在利用镜像时其几何位置也发生相应变化。当然也可通过局部坐标系对称。 例如： /prep7 !进入前处理 k,1,1,1 !创建关键点1 k,20,10

30、,10 !创建关键点20 kfill,1,20,8,30 !在1和20之间创建8个关键点，起始编号为30 ksymm,x,all !所有关键点关于X轴（YZ平面）对称创建新的关键点 ksymm,y,all !所有关键点（包括上条创建的）关于Y轴对称 !创建新的关键点7. 列表显示关键点信息命令：KLIST, NP1, NP2, NINC, Lab 其中NP1,NP2,NINC参数意义同命令KGEN中。Lab为列表信息控制参数， Lab=0或空则列出全部信息；Lab=COORD则仅列出坐标值；Lab=HPT则仅 列出硬点信息。例如： klist !列出所选择的关键点的所有信息。 klist,co

31、ord !列出所选择的关键点的坐标。 8. 屏幕上显示关键点 命令：KPLOT, NP1, NP2, NINC, Lab 其中Lab为关键点或硬点控制参数。Lab=0或空，则显示所有关键点； Lab=HPT则仅显示硬点。其余参数意义同KGEN命令中的说明。例如： kplot !显示所选择的关键点。 kplot,hpt !显示所选择的硬点。 9. 删除关键点 命令：KDELE, NP1, NP2, NINC 其参数意义同KGEN中的参数意义。10. 选择关键点 命令：KSEL, Type, Item, Comp, VMIN, VMAX, VINC, KABS Type-选择类型标识。其值可取：

32、S-从所有关键点中（全集）选择一组新的关键点子集为当前子集。 R-从当前子集中再选择一组关键点，形成新的当前子集。 A-从全集中另外选择一组关键点子集添加到当前子集中。 U-从当前子集中去掉一组关键点子集。 ALL-重新选择当前子集为所有关键点，即全集。 NONE-不选择任何关键点，当前子集为空集。 INVE-选择与当前子集相反的部分，形成新的当前子集。 STAT-显示当前子集状态。 Item-选择数据标识，仅适用于Type=S,R,A,U。缺省为KP，可选择的有： KP-以关键点号选择，其后参数相应赋值。 EXT-选择当前线子集中线的最外面关键点，其后无参数赋值。 HPT-以硬点号选择，其后

33、参数相应赋值。 LOC-以当前坐标系中的坐标值选择，其Comp可选择X,Y,Z，且其后参数相应赋值。 MAT-以跟关键点相关的材料号选择，其后参数相应赋值。 REAL-以跟关键点相关的实常数号选择，其后参数相应赋值。 TYPE-以跟关键点相关的单元类型号选择，其后参数相应赋值。 ESYS-以跟关键点相关的单元坐标选择，其后参数相应赋值Comp-选择数据的组合标识。如Item=LOC时的X,Y,Z 。 VMIN-选择项目范围的最小值。可以是关键点号、坐标、属性以及与选择项目相适应的数据等。当VMIN为元件名时，VMAX和VINC将被忽略。 VMAX-选择项目范围的最大值。缺省时VMAX=VMIN

34、；如果VMAX=VMIN则选择容差为0.005 VMIN；如果VMIN=0.0则选择容差为1.0E-6，如果VMINVMAX，则选择容差为1.0E-8(VMAX-VMIN)。选择容差的大小对于能否达到期望的结果有较大影响，例如当VMIN=5000=VMAX时，选择容差为25，则49755025均被选择。 VINC-在选择范围内的增量。仅适用于整数（如关键点编号），且不能为负，缺省为1。 KABS-绝对值控制标识。如为0，则在选择期间检查值的符号；如为1，则在选择期间使用绝对值，即忽略值的符号。 在使用KSEL命令选择时，建议不要采用Item=KP，即编号选择。因为在使用命令流建模过程中，关键点

35、有时是不知道的，如用编号选择，则需要用GUI查看关键点编号，这样就降低了建模效率，并且不同的ANSYS版本其编号顺序会有差别。因此建议采用坐标或其它选择方法。11. 选择与所选线相关的关键点 命令：KSLL, Type 其中Type取值可为S,R,A,U。当使用KSEL不便选择关键点时，可先选择线子集，然后选择与线子集相关的关键点。该命令在建模过程中也较常用，类似的命令是KSLN。 12. 修改关键点坐标 命令：KMODIF, NPT, X, Y, Z 其中NPT为要修改的关键点号。X,Y,Z为替代原有的坐标输入的数值，其值处于当前坐标系下。 要修改的关键点所依附的较高级图素，如线、面或体必须

36、被选择，改变关键点后其较高级图素会重新生成。与命令K不同，当所定义的关键点依附较高级图素时是不能覆盖的；而KMODIF是直接修改关键点坐标且会同时修改所依附的较高级图素。 如果被修改的关键点依附较高级图素，执行时此命令会出现确认提示对话框。例如： /prep7!进入前处理 rectng,1,4!创建一矩形 kmodif,3,2,5!修改关键点3的坐标，原坐标为(1,4)， !新坐标为(2,5)。则生成一四边形。 13. 关于硬点的操作 硬点是一种特殊的关键点，可以利用硬点施加荷载或从线和面上的任意点获取数据。硬点不改变几何模型的几何形状和拓扑关系。 大多数关键点的命令都可用于硬点，在使用更新模

37、型命令时，任何与图素相关的硬点将被删除，因此应在模型创建完毕后再创建硬点。 如果删除与硬点相关的图素，当该硬点与其它图素无关时，则此硬点也被删除，否则此硬点不删除。 定义硬点的方法有两种，即在线上定义硬点和在面上定义硬点，命令均为HPTCREATE，删除硬点命令为HPTDELETE。 2.2.2 创建线创建线 线也是在当前坐标系中定义的，在不同的坐标系中创建的线形状是不同的。当然不必总是明确创建所有的线，在创建较线高级的图素如面和体时，系统会自动创建线。在需要定义线单元（如LINK或BEAM）或由线创建面时才需要创建线。而在土木工程中，线是经常需要创建的，例如杆系结构。 线的创建方法很多，其创

38、建和管理命令如表2-2所示。1. 通过两关键点创建线 命令：L, P1, P2, NDIV, SPACE, XV1, YV1, ZV1, XV2, YV2, ZV2 P1,P2-分别为线始端和末端的关键点号。 NDIV-线拟划分的单元数，通常不用。可使用LESIZE命令定义网格属性 SPACE-划分网格的间隔比率，通常不用。可使用LESIZE定义网格属性。 XV1,YV1,ZV1-在当前坐标系中，与线的P1端点相关的斜率矢量末点位置 XV2,YV2,ZV2-在当前坐标系中，与线的P2端点相关的斜率矢量末点位置。此两个矢量点用于确定线的两个端点的曲率，如果不指定矢量，则系统自动计算。 用L命令创

39、建的线形状与当前坐标系相关，如直角坐标系生成直线，柱和球坐标系可生成曲线（如相同，则也生成直线）。一旦创建线，则与随后的坐标系改变无关。曲线限制在180范围，只有没有依附面时才可修改。 /prep7!进入前处理 k,1,1,1,1!创建关键点1 k,2,3,5,8!创建关键点2 l,1,2!创线L1,缺省为总体直角坐标系，因此线1是直线 csys,1!设定柱坐标系 l,1,2!创建线L2，为柱面曲线 csys,2!设定球坐标系 l,1,2!创建线L3，为球面曲线 3. 通过关键点创建圆弧线 命令：LARC, P1, P2, PC, RAD P1-圆弧线始端关键点号。如P1=P则采用GUI方式拾

40、取。 P2-圆弧线末端关键点号。 PC-定义圆弧平面和圆弧曲率中心侧（RAD为正值）的关键点，该点不能位于P1和P2的直线上，在曲率中心一侧任意一个关键点。如果弧线角度大于180则提示错误信息。 RAD-弧线的曲率半径，即圆弧半径。如果RAD为负，则曲率中心在关键点PC的相反位置。如果为空，则由系统通过这三个关键点自动计算半径。4. 创建圆或圆弧线命令：CIRCLE, PCENT, RAD, PAXIS, PZERO, ARC, NSEG PCENT-圆中心的关键点。 RAD-圆弧半径。 PAXIS-定义圆轴线（与PCENT点共同确定）的关键点。如果为空，轴线与工作平面正交。 PZERO-定义

41、与圆面垂直的平面之关键点（PZERO、PCENT和PAXIS三点定义面），此点它作为圆弧起点位置。当然这三个不能共线，且PZERO不必在圆面上。 ARC-圆弧长度（度）。规定沿PCENT-PAXIS矢量按右手规则为正，缺省为360。 NSEG-沿圆周生成的线段数。缺省按90划分圆弧的线数。如360则由4条线段组成。生成的关键点对于360的圆为4个，小于360的圆弧生成NSEG+1个关键点。/prep7 !进入前处理 k,1,5,5 !创建关键点KP1 circle,1,3 !以KP1为圆心，以3为半径，采用缺省设置创建圆 circle,1,5,210 !以KP1为圆心，以5为半径，创建250度

42、的圆弧 circle,1,6,260,8 !以KP1为圆心，以6为半径，创建230度的圆弧，且分为8段 k,50,1,5 !创建关键点KP50 k,51,0,5,5 !创建关键点KP51 circle,1,8,50,51,310,10 !以KP1为圆心，以8为半径，以KP1和KP50为圆轴线，以KP1、 ! KP50和KP51组成的平面与圆垂直，创建310的圆弧，分段数为10。 !此圆弧与X轴垂直 5. 对两条相交线倒角创建圆弧线命令：LFILLT, NL1, NL2, RAD, PCENT NL1,NL2-相交线的线号，初始状态可不相交。 RAD-倒角半径，应小于两条线的长度。如果倒角半径不

43、合适，则会给出提示信息。 PCENT-在圆弧中心创建的关键点号，缺省为空则不创建关键点。 例如： /prep7!进入前处理 k,1,1,1$ k,2,10$ k,3,10,5 !创建关键点KP1,KP2,KP3 l,1,2$l,1,3!创建线L1和L2 lfillt,1,2,1,10 !对L1和L2交角倒角，倒角半径为1，在圆心创建关键点10 csys,1!设定柱坐标系 l,2,3 !创建曲线L4 lfillt,1,4,2 !对直线L1和曲线L4倒角，倒角半径为2，创建圆弧线L5 l,3,4 !创建曲线L6 lfillt,4,6,1!对两曲线L4和L6倒角，倒角半径为1，创建弧线L76. 复制

44、创建线命令：LGEN, ITIME, NL1, NL2, NINC, DX, DY, DZ, KINC, NOELEM, IMOVE ITIME-复制次数，缺省为2。 NL1,NL2,NINC-按增量NINC从NL1到NL2定义关键点的范围（缺省为NL1），NINC缺省为1。NL1也可为ALL或元件名，此时NP2和NINC将被忽略。 DX,DY,DZ-在当前坐标系中，关键点坐标的偏移量。对于柱坐标系为-,D,DZ；对于球坐标系为-, D,-，其中-表示不可操作。 KINC-要创建的关键点编号增量，缺省时由系统自动指定（不会覆盖）。 NOELEM-是否创建单元和节点控制参数。NOELEM=0 （

45、缺省）如果存在单元和节点则生成；NOELEM=1不生成单元和节点。 IMOVE-线是否被移动或重新创建。IMOVE=0 （缺省）原来的线不动，重新创建新线；当IMOVE=1不创建新线，原来的线移动到新位置，此时编号不变（即ITIME、KINC和NOELEM均无效），且单元和节点一并移动。 7. 合并两条或多条线 命令：LCOMB, NL1, NL2, KEEP NL1,NL2-拟合并的两条线号。NL1可为ALL，或元件名。 KEEP-是否保留输入的线及其公共关键点控制参数。 KEEP=0则删除NL1和NL2及其公共关键点，如果已经划分网格则不能删除，或者依附于其它图素也不能删除 KEEP=1则

46、保留线及其公共关键点，但公共关键点不依附于新创建的线。 该命令可以合并独立线或依附于同面上的线，合并后便于网格划分。 可合并的线可为直线或曲线，以及直线与曲线，可共线或不共线。 当为多条时，应为多条首尾相连的线。 无论在何种坐标系下执行合并，合并后的线不改变合并前的空间位置。8. 将一条线分为多条线 命名：LDIV, NL1, RATIO, PDIV, NDIV, KEEP NL1-拟分的线号。NL1可为ALL，或元件名。如为负值，则表示按第二个端点计算RATIO的值，即反向间隔比。 RATIO-P1-PDIV的长度与P1-P2的长度之比，其值在01.0之间，缺省为0.5。如果创建线的条数大于

47、2 （即NDIV2）时则RATIO无效，即只能创建2条以上的等间隔线。 PDIV-在分割处生成的关键点号，缺省时由系统自动编号。如果NL1=ALL或NDIV2则输入无效，即必须由系统自动编号。如果PDIV已经存在且位于NL1线上（例如使用KL命令在该线上创建关键点），则线在PDIV点分割（这时RATIO无效）；如果PDIV存在，且不位于NL1线上，则PDIV通过投影移到NL1线最近的位置。PDIV不能依附于其余线、面或体上。 NDIV-创建线的条数，缺省为2。如果NL1为曲线，则弧长等分计算。 KEEP-线保留或删除参数，如KEEP=0则删除旧线（缺省）；如KEEP=1则保留旧线。 /prep

48、7 !进入前处理 k,1,1,1$ k,2,10,$k,3,20 !创建关键点KP1,KP2,KP3 l,1,2 $l,2,3 !创建线L1,L2 ldiv,-1,0.1 !将L1分为2段，且从KP2到分割点的距离与L1之比为0.1 ldiv,2,5 !将L2分为5等段，线编号由系统指定，且删除旧线。 9. 延长一条线 命令：LEXTND, NL1, NK1, DIST, KEEP NL1-要延长的线号。NL1可为P （进入GUI拾取） NK1-指定线NL1上被延长一端的关键点号，即指定延长方向 DIST-线将要延长的距离。 KEEP-控制延长线是否保留参数。如KEEP=0 （缺省）则表示不保

49、留，仅创建一条新线；如KEEP=1则保留旧线，创建一条新线，并且有各自的关键点。但当依附于较高图素上时，不管KEEP为何值，则系统保留旧线，并创建新线。 无论在何种坐标系下，也无论要延长的线原来是直线还是曲线，所延长部分总是直线。/prep7!进入前处理 k,1,1$ k,2,10,2!创建关键点KP1,KP2 l,1,2 !创建线L1 lextnd,1,2,20 !向KP2点延长L1，且删除旧线。 Lextnd,1,1,10,1!向KP1点延长L1，且保留旧线。此时有两条线存在。 csys,1!设定总体柱坐标系 l,1,2 !创建曲线L3 lextnd,3,2,15 !延长曲线L310. 通

50、过多个关键点按样条创建一条曲线命令：BSPLIN, P1, P2, P3, P4, P5, P6, XV1, YV1, ZV1, XV6, YV6, ZV6 P1,P2,P3,P4,P5,P6-样条曲线拟合的关键点，至少需要两个点。 P1可以为P （进入GUI方式拾取关键点,且以拾取的顺序进行拟合）。当采用关键点号时，只可使用6个关键点定义，但对于多于6个关键点时，可以使用ALL，此时与关键点编号顺序无关，起始关键点为编号最小的关键点，且按最接近上一个关键点的距离依次确定其它关键点顺序。当有两个关键点距离上一个关键点距离相同时，则按曲率方向变化数目较小的路径确定顺序。 XV1,YV1,ZV1-

51、在P1点与创建线相切外矢量的末点坐标，矢量坐标系的原点在关键点P1上，缺省时其方向与当前坐标系方向相同。但创建的曲线与当前坐标系无关，总是按直角坐标系生成。 XV6, YV6, ZV6-在P6点与创建线相切外矢量的末点坐标。如果关键点数目少于6个，则指最后一个关键点，而不是P6点。矢量坐标系同上。如果外矢量的末点坐标省略，则末端采用零曲率拟合，即自然顺滑的曲线。创建曲线后，所有关键点均保留，但曲线由首尾两个关键点组成。11. 选择一组线 命令：LSEL, Type, Item, Comp, VMIN, VMAX, VINC, KSWP Type-同KSEL命令。 Item-选择数据标识，仅适用

52、于Type=S,R,A,U。缺省为LINE，Item可选择 LINE-以线号选择，其后参数相应赋值。 EXT-选择当前线子集中面的最外面线，其后无参数赋值。 LOC-以当前坐标系中的坐标值选择，其Comp可选择X,Y,Z，而X,Y,Z为线的中点坐标，且其后参数相应赋值。注意采用的是当前坐标系的坐标值。 TAN1-以线始点外切单位矢量选择，其Comp可选择X,Y,Z TAN2-以线末点外切单位矢量选择，其Comp可选择X,Y,Z NDIV-以指定线的划分数目选择，其后参数相应赋值。 SPACE-以线的划分间隔率选择，其后参数相应赋值。 MAT, TYPE ,REAL,ESYS,-以跟线相关的材料

53、号、单元类型号、实常数号、单元坐标号。 SEC-以截面ID号选择，其后参数相应赋值。 LENGTH-以线的长度选择，其后参数相应赋值。 RADIUS-以线的半径选择，其后参数相应赋值。 HPT-仅选择包含硬点的线，其后无参数。 LCCA-仅选择连接线（使用LCCAT命令创建的线）VMIN, VMAX, VINC- 同KSEL中。 KSWP-控制选择方式。当KSWP=0 （缺省）则仅选择线； 当KSWP=1则选择与线相关的关键点、节点和单元，但仅在Type=S时有效。 12. 选择与面相关的线 命令：LSLA, Type 其中Type仅可为S,R,A,U，其意义同上。 13. 选择与关键点相关的

54、线 命令：LSLK, Type, LSKEY 其中Type意义同LSLA中。 LSKEY为包含关键点控制，当LSKEY=0（缺省）则只要线的任意一个关键点在选择集中（使用了KSEL命令），则选择该线。 当LSKEY=1则要求线的所有关键点均在选择集中才选择该线。 最后三条命令在以后几何建模和网格划分中使用，这里不再给出例子。 2.2.3 创建面创建面 采用自顶向下的方法创建面，则ANSYS 自动创建其线和关键点，线和关键点编号由系统自定义。 自顶向下建模时几何图素均在工作平面内创建，因此图素的方位均与工作平面方位和位置有关。 如果采用自底向上方法创建面，则必须预先创建关键点或线。 ANSYS创

55、建面的方法很多，其创建命令和管理命令如表所示 1. 通过关键点创建面 命令：A, P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9, P10, P11, P12, P13, P14, P15, P16, P17, P18 其中P1P18为关键点号。最多18个关键点，最少为3个关键点。关键点必须按顺时针或逆时针顺序输入，同时按右手规则确定面的正法线方向。 当关键点数4时，应该保证所有关键点位于同一平面或曲面内，即在当前坐标系下有一相同的坐标值，如Z相同，则该面位于XY平面内。 如果相邻两关键点已经存在线（直线或曲线），则创建面时使用该线，该线形状与当前坐标系无关； 如果存在多

56、条线，则采用其中最短的线（直线）。 如果相邻关键点没有线，则创建面时边的形状决定当前坐标系，如在直角坐标系下生成直线边，而在柱坐标系下生成曲线边。但是一旦由这些关键点创建了面，再改变当前坐标系也不能改变面的形状了。 /prep7!进入前处理 csys,1!设定柱坐标系 k,1,1$ k,2,1,90!在柱坐标系下创建关键点 l,1,2!在柱坐标系创建线 csys,0!设定直角坐标系 k,3,-1$k,4,0,-1$ k,5,0.5,-0.7!在直角坐标系下创建关键点 kpscale,all,3,3!用比例创建另外一组关键点 a,1,2,3,4,5 !在直角坐标系下创建面 l,6,7!在直角坐标

57、系创建线 csys,1!设定柱坐标系 a,6,7,8,9,10!在柱坐标系下创建面2. 通过线创建面 命令：AL, L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7, L8, L9, L10 其中L1L10为线编号，最少要3条线，当采用输入线号时最多10条线。生成面的正法线方向按右手规则由L1的方向确定。当L1为负值时则表示面的正法线方向相反。L1可为ALL、P或元件名，当L1=ALL时面的法线由L2定义面的法线方向，当L2为空时则默认为最小编号的线，且此时线数不受限制。 线号可以按任意顺序，但这些线必须是首尾相连可形成封闭的面。当线数4时，线必须在同一平面内或曲面内。由于采用既有线创建面

58、，线形就决定了面边的形状。 /prep7!进入前处理 csys,1!设定柱坐标系 *do,I,1,12!用循环创建关键点 k,I,5,30*(I-1)$*enddo *do,I,1,11!用循环创建直线 lstr,I,I+1$*enddo L,1,12!在当前坐标系下创建线（曲线） AL,ALL! 由上述线创建面 3. 沿路径拖拉创建面 命令：ADRAG, NL1, NL2, NL3, NL4, NL5, NL6, NLP1, NLP2, NLP3, NLP4, NLP5, NLP6 NL1NL6-将要拖拉的线号，也可为ALL或元件名，线必须是连续的。 NLP1NLP6-路径线的编号，也必须是

59、连续的。也可为元件名。 用ADRAG创建的面，其线和关键点号由系统自动定义 相邻面共用线、相邻线共用关键点。 拖拉线与拖拉路径不一定相交，拖拉线仅仅将路径作为方向和参考长度， 该命令在创建复杂曲面时较为方便。 /PREP7!进入前处理 PI=ACOS(-1)!利用函数得到=3.1415926，并赋值给变量PI *DO,I,0,10,1!利用循环创建11个关键点 K,2*I+1,I/5*PI,SIN(I/5*PI) *ENDDO!结束循环 SPLIN,ALL !按样条创建曲线 CM,PATH1,LINE!定义元件PATH1 K,50,2!创建关键点及线 K,51,1,4$L,1,50$L,50,

60、51 ADRAG,11,12,path1!沿路径PATH1拖拉线L11和L12创建面 4. 线绕轴旋转生成弧面 命令：AROTAT, NL1, NL2, NL3, NL4, NL5, NL6, PAX1, PAX2, ARC, NSEG NL1, NL2,NL3,NL4,NL5,NL6-将要旋转的线号，必须位于旋转轴的一侧且与旋转轴共面，即旋转轴与线不能相交，但轴可通过线的端点。NL1也可为ALL、P或元件名。 PAX1,PAX2-旋转轴的关键点编号。 ARC-弧长（度），对PAX1-PAX2旋转轴按右手规则为正，缺省为360 NSEG-沿圆周的线段数，最多为8段。缺省时按90划分线，即360