“减”操作的母体课件

1、第二次课程2022/8/4September 30, 20071杭州电子科技大学机械工程学院第1页，共116页。本次课的主要内容：（1）ANSYS界面的熟悉（2）有限元模型建立;（3）坐标系与工作平面；（4）节点定义，单元定义；（5）实体模型的建立：自底向上建模，自顶向下建模；（6）建模实例。2022/8/4September 30, 20072杭州电子科技大学机械工程学院第2页，共116页。界面学习2022/8/4September 30, 20073杭州电子科技大学机械工程学院第3页，共116页。1. 模型生成 有限元分析的最终目的是要还原一个实际工程系统的数学行为特征，换句话说分析必须是

2、针对一个物理原型准确的数学模型。广义上讲，模型包括所有的节点、单元、材料属性、实常数、边界条件，以及其它用来表现这个物理系统的特征。2022/8/4September 30, 20074杭州电子科技大学机械工程学院第4页，共116页。在ANSYS术语中，模型生成一般狭义地指用节点和单元表示空间体域及实际系统连接的生成过程。ANSYS程序为用户提供了下列生成模型的方法：在ANSYS中创建实体模型利用直接生成方法输入在计算机辅助设计(CAD)系统创建的模型。2022/8/4September 30, 20075杭州电子科技大学机械工程学院第5页，共116页。开始确定分析方案。在开始进入ANSYS之

3、前，首先确定分析目标，决定模型采取什么样的基本形式，选择合适的单元类型，并考虑如何能建立适当的网格密度。 1、进入前处理(PREP7)开始建立模型。多数情况下，将利用实体建模创建模型。 2、建立工作平面， 利用几何元素和布尔运算操作生成基本的几何形状。3、激活适当的坐标系， 用自底向上方法生成其它实体，即先定义关键点，然后再生成线、面和体。4、或者直接采用自顶向下法生成模型2022/8/4September 30, 20076杭州电子科技大学机械工程学院第6页，共116页。实体建模得到网格模型与直接网格模型的比较对于实体建模，需要描述模型的几何边界，建立对单元大小及形状的控制，然后令ANSYS

4、程序自动生成所有的节点和单元。与之对比，用直接生成方法，在定义ANSYS实体模型之前，必须确定每个节点的位置，及每个单元的大小、形状和连接。2022/8/4September 30, 20077杭州电子科技大学机械工程学院第7页，共116页。实体建模法定优缺点实体建模的优点：对于庞大或复杂的模型，特别是对三维实体模型更合适。相对而言需处理的数据少一些。容许对节点和单元不能进行的几何操作(如拖拉和旋转)。支持使用面和体体素(如多边形面和圆柱体)及布尔运算(相交、相减等)以顺序建立模型。便于使用ANSYS程序的优化设计功能。是自适应网格划分所需的。为便于施加载荷之后进行局部网格细化所要求的。(实体

5、模型加载也需要如此)。便于几何上的改进。便于改变单元类型，不受分析模型的限制。实体建模的缺点：有时需要大量的CPU处理时间对小型、简单的模型有时很繁琐，比直接生成需要更多的数据。在某些条件下可能会失败(程序不能生成有限元网格)2022/8/4September 30, 20078杭州电子科技大学机械工程学院第8页，共116页。直接法模型的优缺点直接生成的优点对小型或简单模型的生成较方便。使用户对几何形状及每个节点和单元的编号有完全的控制。直接生成的缺点除最简单的模型外往往比较耗时，大量需要处理的数据可能令人难以忍受。不能用于自适应网格划分。使优化设计变得不方便。改进网格划分十分困难(诸如面网格

6、细化，SmartSizing等工具均不能使用)。可能是十分乏味的，需要用户留意网格划分的每一个细节;更容易出错。2022/8/4September 30, 20079杭州电子科技大学机械工程学院第9页，共116页。直接从CAD中导入模型代替在ANSYS中建模，可在用户擅长的CAD系统中建模，存成IGES 文件格式或其他ANSYS接口产品之一的文件格式，并把它输入ANSYS中进行分析。2022/8/4September 30, 200710杭州电子科技大学机械工程学院第10页，共116页。2、规划分析方案 当开始建模时，用户将（有意地或无意地）作许多决定以确定如何来对物理系统进行数值模拟；分析的

7、目标是什么？模型是全部或仅是物理系统的部分？模型将包含多少细节？选用什么样的单元？有限元网格用多大的密度？总之，你将对要回答的问题的计算费用（CPU时间等）及结果的精度进行平衡考虑。你在规划阶段作出的这些决定将大体上控制你分析的成功与否。2022/8/4September 30, 200711杭州电子科技大学机械工程学院第11页，共116页。2.1 确定分析目标确定分析目标的工作与ANSYS程序的功能无关，完全取决于用户的知识、经验及职业技能，只有用户才能确定自己的分析目标，开始时建立的目标将影响用户生成模型时的其它选择。2022/8/4September 30, 200712杭州电子科技大学

8、机械工程学院第12页，共116页。2.2 选择模型类型（二维、三维等）有限元模型可分为二维和三维两种。可以由点单元、线单元、面单元或实体单元组成，当然，也可以将不同类型的单元混合使用（注意要保证自由度的相容性）。例如，带筋的薄壳结构可用三维壳单元离散蒙皮，用三维梁单元来离散蒙皮下的筋。对模型的尺寸和单元类型的选择也就决定生成模型的方法。2022/8/4September 30, 200713杭州电子科技大学机械工程学院第13页，共116页。2.3 确定合适的网格密度有限元分析中经常碰到的问题是单元网格应划分得如何细致才能获得合理的好结果？不幸的是，还没有人能给出确定的答案；你必须自己解决这个问

9、题，关于这个问题的解决可求助于以下一些技术： 利用自适应网格划分产生可满足能量误差估计准则的网格（此技术只适用于线性结构静力或稳态热问题，对什么样的误差水平是可接受的判断依据于你的分析要求）。自适应网格划分需要实体建模。 与先前独立得出的实验分析结果或已知解析解进行对比。对已知和算得结果偏差过大的地方进行网格细化。 2022/8/4September 30, 200714杭州电子科技大学机械工程学院第14页，共116页。3、ANSYS坐标系及节点单元基础知识2022/8/4September 30, 200715杭州电子科技大学机械工程学院第15页，共116页。主要内容：坐标系与工作平面节点定

10、义单元定义2022/8/4September 30, 200716杭州电子科技大学机械工程学院第16页，共116页。ANSYS程序提供了多种坐标系供用户选取。总体和局部坐标系用来定位几何形状参数（节点、关键点等）的空间位置。 显示坐标系。用于几何形状参数的列表和显示。节点坐标系。定义每个节点的自由度方向和节点结果数据的方向。单元坐标系。确定材料特性主轴和单元结果数据的方向。结果坐标系。用来列表、显示或在通用后处理（POST1）操作中将节点或单元结果转换到一个特定的坐标系中。2022/8/4September 30, 200717杭州电子科技大学机械工程学院第17页，共116页。总体和局部坐标系

11、 总体和局部坐标系用来定位几何体。缺省地，当定义一个节点或关键点时，其坐标系为总体笛卡尔坐标系。可是对有些模型，定义为不是总体笛卡尔坐标系的另外坐标系可能更方便。ANSYS程序允许用任意预定义的三种（总体）坐标系的任意一种来输入几何数据，或在任何用户定义的（局部）坐标系中进行此项工作。2022/8/4September 30, 200718杭州电子科技大学机械工程学院第18页，共116页。总体坐标系 总体坐标系统被认为是一个绝对的参考系。ANSYS程序提供了前面定义的三种总体坐标系：笛卡尔坐标、柱坐标和球坐标系。所有这三种系统都是右手系。且由定义可知它们有共同的原点。它们由其坐标系号来识别：0

12、是笛卡尔坐标，1是柱坐标，2是球坐标 2022/8/4September 30, 200719杭州电子科技大学机械工程学院第19页，共116页。 全局坐标系空间任何一点通常可用迪卡尔坐标、圆柱坐标或球面坐标来表示该点的坐标位置，不管哪种坐标系都需要三个参数来表示该点的正确位置。练习：用圆柱坐标系表达。2022/8/4September 30, 200720杭州电子科技大学机械工程学院第20页，共116页。笛卡尔坐标系：直角坐标系，坐标系号为0，坐标表达为（x,y,z）;圆柱坐标系：坐标系号为5，坐标值为（x,y,z） 含义为:x圆柱半径，y与X轴的夹角，z高度值。球坐标系：坐标系号为2，坐标值

13、为（x,y,z） 含义： x球半径，y与X轴的夹角，xy平面构成的夹角值。2022/8/4September 30, 200721杭州电子科技大学机械工程学院第21页，共116页。如图所示意的圆台实体，在红点标注处建立新的关键点9。2022/8/4September 30, 200722杭州电子科技大学机械工程学院第22页，共116页。2022/8/4September 30, 200723杭州电子科技大学机械工程学院第23页，共116页。图中50，60，90分别表示半径为50，与X轴成60度角，高为902022/8/4September 30, 200724杭州电子科技大学机械工程学院第24

14、页，共116页。2022/8/4September 30, 200725杭州电子科技大学机械工程学院第25页，共116页。局部坐标系可以是各种坐标系，包括笛卡尔坐标系、柱坐标系和球坐标系中的任何一种，一般用在定位特定几何模型。练习：在圆台顶面建立一个局部坐标系，圆点位于8号点处，X方向沿全局笛卡尔坐标系的Y轴正向。2022/8/4September 30, 200726杭州电子科技大学机械工程学院第26页，共116页。2022/8/4September 30, 200727杭州电子科技大学机械工程学院第27页，共116页。2022/8/4September 30, 200728杭州电子科技大学

15、机械工程学院第28页，共116页。2022/8/4September 30, 200729杭州电子科技大学机械工程学院第29页，共116页。2022/8/4September 30, 200730杭州电子科技大学机械工程学院第30页，共116页。显示坐标系是程序列表显示或者图形显示结果时所用的坐标系，默认情况下，显示的为全局笛卡尔坐标，如果要显示节点和关键点在其他坐标系下的坐标，需要改变显示坐标系。操作为：Workplane-Change Display CS to节点坐标系节点坐标系用于定义每个节点的自由度和节点载荷的方向，每个节点都有一个附着的坐标系，默认情况下，总是平行于全局直角坐标系，

16、当在节点上施加与全局直角坐标系方向不同的约束和载荷时，需要将节点坐标系旋转到所需要的方向。操作为： Preprocessor-Modeling-Move/Modify-Rotate Node CS-To Active CS或者By Angles或者By Vectors2022/8/4September 30, 200731杭州电子科技大学机械工程学院第31页，共116页。单元坐标系用于定义各向异性材料的特性的方向，施加表面载荷的方向，单元结果的输出方向等。所有单元坐标系都是右手直角坐标系，每个单元都有自己的单元坐标系，单元坐标系用于规定正交材料的方向和面力结果的输出方向，采用右手正交系。202

17、2/8/4September 30, 200732杭州电子科技大学机械工程学院第32页，共116页。节点定义有限元模型是由节点和单元连接而成的，定义节点就是结构中一个点指定一个编号和坐标位置，在用直接法建模时，必须先生成单元的节点才能定义单元。ANSYS中对节点的操作主要包括：生成节点；节点的复制与填充；查看节点；删除节点；移动节点。2022/8/4September 30, 200733杭州电子科技大学机械工程学院第33页，共116页。生成节点操作2022/8/4September 30, 200734杭州电子科技大学机械工程学院第34页，共116页。填充节点2022/8/4Septembe

18、r 30, 200735杭州电子科技大学机械工程学院第35页，共116页。复制节点2022/8/4September 30, 200736杭州电子科技大学机械工程学院第36页，共116页。查看节点2022/8/4September 30, 200737杭州电子科技大学机械工程学院第37页，共116页。删除节点和移动节点2022/8/4September 30, 200738杭州电子科技大学机械工程学院第38页，共116页。单元定义节点定义完成之后，必须将结构按照节点连接成单元，完成有限元模型。单元选择的正确与否，直接影响到后续分析的结果。单元类型可以分为：1-D单元：由两点连接而成2-D单元：

19、由三点连成三角形或四点连成四边形3-D单元：由8点连接成六面体或4点连成角锥体或六点连成三角柱单元的定义分以下几个步骤：定义单元类型；定义实常数；定义材料属性；生成单元2022/8/4September 30, 200739杭州电子科技大学机械工程学院第39页，共116页。定义单元类型2022/8/4September 30, 200740杭州电子科技大学机械工程学院第40页，共116页。定义实常数所谓实常数，指某一单元的补充几何特征，如梁单元的面积、壳单元的厚度等。2022/8/4September 30, 200741杭州电子科技大学机械工程学院第41页，共116页。定义材料特性定义结构的

20、一些物理性质，如弹性模量，泊松比、密度等。2022/8/4September 30, 200742杭州电子科技大学机械工程学院第42页，共116页。生成单元一旦生成了必要的节点并设置好材料特性，就可以生成单元了，输入的节点数目和节点输入顺序由单元类型确定。生成单元时，一定要确认单元类型属性指针、单元实常数属性指针，单元材料属性指针以及单元坐标系属性指针设置的正确。2022/8/4September 30, 200743杭州电子科技大学机械工程学院第43页，共116页。2022/8/4September 30, 200744杭州电子科技大学机械工程学院第44页，共116页。2022/8/4Sep

21、tember 30, 200745杭州电子科技大学机械工程学院第45页，共116页。4 实体模型的建立2022/8/4September 30, 200746杭州电子科技大学机械工程学院第46页，共116页。实体建模总览主题:A. 定义B. 自顶向下建模体素工作平面布尔运算C. 自底向上建模关键点坐标系线, 面, 体操作2022/8/4September 30, 200747杭州电子科技大学机械工程学院第47页，共116页。用直接生成的方法构造复杂的有限元模型费时费力，使用实体建模的方法就是要减轻这部分工作量。我们先简要地讨论一下使用实体建模和网格划分操作的功能是怎样加速有限元分析的建模过程。

22、2022/8/4September 30, 200748杭州电子科技大学机械工程学院第48页，共116页。实体建模定义实体建模 可以定义为生成实体模型的过程回顾一下前面定义:一个实体模型是由体、面、线及关键点定义的体是由面围成的、面是由线组成的、线是由关键点定义的。体素从低到高的分类: 关键点 线 面 体。 不能删除包含更高级体素的体素。而且，带有面和面以下体素的模型如壳或二维平板模型，在ANSYS中也考虑为实体模型。体面线和关键点关键点线面体2022/8/4September 30, 200749杭州电子科技大学机械工程学院第49页，共116页。两种典型的建模方法自下向上地模造有限元模型：定

23、义有限元模型顶点的关键点是实体模型中最低级的图元。在构造实体模型时，首先定义关键点，再利用这些关键点定义较高级的实体图元（即线、面和体）。这就是所谓的自下向上的建模方法。一定要牢记的是自下向上构造的有限元模型是在当前激活的坐标系内定义的。自上向下构造有限元模型：ANSYS程序允许通过汇集线、面、体等几何体素的方法构造模型。当生成一种体素时，ANSYS程序会自动生成所有从属于该体素的较低级图元。这种一开始就从较高级的实体图元构造模型的方法就是所谓的自上向下的建模方法。用户可以根据需要自由地组合自下向上和自上向下的建模技术。 2022/8/4September 30, 200750杭州电子科技大学

24、机械工程学院第50页，共116页。实体建模定义生成实体模型的两种方法:上下下上从上到下建模 从生成体（或面）开始，并结合其它方法生成最终的形状。加2022/8/4September 30, 200751杭州电子科技大学机械工程学院第51页，共116页。实体建模定义从下到上建模 从建立关键点开始，可以逐步建立线、面等可以选择最适合于生成模型形状的方法，还可以自由地综合利用这两种方法。下面讨论详细地讨论每种方法2022/8/4September 30, 200752杭州电子科技大学机械工程学院第52页，共116页。实体建模从上到下建模从上到下建模开始定义体（或面），连同其它方法生成最终的形状。其思

25、想为：利用ANSYS内部已经存在的常用实体轮廓，如矩形面、圆形面、六面体或球体，直接生成用户想要的模型。因为这些体素都是高级单元，ANSYS会自动生成所有必要的低级图元，包括关键点。开始定义的体或面称为体素体素定位和取向依赖于工作平面用于产生最终形状的合并称为布尔运算自顶向下建模主要包括：（1）建立面原始对象（2）建立体原始对象2022/8/4September 30, 200753杭州电子科技大学机械工程学院第53页，共116页。实体建模 - 从上到下建模体素体素是前面定义的几何形状诸如圆、多边形和球二维体素包括矩形、圆、三角形和其它多边形2022/8/4September 30, 2007

26、54杭州电子科技大学机械工程学院第54页，共116页。实体建模 - 从上到下建模体素三维体素包括块、圆柱、棱柱、球和椎2022/8/4September 30, 200755杭州电子科技大学机械工程学院第55页，共116页。建立矩形面原始对象（1）在工作平面上任意位置生成一个长方形面（2）通过定义矩形的角点与边生成矩形面（3）通过中心和角点生成矩形面2022/8/4September 30, 200756杭州电子科技大学机械工程学院第56页，共116页。建立圆或环行面原始对象（1）生成以工作平面原点为圆心的圆形面（2）在工作平面任意位置生成圆形面（3）通过端点生成一个圆形区域2022/8/4S

27、eptember 30, 200757杭州电子科技大学机械工程学院第57页，共116页。建立正多边形面原始对象（1）以工作平面的原点为中心生成一个正多边形面 需要两个参数：边的数目和内切圆半径（2）在工作平面任意位置生成一个正多边形面多边形中心坐标，外接圆半径，方向角度2022/8/4September 30, 200758杭州电子科技大学机械工程学院第58页，共116页。建立柱体原始对象（1）以工作平面原点为圆心生成圆柱体Modeling-Create-Volume-Cylinder-By Dimensions参数包括：Outer radius,Optional inner radius,Z

28、-CoordinateStarting angle Ending angle（2）在工作平面任意处生成圆柱体Modeling-Create-Volume-Cylinder-Hollow CylinderWP X ,WP Y分别为底面中心的X，Y坐标，Rad-1和Rad-2分别为内外径，Depth为高度。2022/8/4September 30, 200759杭州电子科技大学机械工程学院第59页，共116页。建立多棱柱原始对象建立球体或部分球体原始对象建立锥体或圆台原始对象建立环体原始对象2022/8/4September 30, 200760杭州电子科技大学机械工程学院第60页，共116页。实

29、体建模 - 从上到下建模布尔操作布尔运算 是几何体素合并的计算。ANSYS 布尔运算包括加、减、交、分割、粘接和搭接布尔运算输入可以是任何几何实体, 包括简单的体素到从CAD系统中生成的复杂实体相加输入实体布尔运算输出实体2022/8/4September 30, 200761杭州电子科技大学机械工程学院第61页，共116页。实体建模 - 从上到下建模布尔操作所有的布尔运算都可以在GUI 下的Preprocessor -Modeling- Operate得到。缺省，布尔运算的输入实体在运算之后被删除。删除的实体号码变为自由的(将会分配给新生成的实体，由最小可用的号码开始)2022/8/4Sep

30、tember 30, 200762杭州电子科技大学机械工程学院第62页，共116页。布尔运算基础设置在进行布尔运算之前，首先要对运算进行相关设置，设置命令为：Modeling-Operate-Booleans-Settings2022/8/4September 30, 200763杭州电子科技大学机械工程学院第63页，共116页。实体建模 - 从上到下建模布尔操作加将两个或多个实体合成一个实体。2022/8/4September 30, 200764杭州电子科技大学机械工程学院第64页，共116页。实体建模 - 从上到下建模布尔操作粘接将两或多个实体联系起来在它们之间形成一个公共的边界。当希望

31、保持两个实体的区别时很有用(例如不同的材料)2022/8/4September 30, 200765杭州电子科技大学机械工程学院第65页，共116页。实体建模 - 从上到下建模布尔操作搭接除输入实体相互搭接外与粘接相同。2022/8/4September 30, 200766杭州电子科技大学机械工程学院第66页，共116页。实体建模 - 从上到下建模布尔操作相减将输入实体几点一个或多个搭接的部分去掉对生成孔或修剪实体十分有用。2022/8/4September 30, 200767杭州电子科技大学机械工程学院第67页，共116页。实体建模 - 从上到下建模布尔操作分割将实体切为两或多片但相互仍

32、由公共边界联接着。切除的工具可以是工作平面、面、线或体。对将复杂的体切分为简单的体以进行块网格划分十分有用。2022/8/4September 30, 200768杭州电子科技大学机械工程学院第68页，共116页。实体建模 - 从上到下建模布尔操作相交只保留两个或多个实体的重叠部分如果有两个以上的输入实体，有两个选择: 公共相交和两两相交公共相交找出所用输入实体的公共重叠部分两两相交找出每一对实体的重叠区域，可能产生一个以上的输出实体公共相交两两相交2022/8/4September 30, 200769杭州电子科技大学机械工程学院第69页，共116页。实体建模 - 从上到下建模布尔操作分割将

33、两个或多个相交的实体切成多片但仍通过公共的边界相互联接十分有用，例如如图，找到两条线的交点并保留四条线段。(相交操作只返回一个公共关键点并删除两条线)L1L2L3L6L5L4分割2022/8/4September 30, 200770杭州电子科技大学机械工程学院第70页，共116页。实体建模D. 自底向上建模下向上建模开始于定义关键点，然后建立其它实体建立一个L型的物体首先定义它的角点。然后仅仅联接它的角点即可生成面或首先定义线然后由线定义面。2022/8/4September 30, 200771杭州电子科技大学机械工程学院第71页，共116页。实体建模 - 从下到上建模关键点定义关键点:P

34、reprocessor -Modeling- Create Keypoints或用 K族命令: K, KFILL, KNODE, etc.生成关键点的数据仅需关键点号和坐标位置。 关键点号缺省为下一个可用的号码。坐标位置可用通过在工作平面上拾取或键入X,Y,Z值。X,Y,Z 值依赖于激活的坐标系。2022/8/4September 30, 200772杭州电子科技大学机械工程学院第72页，共116页。ANSYS中定义关键点的方法2022/8/4September 30, 200773杭州电子科技大学机械工程学院第73页，共116页。1、在工作平面上创建点模型2022/8/4September

35、30, 200774杭州电子科技大学机械工程学院第74页，共116页。2、在激活坐标系中创建点模型2022/8/4September 30, 200775杭州电子科技大学机械工程学院第75页，共116页。3、在已有线上创建点模型2022/8/4September 30, 200776杭州电子科技大学机械工程学院第76页，共116页。4、在有限元节点上创建点模型2022/8/4September 30, 200777杭州电子科技大学机械工程学院第77页，共116页。实体建模 - 从下到上建模线（见书61）有多种生成线的方法定义面或体时，ANSYS会自动生成任何未定义的线，其曲率由激活的坐标系决定

36、。生成线必须有关键点可用。Create -Lines- ArcsCreate -Lines- LinesCreate -Lines- SplinesOperate Extrude / Sweep2022/8/4September 30, 200778杭州电子科技大学机械工程学院第78页，共116页。线（Lines)1、创建线1、由两个关键点创建直线Straight LineIn Active Coord2、由面上两关键点创建一条与该面搭接的最短线3、创建一条或两条线相切的直线或曲线4、创建一条与两线垂直的直线或曲线2022/8/4September 30, 200779杭州电子科技大学机械工程

37、学院第79页，共116页。弧（Arcs）1、由3个关键点创建2、由3个关键点及给定半径创建弧线3、由给定半径及圆弧中心创建弧线4、创建整圆2022/8/4September 30, 200780杭州电子科技大学机械工程学院第80页，共116页。样条1、多点及多关键点拟合创建样条曲线2、分片样条创建样条曲线3、含附加选项的样条拟合2022/8/4September 30, 200781杭州电子科技大学机械工程学院第81页，共116页。实体建模 - 从下到上建模面从下到上方法生成面要求已经定义了关键点或线如果定义体，ANSYS将自动生成任何未定义的面和线，曲率由激活的坐标系决定。Operate E

38、xtrudeCreate -Areas- Arbitrary2022/8/4September 30, 200782杭州电子科技大学机械工程学院第82页，共116页。定义面的方法1）通过关键点生成面2022/8/4September 30, 200783杭州电子科技大学机械工程学院第83页，共116页。2）通过边界线定义一个面2022/8/4September 30, 200784杭州电子科技大学机械工程学院第84页，共116页。3）沿一定路径拉伸一条线生成面2022/8/4September 30, 200785杭州电子科技大学机械工程学院第85页，共116页。拉伸结果为：2022/8/4S

39、eptember 30, 200786杭州电子科技大学机械工程学院第86页，共116页。实体建模 - 从下到上建模体体为最高单元，最简单体定义由关键点或面组合而成，由关键点组合时，最多由8个点形成6面体，8个点顺序为相应面顺时针或逆时针皆可，其所属面、线自动产生。从下到上方法生成体要求已经定义了关键点或线或面Create -Volumes- ArbitraryOperate Extrude2022/8/4September 30, 200787杭州电子科技大学机械工程学院第87页，共116页。实体建模 - 从下到上建模操作布尔操作对由上到下和下到上建模方法生成的实体都有效。除布尔操作外，还可用

40、许多其它的操作:拖拉缩放移动拷贝反射合并倒角2022/8/4September 30, 200788杭州电子科技大学机械工程学院第88页，共116页。实体建模 - 从下到上建模操作拖拉由已有面快速生成体(或由线生成面，关键点生成线)如果面已划分了网格，可以连同面拖拉出单元。四种拖拉面的方法:沿着法向 通过法向偏移面生成体 VOFFST 通过XYZ 偏移 通过一般的 x-y-z 偏移VEXT生成体。允许有锥度的拖拉沿着轴 通过沿着轴（两个关键点来定义）旋转面生成体 VROTAT沿着线 通过将面沿着一条或一组连续的线拖拉生成体 VDRAG2022/8/4September 30, 200789杭州

41、电子科技大学机械工程学院第89页，共116页。实体建模 - 从下到上建模操作移动通过指定DX,DY,DZ 将实体平移或旋转。DX,DY,DZ 表达为激活的坐标系下平移实体，激活的坐标系为笛卡尔坐标系旋转实体，激活的坐标系为柱坐标系或球坐标系另一个操作为将一个坐标系转换到另一个不同的坐标系。转换发生在将激活的坐标系转为某个指定的坐标系这个操作在需要同时移动并旋转实体时Transfer from csys,0 to csys,11 Rotate -30 2022/8/4September 30, 200790杭州电子科技大学机械工程学院第90页，共116页。实体建模 - 从下到上建模操作拷贝产生一

42、个实体的多个备份对每一次拷贝指定拷贝数目及DX,DY,DZ 偏移距离。DX,DY,DZ 表示为激活的坐标系下。用于生成多个孔、肋或突起在局部柱坐标系下的拷贝通过蒙皮生成外表面2022/8/4September 30, 200791杭州电子科技大学机械工程学院第91页，共116页。实体建模 - 从下到上建模操作反射沿一个平面反射实体定义反射的方向:X 表示沿YZ 平面反射Y 表示沿XZ 平面Z 表示沿XY 平面所有的方向都表达为激活的坐标系的方向，且激活的坐标系必须为笛卡尔坐标系2022/8/4September 30, 200792杭州电子科技大学机械工程学院第92页，共116页。实体建模 -

43、 从下到上建模操作合并通过去掉重合的关键点将两个实体贴上合并关键点将会自动合并重合的高级实体。通常在反射、拷贝、或其它操作引起重合的实体时需要合并需要合并或粘接反射2022/8/4September 30, 200793杭州电子科技大学机械工程学院第93页，共116页。由基本面剪去倒角面实体建模 - 从下到上建模操作倒角线倒角要求两条相交的线在相交处有一个公共点如果公共关键点不存在，首先进行分割操作ANSYS 不更新下面的面，因此需要加或减去倒角区域。面倒角与此类似生成倒角生成面2022/8/4September 30, 200794杭州电子科技大学机械工程学院第94页，共116页。实体模型建

44、立实例 -轴承座的模型建立和应力求解2022/8/4September 30, 200795杭州电子科技大学机械工程学院第95页，共116页。练习 - 轴承座创建轴承座 的几何模型(下图是轴承系统示意图)，建模的步骤是：创建体素、平移并旋转工作平面、进行体素间的布尔操作。几何模型划分网格、加载、进行求解。Exercise轴瓦轴轴承座轴承系统 (分解图)第96页，共116页。96练习 - 轴承座（续）Arch of bushing bracketBase of bushing bracketWebs (2)Mounting holes (4)Base of pillow block轴承座的各部分

45、名称第97页，共116页。970.85” Bushing radius1.0” Counterbore radius0.1875” deep练习 - 轴承座（续）Base6” x 3” x 1”1.5”.75”.75”Web .15”thick尺寸1.75”.75”.75”1.5”0.85”1”BushingCLBracket 0.75” thickFour .75” dia. holes第98页，共116页。98练习 - 轴承座（续）四个安装孔径向约束 (对称)轴承座底部约束 (UY=0)载荷counterbore 上的推力 (1000 psi.)向下作用力 (5000 psi.)第99页，

46、共116页。991. 由IGES接口读入基座的几何模型 base.igsUtility Menu: File - Import - IGES .1.设置 “Alte No defeatur” 不要使用 “Default defeatur”选项 2.确认 “Merge”、“Solid” 和 “Small” 为 “Yes”3.选择OK4.选择文件 base.igs5.OK, 然后选择 Yes确认。2. 打开shaded image并画出基座实体模型Utility Menu: PlotCtrls - Style - Solid Model Facets1.选择 “Normal Faceting”2.

47、OKUtility Menu: Plot - Volumes3.用 Pan, Zoom, Rotate 将模型置于等参位置，并由Fit使模型充满图形区Toolbar: SAVE_DB 保存数据库练习 - 轴承座（续）第100页，共116页。1003. 创建支撑部分Utility Menu: WorkPlane - Display Working Plane (toggle on)Main Menu: Preprocessor - -Modeling-Create - -Volumes-Block - By 2 corners & Z1.在创建实体块的参数表中输入下列数值:WP X = 0WP

48、Y = 1Width = 1.5Height = 1.75Depth = 0.752.OKUtility Menu: PlotCtrls - Numbering .3.打开 “Volume Numbering”4.OKToolbar: SAVE_DB练习 - 轴承座（续）第101页，共116页。1014. 偏移工作平面到 bushing bracket 的前表面Utility Menu: WorkPlane - Offset WP to - Keypoints + 1.在刚刚创建的实体块的左上角拾取关键点2.OKToolbar: SAVE_DB (SAVE_DB 保存数据库或拾取 RESUM_

49、DB 取消上一次操作)练习 - 轴承座（续）第102页，共116页。1025. 创建 bushing bracket的上部Main Menu: Preprocessor - Modeling-Create - Volumes-Cylinder - Partial Cylinder +1.在创建圆柱的参数表中输入下列参数:WP X = 0WP Y = 0Rad-1 = 0Theta-1 = 0Rad-2 = 1.5Theta-2 = 90Depth = -0.752.OKToolbar: SAVE_DB (SAVE_DB 保存数据库或拾取 RESUM_DB 取消上一次操作)练习 - 轴承座（续）

50、第103页，共116页。1036. 在轴承孔的位置创建圆柱体为布尔操作生成轴孔做准备Main Menu: Preprocessor - Modeling-Create - Volume-Cylinder - Solid Cylinder +1.输入下列参数:WP X = 0WP Y = 0Radius = 1Depth = -0.18752.拾取 Apply3.输入下列参数:WP X = 0WP Y = 0Radius = 0.85Depth = -24.拾取 OK练习 - 轴承座（续）第104页，共116页。1047. 从counterbore and bushing“减”去圆柱体形成轴孔.

51、Main Menu: Preprocessor - Modeling-Operate - Subtract - Volumes +1.拾取构成bushing bracket 的两个体，作为布尔“减”操作的母体。2.Apply3.拾取counterbore圆柱作为“减”的对象。4.Apply5.拾取步1中的两个体6.Apply7.拾取小圆柱体8.OKToolbar: SAVE_DB练习 - 轴承座（续）第105页，共116页。1058. 调整工作平面并重新设置snap increment值创建 web。Utility Menu: WorkPlane - Align WP with - Keypo

52、ints +1.反时针方向拾取箭头所示三点，当出现“multiple entities exist at this location ” 信息时选择OK (拾取任一点时都将出现此信息)2.OKUtility Menu: WorkPlane - WP Settings .3. 在 “Snap Incr”下输入 .054.OK Toolbar: SAVE_DB练习 - 轴承座（续）1stpick2ndpick3rdpick第106页，共116页。1069. 创建 Web.Main Menu: Preprocessor - Modeling-Create - Volume-Prism - By Ve

53、rtices + 1.拾取轴承孔座与整个基座的交点。2.拾取轴承孔上下两个体的交点3.拾取整个基座的左上角。4.重新拾取第一点，这时已经完成了Web的三角形侧面的建模。 5.输入Web的厚度值“.15”，厚度的方向是向周成孔中心。6.OKToolbar: SAVE_DB练习 - 轴承座（续）第107页，共116页。10710. 关闭 working plane display.Utility Menu: WorkPlane - Display Working Plane (toggle off)11. 沿坐标平面镜射生成整个模型.Main Menu: Preprocessor - Modeli

54、ng-Reflect - Volumes +1.拾取All2.拾取 “Y-Z plane X”3.OKToolbar: SAVE_DB12. 粘接所有体.Main Menu: Preprocessor - Modeling-Operate - Booleans-Glue - Volumes +1.拾取 AllToolbar: SAVE_DB恭喜! 你已经到达第一块里程碑 - 几何建模. 下一步是网格划分.练习 - 轴承座（续）第108页，共116页。10813. 定义 10-节点 四面体实体结构单元 (SOLID92) 为单元类型 1.Main Menu: Preprocessor - Ele

55、ment Type - Add/Edit/Delete .1.Add2.选择 Structural-Solid, 并下拉菜单选择 “Tet 10Node 92”3.OK4.Close14. 定义材料特性.Main Menu: Preprocessor - Material Props - Constant-Isotropic.1.OK (将材料号设定为 1)2.在 “Youngs Modulus EX” 下输入：30e63.OKToolbar: SAVE_DB练习 - 轴承座（续）第109页，共116页。10915. 用网格划分器MeshTool将几何模型划分单元.Main Menu: Prep