PPTAnsys课件之几何建模技术与技巧

第2章几何建模模技术与与技巧ANSYS中的模型型可分：：★几何模模型(也称实体体模型)★有限元模模型ANSYS的建模方方法：●直接建建模：直接在ANSYS中建立有有限元模模型，而而不必先先建几何何模型。。先对结结构进行行节点和和单元编编号，然然后输入入节点坐坐标建立立节点，，再输入入每个单单元的节节点编号号，从而而建立有有限元模模型。该该方法缺缺点是大大量输入入数据令令人无法法忍受，，且对于于复杂的的3D实体靠人人工去划划分网格格极易出出错。●几何建建模：在ANSYS软件中建建立模型型和从其其它CAD软件导入入模型。。如建模模软件如如AutoCAD、Pro/E、SolidWork、UG、SolidEdge等。●混合建建模：在几何建建模并网网分后，，再增加加其它单单元或特特征的方方法。该该法基本本是在有有限元模模型生成成后，再再建立少少量的单单元，例例如接触触单元、、约束方方程、耦耦合自由由度等。。12.1.1坐标系类类型6类坐标系系：总体、局局部、节节点、单单元、显显示与结结果。1.总体坐标标系用于确定定空间几几何结构构的位置置，是一一个绝对对的参考考系。☆原点相相同，右右手系；；☆坐标系系号:0--直角坐标标系，1--柱坐标系系，2--球坐标系系☆可使用用任意坐坐标系，，但某时时刻只能能激活一一个。☆总体坐坐标系均均用X、Y、Z表示，当当激活的的不是直直角坐标标系时，，应理解解为柱坐坐标系的的R、θ、Z或球坐标标系的R、θ、Φ。22.1.1坐标系类类型2.局部坐标标系对于复杂杂的几何何模型，，仅使用用总体坐坐标系不不够方便便，这时时可建立立自己的的坐标系系，即局局部坐标标系。☆局部坐标标系的原原点和坐坐标轴方方向可与与总体坐坐标系不不同☆有4种坐标系系，即直直角坐标标系、柱柱坐标系系、球坐坐标系、、环坐标标系。☆局部坐标标系的编编号必须须≧11，且为整整数号码码。总体坐标标系和局局部坐标标系主要要用于几几何建模模。32.1.1坐标系类类型3.节点坐标标系★节点坐标标系主要要用于定定义节点点自由度度的方向向。★每个节点点都有自自己的节节点坐标标系，缺缺省的节节点坐标标系的方方向平行行于总体体直角坐坐标系，，而与建建立节点点时所用用的坐标标系无关关。★当施加不不同于总总体坐标标系方向向的约束束或荷载载时，需需要旋转转节点坐坐标系到到需要的的方向，，然后再再施加约约束或荷荷载。★在时程后后处理（（POST26）中，节点点结果如如节点位位移、节节点荷载载和支座座反力等等都是以以节点坐坐标系方方向表示示。★在通用后后处理（（POST1）中，节点点结果数数据均以以结果坐坐标系表表示。42.1.1坐标系类类型4.单元坐标标系每个单元元都有自自己的单单元坐标标系，用用于定义义单元材材料性质质、面荷荷载和单单元结果果的方向向。单元元坐标系系的缺省省方向遵遵循以下下规则：：●线单元（（杆、梁梁单元））的X轴通常从从I节点指向向J节点，Y和Z轴可由节节点K或θ确定；当当节点K省略且θ=0时，单元元的Y轴总是平平行于总总体坐标标系的XY平面；当当单元的的X轴平面于于总体坐坐标系的的Z轴时，单单元的Y轴与总体体坐标系系的Y轴相同。。●壳单元元的X轴通常也也从I节点指向向J节点，Z轴通过I节点且与与壳面垂垂直，其其正方向向由单元元的I、J、K节点按右右手规则则确定。。●2D/3D实体单元元坐标系系的方向向总是平平行于总总体直角角坐标系系。52.1.1坐标系类类型5.显示坐标标系显示坐标标系用来来定义几几何元素素被列表表或显示示的坐标标系。缺省时几几何元素素列表总总是显示示为总体体直角坐坐标系，，而不管管它们是是在何种种坐标系系下生成成的。显示坐标标系的改改变会影影响到图图形显示示和列表表，无论论是几何何图素或或有限元元模型都都将受到到影响。。但是边边界条件件符号、、向量箭箭头和单单元坐标标系的三三角符号号都不会会转换到到显示坐坐标系下下。显示坐标标系的方方向是X轴水平向向右，Y轴垂直向向上，Z轴垂直屏屏幕向外外。当DSYS>0时，将不不显示线线和面的的方向。。62.1.1坐标系类类型6.结果坐标标系结果坐标标系用于于列表、、显示或或在通用用后处理理中将节节点或单单元结果果旋转到到一个特特定坐标标系中。。求解结果果如节点点位移、、单元应应力或应应变等，，以节点点坐标系系或单元元坐标系系保存在在文件中中，在显显示或列列表时，，均按当当前激活活的结果果坐标系系。缺省时结果坐坐标系与总体体直角坐标系系平行。72.1.2坐标系的定义义与激活缺省情况下总总是激活总体体直角坐标系系，用户每定定义一个局部部坐标系则该该坐标系自动动被激活。如如果要激活一一个总体坐标标系或以前定定义的局部坐坐标系则要通通过菜单或命命令。1.激活总体和局局部坐标系命令：CSYS,KCN其中KCN表示坐标系号号码，0-直角坐标系（（缺省），1-柱坐标系，2-球坐标系，4-以工作平面为为坐标系，5-柱坐标系（以以Y轴为转轴），，≥11-局部坐标系。。由于工作平面面可不断移动动和旋转，因因此当采用CSYS,4时也相当于不不断定义了局局部直角坐标标，在很多情情况下应用非非常方便。82.1.2坐标系的定义义与激活2.定义局部坐标标系⑴根据总体坐标标系定义局部部坐标系命令：LOCAL,KCN,KCS,XC,YC,ZC,THXY,THYZ,THZX,PAR1,PAR2其中：KCN---局部坐标系编编号，此编号号必须大于10，如果与既有有编号相同，，则将重新定定义KCS---坐标系类型，，0或CART为直角坐标系系，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---新坐标系原点点在总体直角角坐标系中的的坐标。THXY,THYZ,THZX---新坐标系绕Z,X,Y轴的旋转角度度，其正方向向为：XY,YZ,ZX。PAR1---适用于椭圆、、类似球体或或环形系统，，当KCS=1或2时，其值为椭椭圆Y轴半径与X轴半径之比，，缺省为1即圆。当KCS=3时，其值为环环面的主半径径。PAR2---仅适用于类似似球体的系统统，当KCS=2时，其值为椭椭球体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---定义了局部坐坐标系号为11，原点为总体体直角坐标系系下的点（3,4,5），绕Z、X、Y轴旋转角度分分别为10°、15°、20°的直角坐标系系。例如：LOCAL,12,1,,,,,,,0.8---定义了局部坐坐标系号为12，原点和方位位与总体坐标标系相同的柱柱坐标系，但但Y轴半径与X轴半径之比为为0.8，用于定义椭椭圆。当KCN=2时，PAR2为Z轴半径与X轴半径之比，，用于椭球的的定义。92.1.2坐标系的定义义与激活⑵删除局部坐标标系命令：CSDELE,KCN1,KCN2,KCINC其中：KCN1---为要删除的局局部坐标系的的起始编号，，如果KCN1=ALL，则其后参数将忽略。KCN2---为要删除的局局部坐标系的的最终编号。。KCINC---为编号的递增增数值，缺省省为1。例如：CSDELE,ALL---则删除了所所有的局部部坐标系。。CSDELE,11,15,2---则删除了11、13、15号局部坐标标系。⑶查看激激活坐标系系和局部坐坐标系命令：CSLIST,KCN1,KCN2,KCINC例如：CSLIST,ALL---则列表显示示所有坐标标系，并列列出相关信信息。102.1.2坐标系的定定义与激活活3.节点坐标系系的旋转与与修改⑴将某些节点点的坐标系系旋转到与与当前激活活坐标系（（简称“当当前坐标系系”）方向向一致命令：NROTAT,NODE1,NODE2,NINC其中NODE1、NODE2、NINC---要旋转节点点的起始号号、末编号号（缺省为为NODE1）及递增值（（缺省值为为1）。如NODE1=ALL则其后参数数将被忽略略，NODE1也可为元件件名。例如：NROTAT,3,6---使3,4,5,6节点的节点点坐标系方方向与当前前坐标系方方向相同。。⑵将既有有节点的节节点坐标系系旋转某个个角度命令：NMODIF,NODE,X,Y,Z,THXY,THYZ,THZXNODE---节点号、ALL或元件名称称。X,Y,Z---该节点的新新坐标值。。其余参数数意义同前前。例如：NMODIF,8,,,,15---修改节点8的节点坐标标系方向，，使之绕Z轴旋转15°。112.1.2坐标系的定定义与激活活⑷节点坐标系系列表命令：NLIST,NODE1,NODE2,NINC,Lcoord,SORT1,SORT2,SORT3Lcoord---坐标列表信信息，缺省省为全部信信息，=COORD时仅列XYZ坐标。SORT1---用于排序的的第1项内容，可可以是NODE,X,Y,Z,THXY,THYZ,THXZ。SORT2,SORT3---用于排序的的第2项和第3项内容，其其内容同SORT1。例如：NLIST,3,9,3---则列出节点点3,6,9所有信息。。NLIST,all,,,coord高精度输出出122.1.2坐标系的定定义与激活活4.单元坐标系系的定义与与修改⑴设置单元坐坐标系命令：ESYS,KCN其中KCN为坐标系编编号，KCN=0（缺省）表示示使用单元元定义时规规定的坐标标系方向。。当KCN=N（N>10）时使用编号号为N的局部坐标标系。也即只能通通过局部坐坐标系定义义单元坐标标系的方向向，若要定定义单元坐坐标系方向向与总体坐坐标系方向向相同，则则应先定义义一个与总总体坐标系系一致的局局部坐标系系，再利用用该局部坐坐标系定义义单元坐标标系方向。。⑵修改单元坐坐标系方向向命令：EMODIF,IEL,STLOC,I1,I2,I3,I4,I5,I6,I7,I8IEL---单元编号，，或ALL，或元件名。。STLOC---将要要修修改改的的第第一一个个节节点点序序号号或或属属性性，，属性性之之一一为为ESYS，则则I1为局局部部坐坐标标号号。。例如如：：EMODIF,4,ESYS,13---将4号单单元元的的单单元元坐坐标标系系与与12号局局部部坐坐标标系系一一致致。。132.1.2坐标标系系的的定定义义与与激激活活5.激活活显显示示坐坐标标系系命令令：：DSYS,KCN其中中KCN---坐标标系系号号，，可可为为0,1,2及局局部部坐坐标标系系号号。。缺缺省省为为总总体体直直角角坐坐标标系系。。6.激活活结结果果坐坐标标系系命令令：：RSYS,KCN其中中KCN---坐标标系系号号，，可可为为0（缺缺省省））,1,2及局局部部坐坐标标系系号号。。当当KCN=SOLU时，，则则与与求求解解计计算算时时采采用用的的坐坐标标系系相相同同，，实实际际上上采采用用数数据据存存储储时时的的坐坐标标系系。。142.1.3定义工作平面面工作平面是一一个具有原点点、二维坐标标系、捕捉增增量和格栅的的无限大平面面。●在缺省却况况下，工作平平面是总体直直角坐标系的的XY平面●工作平面只只有一个，且且与坐标系是是独立的。●工作平面可可以想象成一一个绘图板，，可拖动或旋旋转，其坐标标系方位随着着移动和旋转转而不断变化化，利用它可可使建模更加加方便。152.1.3定义工作平面面1.将既有坐标系系的XY平面定义为工工作平面命令：WPCSYS,WN,KCN其中KCN为既有坐标系系号，可以是是0,1,2,或局部坐标系系号。缺省为为激活的坐标标系。●如果工作平平面位于直角角坐标系下，，则工作平面面的坐标系也也为直角坐标标系。●如果位于柱柱或球坐标系系下，则工作作平面的坐标标系为极坐标标系。●如果WN为负值，则不不改变视图方方向。或者在在移动或旋转转工作平面后后，直接恢复复到缺省状态态。162.1.4工作平面的操操控1.