Ansys课件之几何建模技术与技巧

第2章几何建模技术与技巧

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。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。12.1.1坐标系类型6类坐标系：总体、局部、节点、单元、显示与结果。

1.总体坐标系用于确定空间几何结构的位置，是一个绝对的参考系。☆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、θ、Z或球坐标系的R、θ、Φ。

22.1.1坐标系类型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。32.1.1坐标系类型3.节点坐标系★节点坐标系主要用于定义节点自由度的方向。★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。42.1.1坐标系类型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（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θ确定；当节点K省略且θ=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。52.1.1坐标系类型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DSYS>0时，将不显示线和面的方向。62.1.1坐标系类型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。72.1.2坐标系的定义与激活

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。82.1.2坐标系的定义与激活2.定义局部坐标系⑴

根据总体坐标系定义局部坐标系命令：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。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。92.树1.构2育坐标谢系的肚定义饿与激脚活⑵述删除缝局部衡坐标叼系命令忘：CS棚DE父LE蒜,谦KC部N1蒜,惯KC猛N2籍,宫KC幻玉IN竭C其中拘：KC既N1肺--肝-为要扰删除喝的局孤部坐受标系窝的起贤始编盾号，盾如果KC倒N1摄=A稠LL，则辩其后舒参数将党忽略尿。KC妙N2纷--校-为要成删除钥的局掠部坐味标系孔的最头终编贴号。KC谁IN阁C-荷--为编朽号的万递增液数值公，缺尖省为1。例如嫌：CS生DE纱LE泻,A端LL挖--进-则删数除了浩所有基的局烧部坐够标系攻。CS锐DE砍LE历,1恨1,名15朋,2约--叼-则删择除了11、13、15号局贯部坐样标系响。⑶句查看发激活威坐标拘系和蜓局部役坐标汽系命令宰：CS撇LI棍ST普,哄KC偿N1裹,额KC丈N2尾,肃KC屿IN排C例如费：CS货LI村ST浑,A棋LL各--害-则列划表显撒示所杜有坐粪标系负，并柄列出逗相关从信息。102.斯1.播2族坐标西系的甜定义般与激随活3.针节点敏坐标波系的倡旋转票与修浊改⑴将某走些节删点的本坐标叶系旋贴转到怖与当陈前激小活坐以标系王（简译称“染当前罚坐标螺系”芦）方删向一取致命令谊：NR卖OT载AT宪,演NO斤DE咬1,止N隐OD师E2曾,菠NI筐NC其中NO末DE竞1、NO帆DE恭2、NI卫NC味-奋--要旋次转节懂点的介起始洪号、恰末编原号（扫缺省诉为NO女DE君1）及管递增误值（挖缺省柏值为1）。筝如NO仰DE剧1=木AL侧L则其董后参灰数将越被忽逐略，NO棉DE干1也可料为元紫件名犯。例如害：N霞RO祥TA举T,梳3,唐6-蜓--喂使3权,4版,5琴,6忍节点其的节扶点坐吓标系觉方向卸与当房诚前坐化标系卸方向器相同贷。⑵寻将既迫有节血点的计节点助坐标你系旋烤转某否个角领度命令装：NM芒OD梯IF妻,拼NO声DE晚,焦X,蓄Y寺,沙Z,肌T咽HX立Y,然T膛HY坛Z,川T狡HZ障XNO亏DE蹲--犬-节点扛号、AL泊L或元太件名萄称。X,沃Y告,旅Z-犬--该节弱点的药新坐参标值峰。其矿余参滤数意暑义同膝前。例如涨：NM输OD果IF钞,8须,,匹,,灶15骗--工-修改件节点8的节励点坐抬标系愈方向返，使洋之绕Z轴旋侧转15°。112.谅1.黄2侍坐标梢系的伟定义窑与激笋活⑷胃节点刻坐标蛇系列劣表命令稠：NL伴IS醋T,洽N秘OD服E1论,治NO谎DE哀2,助N痰IN诊C,拼L秤co恭or骡d,范S慕OR声T1核,侵SO相RT烧2,螺S拿OR挺T3Lc窝oo辽rd胃--乡丰-坐标单列表跪信息肯，缺集省为炼全部召信息膜，=C只OO习RD时仅跳列XY法Z坐标耽。SO赔RT跌1-以--用于晨排序糖的第1项内怖容，匙可以酿是NO亚DE巡寿,X还,Y倒,Z央,T陪HX疾Y,爪TH刷YZ认,T辆HX族Z。SO渡RT戒2,贵SO争RT弱3-横--用于趋排序胖的第2项和罗第3项内桥容，模其内巷容同SO述RT膀1。例如央：NL子IS蓬T,硬3,眨9,馋3-罪--则列年出节掉点3,莲6,杀9所有吊信息舟。NL脂IS近T,送al绝l,弟,,土co灿or许d袄高精土度输奔出122.穗1.赚2晌坐标血系的宁定义浓与激揉活4.众单继元坐嗓标系清的定倍义与撕修改⑴设置死单元租坐标升系命令筝：ES躁YS能,K活CN其中KC桑N为坐讯标系守编号料，KC守N=闸0（缺闭省）泄表示骂使用识单元掀定义张时规肿定的爷坐标使系方医向。们当KC依N=俱N（N>执10）时返使用刚编号竹为N的局名部坐道标系沃。也即价只能撤通过颗局部代坐标筐系定栗义单羊元坐出标系览的方榴向，雾若要贪定义甜单元礼坐标数系方顷向与流总体萄坐标洒系方累向相停同，埋则应嫩先定醋义一胆个与恒总体迫坐标博系一体致的鞋局部汉坐标顿系，惜再利现用该抗局部片坐标贯系定躺义单属元坐战标系社方向漠。⑵修改谈单元刑坐标渗系方塌向命令甘：EM纳OD冻IF锅,洞IE搅L,膊S翼TL臭OC旷,紫I1刚,难I2隔,费I3豆,送I4茅,抢I5派,翅I6曲,蓝I7低,禁I8IE缩慧L-邻--单元爸编号诵，或AL挪L，或谁元件劝名。ST僻LO易C-昼--将要醒修改味的第鸟一个搬节点碌序号狂或属招性，属性杂之一仔为ES肌YS，则I1为局盯部坐纵标号浩。例如闲：EM泼OD继IF蛮,4休,E泡SY阶S,钱13历--之-将4号单矮元的煌单元蹄坐标苏系与12号局猛部坐睁标系毛一致拍。132.攻1.斥2先坐标宜系的坡定义并与激缩慧活5.请激乡丰活显柔示坐愿标系命令舞：DS乞YS业,K顺CN其中KC巷N-秤--坐标夕系号或，可骨为0,东1,贷2及局涉部坐赢标系倡号。遥缺省菠为总干体直府角坐免标系耽。6.氧激奸活结纠果坐何标系命令非：RS术YS吨,K女CN其中背KC屋N-税--仁坐标亏系号注，可戏为0娃（缺普省）舍,1宴,2培及局斯部坐蓄标系步号。段当K课CN纸=S拣OL宅U时畏，则园与求狮解计红算时桶采用报的坐境标系槐相同予，实馅际上呆采用逃数据旋存储览时的锡坐标庭系。142.思1.水3络定义民工作意平面工作闲平面删是一券个具健有原鞠点、钟二维流坐标晴系、住捕捉呆增量拆和格县栅的策无限约大平责面。●在疤缺省江却况鼠下，岂工作艺平面字是总撒体直毛角坐尽标系根的X达Y平截面●工颗作平毫面只汁有一榜个，尼且与考坐标醋系是山独立浅的。●工涂作平丙面可被以想舒象成缘瑞一个誓绘图薄板，何可拖宗动或杏旋转位，其丝式坐标备系方聋位随际着移废动和洒旋转甘而不询断变绑化，焦利用宇它可尿使建枪模更蠢加方是便。152.害1.户3耳定义欢工作似平面1.港将既行有坐油标系涉的X绝Y平搭面定县义为检工作结平面命令刚：WP盏CS妈YS钉,W炎N,统KC珍N其中KC偷N为既申有坐乎标系针号，孔可以雪是0,晕1,粥2,或局秧部坐粪标系森号。笨缺省阔为激吸活的拿坐标汇系。●如选果工够作平忠面位话于直辩角坐唱标系资下，屿则工闹作平挣面的零坐标棉系也盏为直悼角坐持标系舅。●如很果位意于柱堤或球违坐标见系下白，则肢工作急平面护的坐寨标系耐为极班坐标斑系。●如注果WN为负剃值，朱则不拥改变客视图螺方向暗。或柄者在恳移动农或旋谎转工唇作平踢面后科，直惩接恢餐复到秋缺省哨状态餐。162.读1.嫁4侨工作仗平面园的操赠控1.工作街平面雀的当熟前状萄态查看厘当前偏状态允的命略令：WP吴ST吹YL权,S怖TA伟T恢复芬到AN肚SY照S默认准状态咱的命建令：WP馅ST并YL伴,D俊EF暂A2.闸移冈动工绸作平宴面⑴将工我作平压面沿宿其自库身坐寨标轴并移动命令婶：WP姥OF叉FS退,锦XO记FF券,茧YO吓FF肢,龟ZO皇FF其中XO组FF另,怕YO剥FF轮,侦ZO渡FF为工山作平端面坐喇标系臭内沿反其X轴、Y轴和Z轴的狐偏移充增量珍。例如诊：WP牢OF腔F,撤10琴,-泡20斥--河-将工筋作平佣面沿姥其X轴相造对偏钩移10，沿近其Y轴相现对偏当移-2西0。172.尸1.孤4蚕工作埋平面售的操枣控⑵呀将工抚作平赶面移红动到抢一组析关键补点的即中间封位置命令更：KW提