06 ANSYS WORKBENCH_DesignModeler建模模块_3D几何体

1、第四章 3D几何体,DesignModeler,目录,体和零件 3D特征 布尔操作 特征方向 特征类型 几何体,体和零件,Design Modeler包括三种不同体类型 : 实体：由表面和体组成 表面体：由表面但没有体组成 线体：完全由边线组成，没有面和体 缺省情况下，DM自动将每一个体放在一个零件中 单个零件一般独自划分网格。如果各单独的体有共享面，则共享面上的网格划分不能匹配。 单个零件上的多个体可以在共享面上划分匹配的网格。,Design Modeler主要用来给分析环境提供几何体，为此我们必须了解DM是如何处理不同几何体的。,激活和冻结体,DM会默认的将新的几何体和已有的几何体合并来保

2、持单个体。 这个可用激活或冻结体来控制。 通过使用冻结和解冻工具可以在激活和冻结状态中切换。,激活和冻结体,在DM中有两种状态体: 激活的: 体可以进行常规的建模操作修改（不能被切片） 激活体在特征树形目录中显示为蓝色 体在特征树形目录中的图标取决于它的类型-实体、表面、 或是线体 冻结的: (ToolsFreeze) 主要目的: 为仿真装配建模提供不同选择的方式。 建模中的操作除切片外均不能用于冻结体。 用冻结特征可以将所有的激活体转到冻结状态 选取体对象后用解冻特征可以激活单个体。 冻结体在树形目录中显示成较淡的颜色。,Active,Frozen,体和零件,体抑制: 抑制体不显示在窗口中。

3、 抑制体既不能送到其他Workbench模块中用于分网与分析，也不能导出到Parasolid（.x_t）或 ANSYS Neutral 文件（.anf）格式。 抑制体在树形目录中前面有一个 “X”,被抑制,没有抑制,体和零件,零件: 缺省地， Design Modeler将每一个体自动放入一个零件中。 可以将体成组置于零件中 复合体零件包含有多个体素，并且它们具有共享拓扑，也就是离散网格在共享面上匹配。 为构成一个新的零件可以先在图形屏幕中选定两个或更多 (或在鼠标右键弹出菜单中“Select All”) 的体素，然后用ToolsForm New Part 只有在选择体之后才可以使用创建新零件

4、选项，同时您不能处在特征创建或特征编辑状态。,体和零件,为什么是多体零件? 范例: 设计模型中：3个零件，共有3个物体分别包含在3 个实体中 划分网格中: 3个实体，3个物体 每一个实体都独立地划分网格 节点不能共享 对应节点不能排成一条直线 仿真模型中：3个实体共有2个接触区,DM,Mesh,体和零件,范例（续）： 设计模型：1个零件，包含 1个实体的1个物体 划分网格中: 1个实体，1个物体 完全作为一个实体划分网格 无接触区,DM,DM,Mesh,体和零件,范例（续）： 设计模型：有3个实体的1 个多体零件 划分网格中：1个多体零件，3个体/实体 每一个实体都独立划分网格，但实体间的节点

5、连续性被保留,DM,DM,Mesh,3D特性,通过3D特征操作由2D草图生成3D几何体 。 常见的特征操作包括: 拉伸 扫掠 旋转 蒙皮 抽面 特征创建的效果取决于特征的类型， 当特征创建后，布尔操作与特征延伸 （固定值，到一个面，延伸到整个体等）生效。,3D特性,3D几何特征的生成（如拉伸或扫掠）包括两个步骤: (a)选择特征并指定细节 (b) “生成”特征体,拉伸,拉伸: 拉伸包括实体， 表面和薄壁特征 为创建表面要先选择“as thin/surface”然后内、外厚度设置为零 激活的草图作为默认的输入，但可以通过在树形目录中选择想要的草图改变输入 详细列表菜单用来设定拉伸深度，方向和布尔

6、操作（添加，切除，切片，印记，或加入冻结） 点击生成按钮完成特征创建 注意： 前面的部分（特征类型）示例了各种拉伸的范例,创建表面,旋转,旋转: 旋转激活草图创建3D几何体 从细节列表菜单中选择旋转轴 如果在草图中有一条孤立（自由）的线， 它将被作为缺省的旋转轴 旋转方向特性: 正常：按基准对象的正Z方向旋转 反向：按基准对象的负Z方向旋转 双向对称：在两个方向上创建特征。 一组角度运用到两个方向 双向不对称：在两个方向上创建特征。每一个方向有自己的角度 单击生成按钮完成特征创建,存在自由线的草图,扫略,扫略: 实体，表面，薄壁特征都可以通过沿一条路径扫掠一个剖面创建 比例和圈数特征可用来创建

7、螺旋扫掠 比例：沿扫掠路径逐渐扩张或收缩 圈数：沿扫掠路径转动剖面 负圈数要求剖面沿与路径相反的方向旋转，正圈数：逆时针旋转 其它要求见文档部分 对齐: 路径相切：沿路径扫掠时自动调整剖面以保证剖面垂直路径 全局：沿路径扫掠时不管路径的形状如何，剖面的方向保持不变 范例,扫略,扫略范例 1:,Sketch1 =扫掠剖面,Sketch2 = 扫略路径,路径切向对齐：剖面保持和路径相切,全部沿轴向对齐：剖面方向保持不变,扫略,比例和圈数限制: 比例：扫掠路径可以是光滑开放链路 圈数：扫掠路径必须光滑 如果扫掠路径是一个闭合的环路，则圈数必须是整数 如果扫掠路径是开放链路，则圈数可以是任意数值 比例

8、和圈数的默认值分别为1.0和0.0,扫略范例 2:,Sketch1 = 扫略剖面,Sketch2 = 扫略路径,扫略细节: 比例= 0.5 圈数 = - 4,蒙皮/放样,蒙皮/放样: 从不同平面上的一系列剖面（轮廓）产生一个与它们拟合的三维几何体（必须选两个或更多的剖面） 剖面可以是一个闭合或开放的环路草图或由表面得到的一个面 所有的剖面必须有同样的边数 不能混杂开放和闭合的剖面 所有的剖面必须是同种类型 草图和面可以通过在图形区域内点击它们的边或点，或者在特征或面树形菜单中点击选取 选取好足够数量的剖面轮廓后， 可以预览选定的剖面和导引多边形 指引多边形是一段灰色的多义线，它用来显示剖面轮廓

9、的顶点如何相互连接的 蒙皮/放样操作非常依赖鼠标右键弹出菜单的选项 范例 . . .,蒙皮/放样,蒙皮/放样范例1: 在三个偏移平面上创建三个5边形剖面 选取好每个剖面后（按住CTRL 键），显示指引多边形 鼠标右键弹出菜单用于指引多边形选项 继续通过所有的剖面,蒙皮/放样,蒙皮/放样范例 1: 加入操作生成3D实体 指引多边形: 在鼠标右键弹出菜单中可以重新排列 排列方向出现差错可能导致出现不可预知的形状,结果,蒙皮/放样,蒙皮/放样重定位: 创建蒙皮/放样或编辑选取对象时可以调整剖面的顺序 高亮待重新排列的剖面，然后点击鼠标右键 从弹出菜单中选择,3D特征细节（拉伸）,在模型中冻结体特征吗

10、?,3D 特征,所有的细节都在这里!,布尔操作,布尔操作,对3D特征可以运用以下5种不同的布尔操作: 添加材料： 该操作总是可用创建材料并合并到激活体中。 切除材料：从激活体上切除材料 切片材料：将冻结体切片。 仅当体全部被冻结时才可用 给表面添加印记：和切片相似，但仅仅分割体上的面，如果需要也可以在边线上增加印记（不创建新体） 加入冻结：和加入材料相似，但新增特征体不被合并到已有的模型中，而是作为冻结体加入 线体不能进行切除，印记和切片操作,如果冻结:,布尔操作,添加材料:,在激活的草图中选择特征和要进行的布尔操作,此处显示Extrude “Add Material”,注意：如果体已经存在，

11、“add”生成的对象会自动合并到几何体中。,布尔操作,去除材料:,已存在的几何体 （为清楚起见以线框图表示） 旋转90度去除材料,激活的草图,旋转轴,布尔操作,印记面: 印记面操作将连续面进行分割（见下图）。这使得在任意位置加入有限元边界条件变得非常方便。,激活待拉伸草图 选imprint face 进行拉伸操作。,布尔操作,添加冻结: 和添加操作相似，但产生的是各个独立的体（或单个冻结体）,拉伸激活草图 添加了冻结体 选 Add Frozen 操作拉伸,布尔操作,切割 (必须所有体被冻结以使用 “Slice material” 操作): 对冻结体切片，将在切片区域留下新的（冻结）体,新冻结体

12、 激活待拉伸草图 选 “Slice Material” 进行拉伸,特征方向,方向:,方向和草图平面有关 有些操作（如切除）会自动改变方向,特征类型,穿过所有类型：将剖面延伸到整个模型 在加料操作中延伸轮廓必须完全和模型相交,草图,特征类型,“到下一个”类型: 在加料操作将延伸轮廓到所遇到的第一个面 在剪切、印记及切片操作中，将轮廓延伸至所遇到的第一个面或体,草图,特征类型,“到面”类型：可以延伸拉伸特征到有一个或多个面形成的边界 对多个轮廓而言要确保每一个轮廓至少有一个面和延伸线相交，否则导致延伸错误 到面”选项不同于 “到下一个”选项。到下一个并不意味着 “到下一个面”，而是 “到下一个块的体（实体或薄片）” “到面”选项可以用于到冻结体的面,草图,特征类型,到表面：除只能选择一个面外，和到面选项类似。 延伸可以由选择面的潜在面与可能游离面来定义（如下所示）。 在这种情况下选择一个单一面，该面的潜在面