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1、2001年10月1日,M3-1,第三章: 创建2D有限元模型,2001年10月1日,M3-2,学习完本章后，给定一个简单的物理现象，学员应该能够使用ANSYS创建一个2D的有限元模型.,Module Objective,Lesson A. 实体建模的概念 3-1. 区别实体模型和有限元模型. 3-2. 四种创建几何模型的可行方法. 3-3. 四类实体模型图元以及它们之间的层次关系. Lesson B. 工作平面 3-4. 定义工作平面. 3-5. 显示工作平面，工作平面辅助网格的开关及改变网格间距. 3-6. 捕捉开关，捕捉增量设置. 3-7. 移动工作平面. Lesson C. 2D体素“p
2、rimitive” 3-8. 定义术语体素 “primitive.” 3-9. 列出并创建三类 2-D体素.,Lesson Objectives,第三章 目的,2001年10月1日,M3-3,Lesson D. 图元的绘制、编号、删除 3-10. 绘制面、线及关键点. 3-11. 在图形窗口中区分图元. 3-12. 删除面、线及关键点. Lesson E. 布尔操作 3-13. 布尔操作的目的，使用 Add, Subtract, and Overlap等布尔操作. Lesson F. 单元属性 3-14. 定义材料属性、单元类型以及实常数. Lesson G. 划分网格 3-15. 列出划分网
3、格的四个主要步骤. 3-16. 使用默认设置对几何模型划分网格. 3-17. 单元尺寸大小. Lesson H. 模型修正 3-18. 讨论模型修正.,Lesson Objectives,第三章 目的 (续),2001年10月1日,M3-4,Lesson A. 实体建模的概念,2001年10月1日,M3-5,实体模型及有限元模型,Objective,3-1. 区分实体模型与有限元模型,现今几乎所有的有限元分析模型都用实体模型建模. 类似于CAD，ANSYS以数学的方式表达结构的几何形状，用于在里面填充节点和单元，还可以在几何模型边界上方便地施加载荷. 但是， 几何实体模型并不参与有限元分析.
4、所有施加在几何实体边界上的载荷或约束必须最终传递到有限元模型上（节点或单元上）进行求解. 由几何模型创建有限元模型的过程叫作网格划分（meshing).,Meshing,几何实体模型,有限元模型,2001年10月1日,M3-6,几何实体模型和有限元模型的来源,Objective,3-2. 四种创建模型的方法.,总共有四种途径创建ANSYS模型（包括几何实体模型和有限元模型），如下表所示：,2001年10月1日,M3-7,ANSYS中的图元,(即使想从CAD模型中传输实体模型，也应该知道如何使用ANSYS建模工具修改传入的模型.) 下图示意四类图元.,体 (3D模型) 由面围成，代表三维实体.
5、面 (表面) 由线围成. 代表实体表面、平面形状或壳（可以是三维曲面）. 线 (可以是空间曲线) 以关键点为端点，代表物体的边. 关键点 (位于3D空间) 代表物体的角点.,Areas,Volume,Keypoints,Lines,Area,Objective,3-3. 四类实体模型图元, 以及它们之间的层次关系.,2001年10月1日,M3-8,ANSYS中图元(续),层次关系,从最低阶到最高阶，模型图元的层次关系为： 关键点（Keypoints） 线（Lines） 面（Areas） 体（Volumes）,提示: 如果低阶的图元连在高阶图元上，则低阶图元不能删除.,Keypoints,Lin
6、es,Areas,Volumes,Ill just change this line,Lines,Keypoints,Areas,Volumes,OOPs!,2001年10月1日,M3-9,Lesson B. 工作平面,2001年10月1日,M3-10,工作平面,Objective,3-4. 定义工作平面,工作平面 (WP) 是一个可移动的参考平面，类似于”绘图板“。,wy,wx,x,y,工作平面,Definition,原点,辅助网格，间距可调,2001年10月1日,M3-11,工作平面 (续),工作平面控制,移动工作平面 的选项,有关坐标系统的选项 (将在以后的课程中讨论),Utility
7、Menu: WorkPlane ,2001年10月1日,M3-12,工作平面 (续),要显示工作平面: Utility Menu: WorkPlane Display Working Plane,显示工作平面标记，表示工作平面的原点.,Objective,3-5. 显示工作平面，辅助网格的开关及密度控制,2001年10月1日,M3-13,工作平面 (续),工作平面辅助网格开关: Utility Menu: WorkPlane WP Settings .,选取二者其中任意一个，显示工作平面辅助网格，然后选择OK 或 Apply.,2001年10月1日,M3-14,辅助网格间距,改变辅助网格的间距
8、: Utility Menu: WorkPlane WP Settings .,输入间距值，然后选择OK 或Apply.,间距为0.1,间距为 0.05,2001年10月1日,M3-15,捕捉功能,Objective,3-6. 捕捉开关及捕捉增量.,在徒手创建几何图元时，捕捉功能用离散的、可控的增量代替光滑移动，更精确地选取坐标或关键点等.,捕捉功能的特点: 捕捉可以打开或关闭. 捕捉增量可调. 捕捉增量可设置与工作平面间距相等(相当于在坐标纸上绘图).,2001年10月1日,M3-16,捕捉功能 (续),打开或关闭捕捉: Utility Menu: WorkPlane WP Settings
9、 .,选取则打开捕捉，不选取则关闭捕捉，然后选择OK 或 Apply.,2001年10月1日,M3-17,捕捉功能 (续),要修改捕捉增量: Utility Menu: WorkPlane WP Settings .,输入捕捉增量，然后选择OK 或Apply.,图示为使用捕捉功能画矩形，其中捕捉增量等于辅助网格间距.,2001年10月1日,M3-18,移动工作平面,Objective,3-7. 移动工作平面.,工作平面原点的缺省位置与总体坐标原点重合，但可以平移工作平面，便于创建2D几何模型.,缺省：工作平面原点与总体坐标原点重合.,移动了工作平面以后.,2001年10月1日,M3-19,移动
10、工作平面(续),设定平移量,将工作平面平移到一个目标上,定义工作平面的取向,注: 从当前的工作平面位置进行平移操作.,2001年10月1日,M3-20,移动工作平面(续),要以设置增量方式平移工作平面: Utility Menu: WorkPlane Offset WP by Increments .,选择方向平移工作平面，然后选择OK 或 Apply.,2001年10月1日,M3-21,工作平面及激活的坐标系统,工作平面是2D的绘图板，用于定位在建模过程中几何项目. Main Menu: Modeling Create Keypoints On Working Plane +,总体及局部坐标
11、系统（例如柱坐标，用户定义坐标等）用于设定几何项目在空间的位置. Main Menu: Modeling Create Keypoints In Active CS .,激活坐标系统可以与工作平面重合，也可以是总体坐标（或局部坐标）系统。这个话题将在后面的课程中详细描述.,2001年10月1日,M3-22,Lesson C. 2-D 体素,2001年10月1日,M3-23,2-D 基本体素,Objective,3-8. 定义术语 体素“primitive”.,体素是指预先定义好的、具有共同形状的面或体.,Definition,注: 体素类似于 Microsoft Power Point 中的
12、Auto Shapes.,2001年10月1日,M3-24,2-D 体素(续),Objective,3-9. 列出并创建三种2D体素.,ANSYS中的 2D 体素:,矩形,圆,多边形,2001年10月1日,M3-25,2-D 基体素(续),创建2D体素: Main Menu: Preprocessor -Modeling- Create ,选择以“”结尾的菜单，将弹出拾取菜单 (见下页），提示通过拾取方式创建体素.,选择By Dimensions . 将弹出对话框，提示输入体素的坐标.,对话框示例,2001年10月1日,M3-26,2-D 体素(续),以拾取方式创建示例,1. 阅读输入窗口中的
13、提示.,拾取菜单,2. 按照提示在图形窗口通过鼠标左键拾取坐标或几何元素，然后在此对话框中选择 OK 或 Apply . 也可以在对话框中输入，代替鼠标拾取.,2001年10月1日,M3-27,2-D 基本体素(续),以拾取方式创建示例（续）,a. 单击一次鼠标左键定义第一个对角顶点.,b. 移动鼠标确定第二个对角顶点，注意“橡皮筋”效果.,c. 单击一次鼠标左键定义第二个对角顶点.,注意ANSYS自动将创建的模型放大或缩小到整个图形窗口.,2001年10月1日,M3-28,2-D 体素(续),需要牢记的,创建一个矩形，等于自动创建了9个图元，4个关键点，4条线，1个面.,创建的面将位于工作平
14、面内，定义取决于工作平面的坐标系. ANSYS 将自动对每个图元编号.,Oh yeah! I remember these entity things.,2001年10月1日,M3-29,Lesson D. 图元的绘制、编号、及删除,2001年10月1日,M3-30,绘制,创建2D体素后， ANSYS缺省绘制面.,也可以绘制低阶的图元，例如线,. 或 关键点.,Objective,3-10. 绘制面，线及关键点.,2001年10月1日,M3-31,绘制（续）,要绘制面，线或关键点: Utility Menu: Plot Keypoints or Lines or Areas,2001年10月1
15、日,M3-32,区分图元,打开面编号的结果,Objective,3-11. 在图形窗口中区分图元.,当多个图元同时在图形窗口中显示时，可以通过打开某种图元类型编号来区分它们，这些图元以不同的标号和颜色显示.,2001年10月1日,M3-33,区分图元 (续),打开编号显示: Utility Menu: PlotCtrls Numbering .,选取需要的项目，然后选择OK.,控制是否编号和颜色同时显示 (缺省), 只显示编号, 或只显示颜色.,2001年10月1日,M3-34,区分图元,需要牢记的,编号显示在图元的“热点”上.,对于面或体，热点为图形中心. 对于线，有三个热点:,.,.,为什
16、么这一点非常重要: 需要在图形窗口拾取取图元时，应该点取图形的热点，确保拾取所需要的图元。这对于有多个图形重叠的情况非常重要. （如上图）,2001年10月1日,M3-35,区分图元,关于编号字体的大小,在PC上运行ANSYS，缺省的编号字体比较小，可按下述方法放大：,要放大编号字体: 1. Utility Menu: PlotCtrls Font Controls Entity Font . 2. 选择需要的字体、尺寸等 3. 选择 OK. 4. Utility Menu: Plot Replot,2001年10月1日,M3-36,删除图元,Objective,3-12. 删除面，线及关键点.,当删除图元时，ANSYS提供两种选择: 可以只删除指定的图元，保留这个图元所包含的低阶图元 也可以
