第2章 ANSYS实体建模12.1 ANSYS软件的单位制和坐标系2.2 ANSYS实体建模概述2.3 自底向上建模2.4 图形显示、拾取和选择2.5 自上而下建模2.6 布尔运算2.7 编辑操作2.8 导入CAD几何模型22.1 ANSYS软软件的单单位制和坐标标系1、ANSYS的单位制ANSYS 不进行单位换算 ! 它只是简单的接受所输 入的数据而不会怀疑它们的合法性注意四种单位：长度、质量、时间、力1) m kg s N Pa2)mm t(吨) s（时间） N MPa3) mm g(克) ms （时间） N MPa3• 建议初学者用国际单位制推导单位注意公式的使用使用弧度（RAD）和角度（DEG）时应当设置Utility Menu>Parameters>Angular Units42、ANSYS的坐标系1)总体坐标系 绝对参考系总体直角坐标系 [csys,0]（默认）总体柱坐标系[csys,1](Y代表角度）总体球坐标系[csys,2]总体柱坐标系[csys,5] (Ｚ代表角度）–例如总体笛卡尔坐标系下的位置(0,10,0)等同于总体柱坐 标系下的位置 (10,90,0)5柱坐标系的一个应用62)局部坐标系坐标系编号：编号大于10坐标类型：笛卡儿坐标系、柱坐标系和球坐标系。
坐标系原点坐标系各轴方向7创建局部坐标系8• 可以定义任意数目的坐 标系，但任何时候只能 有一个是激活的 • 当坐标系是激活的时候 ，当定义几种几何体素 时受到坐标系的影响： –关键点 及节点的位置 –线的曲 率 –面的曲 率 –生成和 填充关键点和节点 –等等 • 图形窗口的标题显示激 活的坐标系3)激活坐标系9需要哪个坐标系工作也可以在输入窗口直接输入编号局部坐标系创建完自动激活104)工作平面工作平面—二维绘图版工作平面可作为切割面、对称面工作平面可任意移动和转动方便建模WXWYX2X1Y2Y1WXWYWP (X,Y)widthheight11工作平面坐标系[csys,4]• 有工作平面相连 • 主要用于实体模型体素的定位和取向 • 可以利用工作平面通过拾取定义关键点*12•Utility Menu > WorkPlane.–WP display - 只显示三个坐标轴 (缺省),只显示格栅，或两者均显示–Snap - 便于在工作平面上拾取格栅上的点.–Grid spacing – 栅距.–Grid size -显示的工作平面大小(大小无限制).工作平面属性13– 通过增量移动工作平面• 用按扭实现 (通过指针滑动实现).• 或输入希望的增量值.• 或使用动态方式 (类似移动-缩放-转动).工作平面定位14•用Offset 和 Align菜单可以把工作平面移到期望的任意位置.OffsetAlign151、两种获得几何模型的方法1）ANSYS环境中实体建模2）输入CAD中创建的几何模型2.2 ANSYS实体建模概述162、两种实体建模思路• 自底向上建模点线面体• 自上而下建模加• 直接建立高级图元，然后利用工作平面、布尔运算等操作(激活坐标系)(工作平面)173、ANSYS中的图元• 由低到高排列顺序关键点线面体节点单元• 说明1• 关键点、线、面、体是几何模型图元• 节点、单元是有限元模型图元18• 说明2体面线及关键点如果高一级的实体存在，则低一级的与 之依附的实体不能删除.关键点线面体节点单元关键点线面体我要改这 条线线 关键点面体呀！192.3自底向上建模1、关键点Keypoints1）定义关键点2）关键点操作3）硬点hard pointsA、硬点是一种特殊的关键点。
B、硬点在划分网格后生成节点 C、硬点作用：集中载荷加载点或读取数据位置 D、硬点不能和面的边界上创建E、硬点存在时，所关联的面和体不支持映射网格划分202、线1）直线2）弧线3）样条曲线4）倒圆角只有共享关键点的两条线之间才能创建倒圆角5）线的操作3、面1）创建面2）面的操作4、体教师演示21自底向上建模实例1• 问题描述–模型如上图所示，两个圆孔的半径和倒角的半 径都是0.4m，两个半圆的半径都是1.0m，板厚度为0.5m ExerciseXYO22思路：教师演示 挖孔创建圆面加成一个实体创建圆角面倒角加为一个实体创建圆定义矩形23自底向上建模实例2XYO242.4-图形显示、拾取和选择• 接下来学习使用几何实体（包括体、面、线，关键 点）以及有限元实体（包括节点、单元）本节将 主要介绍在GUI方式下如何显示和操作这些实体， 主要有： –绘图 –拾取 –选择 –组件25• 在模型上绘制实体非常方 便 • 在主菜单 Utility Menu > Plot , 你能够绘制几何实体 ，有限单元以及其他实体 • 用Multi-Plots, 可以画实体 组合.1.绘图/replot kplot lplot aplot vplot nplot eplot gplot26• PlotCtrls 菜单是用 于控制图形显示： –图 形的方位 –缩 放 –颜 色 –符 号 –注 释 –动 画 –等 。
27• 缺省的视图方向是主视图方向： 是从 +Z 轴观察模型 • 用动态模式（拖动模式）—拖动模 式是用 Control 键和 鼠标键调整观 察方向的途径 –Ctrl + Left( 鼠标 左键)可以平移模型 –Ctrl + Middle(鼠 标中键）: ×Zooms（缩 放） 模型 Ö旋转模型 ( 绕屏幕 Z轴方向) –Ctrl + Right（鼠 标右键）旋转模型 : ×绕屏幕X轴 方向 Ö绕屏幕Y轴 方向P ZR Ctrl28• 使用模型 控制工具 按钮来改 变视图 • 模型控制 工具按钮 包括动态 旋转选项 动态模型方式图标的作用等同于CTRL 键.模型控制工具按钮29• 允许用户在图形窗口点击模型位置或 指明模型实体来拾取 • 典型拾取操作通过鼠标或拾取菜单完 成拾取操作在菜单中的标志是一个 “ +”号 • 例如, 用户可以在图形窗口拾取关键 点位置，然后按 OK按钮建立关键点 2.拾取30• 鼠标左键 拾取 (或取消)距离鼠标光 点最近的实体或位置. • 鼠标中键 相当于拾取图形菜单中的 Apply. 用中键可以节省移动鼠标的 时间. • 鼠标右键 在拾取、取消之间切换.拾取执行切换 拾取 / 不拾取不拾取拾取光标显示:31热点的拾取位置: • 面和体 有一个热点在实体模型中心。
• 线 有三个热点— 一个在中间另两个在两端 • 这点很重要: 拾取所需实体时，必须拾取热点32• 假设用户想做以下操作:– 绘出第二象限的所有面 – 删除半径0.2到0.3的所有圆弧– 在全部外轮廓线上施加荷载 – 把 Z=3.5 的所有节点写入一个文件– 只观察钢材料单元上的节点 通常这些都要在模型的集合上操作 • Select Logic 允许用户选择一个集合并只对该集合内的 实体进行操作3.选择33• 分三个步骤:– 选择一个子集 – 在子集上进行操作 – 重新激活整个集合激活整个集合选择子集在子集上操作34选择子集 • 可以选择实体对话框的 工具 : Utility Menu > Select > Entities. • 或用 xSEL 系列命令: KSEL, LSEL, ASEL, VSEL, NSEL, ESEL选择的实体选择用的准则选择类型35• 选择所用的准则:–By Num/Pick: 通过键入实 体号码或用拾取操作进行选择.–Attached to: 通过相关实 体选择.例如,选择与面相关的线.–By Location: 根据 X,Y,Z 坐标位置选择.如,选择所有X=2.5的 节点.X,Y,Z 是激活坐标系的坐标。
–By Attributes: 根据材料 号,实常数号等选择.不同实体的属 性不尽相同.–Exterior: 选择模型外边界 .–By Results: 根据结果数据 选择,例如,按节点位移.36• 选择方式– From Full: 从整个实体集选择子集– Reselect: 从当前子集中再选择子集– Also Select: 在当前子集中再添加另一个子集– Unselect: 从当前子集中去掉一部分– Invert:选择当前子集的补集– Select None: 选择空集– Select All: 选择所有实体Select NoneReselectAlso SelectUnselectInvertFrom FullSelect All37子集操作• 典型操作包括施加荷载,列出子集的结果, 或仅仅是画出所选实体.– 选择子集后可以在拾取对话框上方便 的使用 [Pick All] 按钮或在命令参数中 使用 ALL 拾取子集的全部实体.– 注意: 大部分的 ANSYS 操作,包括 SOLVE 命令只在子集上进行.• 其它操作是给子集一个名,建立一个组件 （将在下一节讨论）.38重新激活整个集合 • 完成子集的操作之后,应重新激活整个实体集. • 如果求解时不激活所有节点和单元,求解器会发出警告. • 激活整个实体的最简单操作是选择 “everything”: – Utility Menu > Select > Everything – 或用命令 ALLSEL 也可以在选择实体对话框中选择 [Sele All] 按钮分别激 活不同实体（或用命令 KSEL,ALL; LSEL,ALL; 等.)39•组件 是命名后的子集合.该名称可以在对话框中或命令 参数中替代实体编号或 ALL. • 一组节点,或线,面,体都可以定义为组件.组件只能包含同 一类实体. • 组件可以被选择也可以不被选择. 选择了一个组件,就等 于选择了组件中的全部实体.4.组件• 组件管理器能够新建、显示、列表 、选择组件和组合. – Utility Menu > Select > Component Manager.40• 建立组件 –Utility Menu > Select > Component Manager–单击新建组件图标 •在这一步所有选择的实体都将 被包括，或者你可以选择你想要的实体。
41• 建立一个组合 –加亮用来建立组合的组件 –单击新建组合按钮，然后输入不同名 称 –选择组合下面临近组件的选择框，可 以将组件加入到组合中去–在上面的组件管理器中, N_OUTER 和 N_INNER 在ASSM_NODES (ASM1) 组合. ASSM_NODES 在 ASSM_2 (ASM2)组合.42• 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– 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*2.5自上而下建模43• 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44• 三维体素包括块、圆柱、棱柱、球和锥、环45• 当生成二维体素时，ANSYS定义一个面及其它 所包含的线和关键点 • 当生成三维体素时，ANSYS定义一个体及其所 包含的面、线及关键点山东科技大学46• 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)2.6布尔运算47• ①加（Add) –把两个或多个实体合并为一个.48Main Menu:Preprocessor > -Modeling- Operate > - Booleans- Add49• ②粘接(Gl。