|
实体建模概述
·直接输入几何实体来建模很方便,但有些情况下需要在ANSYS中来建立实体模型。例如:
–需要建立参数模型时，—在优化设计及参数敏感性分析时建立的包含包含变量的模型.
–没有ANSYS能够读入的几何实体模型时.
–计算机上没有相关的绘图软件时（与ANSYS程序兼容的）.
–在对输入的几何实体需要修改或增加时，或者对几何实体进行组合时.
A. 定义
·实体建模可以定义为建立实体模型的过程.
·首先回顾前面的一些定义：:
–一个实体模型有体、面、线及关键点组成。.
–体由面围成，面由线组成,线由关键点组成.
–实体的层次从底到高: 关键点→线→面→体. 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.
·另外，一个只由面及面以下层次组成的实体，如壳或二维平面模型，在ANSYS中仍称为实体.
·建立实体模型可以通过两个途径:
–由上而下
–由下而上
·由上而下建模；首先建立体（或面）,对这些体或面按一定规则组合得到最终需要的形状.
·由下而上建模；首先建立关键点，由这些点建立线.
·可以根据模型形状选择最佳建模途径.
·下面详细讨论建模途径。
B. 由上而下建模
·由上而下建模；首先建立体（或面）,对这些体或面按一定规则组合得到最终需要的形状.
–开始建立的体或面称为图元.
–工作平面用来定位并帮助生成图元.
–对原始体组合形成最终形状的过程称为布尔运算.
·图元是预先定义好的几何体，如圆、多边形和球体.
·二维图元包括矩形、圆、三角形和其它多边形.
·三维图元包括块体, 圆柱体, 棱体，球体,和圆锥体.
·当建立二维图元时，ANSYS 将定义一个面，并包括其下层的线和关键点。
·当建立三维图元时，ANSYS 将定义一个体，并包括其下层的面、线和关键点。
·图元可以通过输入尺寸或在图形窗口拾取来建立。.
–例如建立实心圆:
·前处理> -建模-生成> -面-圆>
–生成块体:
·Preprocessor > -Modeling-Create > -Volumes-Block >
·工作平面—一个可动的二维参考平面，用来定位确定图元。缺省状态下，工作平面原点与整体坐标系原点重合，但可以把工作平面移动或旋转到任意位置.
–利用显示格栅，在工作平面上作图就象在方格纸上作图。
–除了格栅的设置外，工作平面是无限的。
·所有的工作平面命令菜单均在Utility Menu > WorkPlane.
·工作平面控制菜单（WP Settings）控制下列内容:
–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).
·用Offset和Align菜单可以把工作平面移到期望的任意位置.
–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).
–Offset WP to >
保持其当前方向，简单地平移工作平面到期望的位置:
·已经存在的一个或多个关键点. 若拾取多个关键点，则工作平面移到这些关键点的平均位置处.
·已经存在的一个或多个结点.
·通过坐标值指定的一个或多个位置.
·总体坐标系原点.
·激活坐标系的原点.
–Align WP with >此命令用于定位工作平面.
·例如, Align WP with Keypoints命令提示拾取三个关键点-一个为原点一个定义X-轴, 一个定义X-Y 平面.
·把工作平面移动到其缺省位置（总体坐标系原点，X-Y 平面内)时, 点击Align WP with > Global Cartesian.
·演示:
–清除数据库
–显示工作平面并通过拾取方式建立几个关键点，注意拾取时显示的坐标值.
–打开格栅，改变间距，并激活捕捉.
–建立更多的关键点.注意指针如何捕捉格栅上的点.
–定义两个矩形—一个通过定义角点，另一个通过定义尺寸.
–现在把工作平面平移到几个关键点的平均位置处, 然后在平面内将其转30o.
–定义多于两个矩形—通过定义角点或通过定义尺寸生成。注意矩形方向的变化.
–沿总体坐标原点调整工作平面，然后用拾取或输入尺寸的方法生成三维图元.
·布尔运算是对几何实体进行合并的计算。ANSYS 中布尔运算包括加、减、相交、叠分、粘接、搭接.
·布尔运算时输入的可以是任意几何实体从简单的图元到通过CAD输入的复杂的几何体。
·所有的布尔运算可以在GUI界面下获得Preprocessor > -Modeling-Operate.
·在缺省状态下, 布尔运算时输入的几何实体在运算结束后将删除.
·被删除实体的编号数被“释放”(即, 这些编号可以可以指定给新的实体，并从可以获得的最小编号开始）。
·加
–把两个或多个实体合并为一个.
·粘接
–把两个或多个实体粘合到一起，在其接触面上具有共同的边界
–当你想定义两个不同的实体时特别方便（如对不同材料组成的实体）
·搭接
–类似于粘合运算，但输入的实体有重叠.
·减
–删除“母体”中一块或多块与子体重合的部分。
–对于建立带孔的实体或准确切除部分实体特别方便.
·叠分
–把一个实体分割为两个或多个，它们仍通过共同的边界连接在一起.
–“切割工具”可以是工作平面、面线甚至于体.
–在用块体划分网格时，通过对实体的分割，可以把复杂的实体变为简单的体.
·相交
–只保留两个或多个实体重叠的部分.
–如果输入了多于两个的实体,则有两种选择: 公共相交和两两相交
·公共相交只保留全部实体的共同部分.
·两两相交则保留每一对实体的共同部分，这样，有可能输出多个实体.
·互分
–把两个或多个实体分为多个实体，但相互之间仍通过共同的边界连接在一起。
–若想找到两条相交线的交点并保留这些线时，此命令特别有用，如下图所示. (交运算可以找到交点但删除了两条线）
·演示:
–通过在矩形中减去一个圆实现钻一个孔（或者在一个块体中减去柱体实现）
–画两个相交的实体，并存储db, 然后作交运算. 现在恢复db并对实体进行相加. 注意比较两种运算的不同. (合运算类似交运算.)
–模型:
·block,-2,2, 0,2, -2,2
·sphere,2.5,2.7
·vinv,all! intersection
C. 由下而上建模
·由下向上建模时首先建立关键点，从关键点开始建立其它实体。
·如建立一个L-形时, 可以先下面所示的角点.然后通过连接点简单地形成面，或者先形成线，然后用线定义面.
关键点
·定义关键点:
–Preprocessor > -Modeling-Create > Keypoints
–或者用K命令组立的命令: K, KFILL, KNODE, 等.
·生成关键点时只需要关键点的编号及点的坐标值数据.
–关键点编号的缺省值为下一个整数
–坐标位置可以通过在工作平面上拾取或输入X,Y,Z 坐标值确定.坐标值如何确定？它依赖于当前激活坐标系.
激活坐标系
·缺省时是总体直角坐标系.
·用CSYS命令(或Utility Menu > WorkPlane> Change Active CS to) 可将其改变为
–总体直角坐标系[csys,0]
–总体柱坐标系[csys,1]
–总体球坐标系[csys,2]
–工作平面[csys,4]
–或用户定义的局部坐标系[csys, n]这些坐标系将在下面介绍。
总体坐标系
·模型的总体参考系.
·可以是直角坐标系（0）、柱坐标系（1）或球坐标系(2).
–例如, 总体直角坐标系中的点(0,10,0)与总体柱坐标系中的点(10,90,0)是同一个点.
局部坐标系
·用户在期望的位置定义的坐标系, 其ID编号大于或等于11. 位置可以在:
–工作平面原点[CSWP]
–位于特定的坐标位置[LOCAL]
–位于已经存在的关键点[CSKP]或节点[CS]
·可以是直角坐标系、柱坐标系或球坐标系.
·可以绕X、Y、Z轴旋转.
工作平面坐标系
·依附于工作平面上.
·主要用来确定实体图元的位置及方向.
·也可以通过在工作平面上拾取来定义关键点.
·可以定义多个坐标系，但任何时候只能有一个坐标系被激活.
·有些几何实体受定义时激活坐标系的影响[CSYS]:
–关键点和节点位置
–线的曲率
–面的曲率
–生成或填充的关键点和节点
–等等.
·图形窗口标题显示了活动坐标系.
·有许多方法定义线，如：
·如果定义面或体, ANSYS 将自动生成未定义的线，线的曲率由当前激活坐标系确定.
·在生成线时，关键点必须存在。
·用由下向上的方法生成面时，需要的关键点或线必须已经定义
·如果定义体，ANSYS 将自动生成未定义的面、线，线的曲率由当前激活坐标系确定.
·用由下向上的方法生成体时，需要的关键点或线或面必须已经定义
·演示:
–清除数据库
–生成5个关键点(1,2), (3,2), (4,0), (1,1.5), (2.5,0)
–转到CSYS,1 并在激活坐标系中关键点4和5之间生成线（“in active CS”）。
–转回CSYS,0 并通过关键点生成面，注意其它需要的线将自动生成全部线都是直线.
–定义两个圆:
·半径0.3R, 圆心位于(2.25,1.5)
·半径0.35R, 圆心位于(3.0,0.6)
–从基本面中减去两个圆. (这里采用由上而下和由下而上的建模方式.)
–存为r.db
·在由上而下和由下而上的建模方式均可对实体进行布尔运算.
·除了布尔运算，还有许多其它操作命令:
–拖拉
–缩放
–移动
–拷贝
–反射
–合并
–倒角
拖拉
·利用已经存在的面快速生成体(或由线生成面或由关键点生成线).
·如果面已经划分了网格，单元也可以随着面一起拖拉
·有四种方法拖拉面:
–法向拖拉—通过对面的法向偏移形成体[VOFFST] .
–XYZ偏移—通过对面的总体XYZ方向偏移形成体[VEXT]. 可以锥形拖拉
–沿坐标轴—绕坐标轴旋转面形成体(也可通过两个关键点旋转) [VROTAT].
–沿直线—沿一条线或一组邻近的线拖拉面形成体[VDRAG].
缩放
·从一种单位系统转到另一种单位系统时特别方便.
移动
·通过增量DX,DY,DZ控制实体的移动或旋转.
–DX,DY,DZ定义在激活坐标系中
–平移实体时，令激活坐标系为直角坐标系
–转动实体时，令激活坐标系为柱或球坐标系
–可以使用下列命令VGEN, AGEN, LGEN, KGEN
·另一个选项是把坐标转换到另一个坐标系中.
–转换发生在激活坐标系与指定的坐标系之间.
–此命令在对一个实体的移动和旋转同时进行时很有用.
–可使用下列命令
·VTRAN, ATRAN, LTRAN, KTRAN
拷贝
·生成实体的多个拷贝
·通过复制的份数（2及其以上）及增量DX,DY,DZ 控制. DX,DY,DZ定义在激活坐标系中.
·对于生成多个孔、翼等特别有用.
反射
·沿平面反射实体.
·修改反射方向:
–X 关于YZ平面反射
–Y关于XZ平面反射
–Z关于XY平面反射
所有的方向均定义在激活坐标系，且必须是直角坐标系.
合并
·把两个实体合并，并删除重合的关键点.
–合并关键点时，如果存在高一层次重合的实体，也将自动被合并.
·通常在反射、复制或其它操作后产生重合的实体时需要合并.
倒角
·线的倒角连接需要两条相交的线，且在相交处有共同的关键点.
–如果共同的关键点不存在，则首先作互分的运算.
–ANSYS不改变依附的面（如果有），因此，需要用加或减的命令修改倒角区域.
·面的倒角与此相似
·演示:
–恢复r.db 文件(需要时)
–在点(0,0) and (0,1)处生成两个关键点连成轴,然后绕轴把面旋转60o拉伸
–重新调如r.db
–绕Y轴径向复制rib:
·在整体坐标系原点建立局部柱坐标系，具有角度THYZ = -90
·复制7份(6份是新复制的）增量为DY=15
–用ASKIN,P命令生成3个外部表面
–重新调如r.db
–以0.5R在上部和右边线之间倒角. (注意附着于面上的线已被修改.这在某些情况下是允许的.)
–通过线生成三角形的面，然后从主面中减去它。
|