ANSYS实体建模教程课件.pptx

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1、第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学2.2 指定作业名和分析标题指定作业名和分析标题 该项工作与设定工作目录一样，不是进行一个该项工作与设定工作目录一样，不是进行一个ANSYS分析过程分析过程必须的，但必须的，但ANSYS推荐使用作业名和分析标题。推荐使用作业名和分析标题。1.定义作业名定义作业名 作业名被用来识别作业名被用来识别ANSYS作业。当为某个分析定义了作业名后，作业。当为某个分析定义了作业名后，作业名就成为分析过程所产生的所有文件名的第一部分作业名就成为分析过程所产生的所有文件名的第一部分（Jobname）。如果未指定作业名，所有文件的作业名默认为）。如果未指定作业名，所有文件的

2、作业名默认为file。在进入。在进入ANSYS软件后，可按下面的方式改变作业名软件后，可按下面的方式改变作业名Command方式：方式：/FILNAMEGUI方式：方式：Utility Menu File|Change Jobname需要注意的是：设置作业名仅在需要注意的是：设置作业名仅在Begin level才有效（开始级，此时才有效（开始级，此时ANSYS不处于任何一个处理器中），且新的作业名只适用于更名不处于任何一个处理器中），且新的作业名只适用于更名后打开的文件。在更名前打开的文件，如记录文件、错误信息文件后打开的文件。在更名前打开的文件，如记录文件、错误信息文件等仍然是原来的作业名。

3、如果想新指定的作业名重新建立这些文件，等仍然是原来的作业名。如果想新指定的作业名重新建立这些文件，第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学2.3 定义图形界面过滤参数定义图形界面过滤参数可以将可以将change jobname对话框中对话框中New log and error files复选框复选框选中。选中。2.定义分析标题定义分析标题Command方式：方式：/TITLEGUI方式：方式：Utility MenuFile|Change TitleANSYS将在所有的图形显示、所有求解输出中包含该标题。将在所有的图形显示、所有求解输出中包含该标题。为了得到一个相对简洁的分析菜单，可以过滤掉与当

4、前所要进行的为了得到一个相对简洁的分析菜单，可以过滤掉与当前所要进行的分析类型无关的选项和菜单项。分析类型无关的选项和菜单项。Command方式：方式：KEYW或或/PMETHGUI方式：方式：Main MenuPreferences第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学2.4 ANSYS的单位制的单位制 ANSYS软件并没有为分析指定系统单位，在结构分析中，可以软件并没有为分析指定系统单位，在结构分析中，可以使用任何一套自封闭的单位制（所谓自封闭是指这些单位量纲之间使用任何一套自封闭的单位制（所谓自封闭是指这些单位量纲之间可以互相推导得出），只要保证输入的所有数据的单位都是正在使可以互相推导

5、得出），只要保证输入的所有数据的单位都是正在使用的同一套单位制里的单位即可。用的同一套单位制里的单位即可。ANSYS提供的提供的/UNITS命令可以设定系统的单位制系统，但这项命令可以设定系统的单位制系统，但这项设定只有当设定只有当ANSYS与其它系统比如与其它系统比如CAD系统交换数据时才可用到系统交换数据时才可用到（表示数据交换的比例关系），对于（表示数据交换的比例关系），对于ANSYS本身的结果数据和模本身的结果数据和模型数据没有任何影响。例如：型数据没有任何影响。例如：ANSYS系统中建立了实体模型系统中建立了实体模型AXIS1，PROE中建立了实体中建立了实体AXIS2，ANSYS中

6、设定的单位制系统只影响中设定的单位制系统只影响将将AXIS2转换到转换到ANSYS中的效果，而不影响中的效果，而不影响AXIS1。第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学 ANSYS单元库中提供了超过单元库中提供了超过150种的不同单元类型，每种单元类种的不同单元类型，每种单元类型有一个特定的编号和一个标示单元类型的前缀，如型有一个特定的编号和一个标示单元类型的前缀，如BEAM4（4号梁号梁单元），单元），PLANE82（82号板单元），号板单元），SOLID95（95号实体单元）。号实体单元）。单元类型决定了单元的单元类型决定了单元的：（1）结点数和自由度；）结点数和自由度；（2）单元位于二维

7、空间还是三维空间。）单元位于二维空间还是三维空间。定义途径：必须在通用处理器定义途径：必须在通用处理器PREP7（预处理器）中定义单元类型。（预处理器）中定义单元类型。Command方式：方式：ETGUI方式：方式：Main MenuPreprocessor|Element Type|Add/Edit/Delete 定义了单元类型后，定义了单元类型后，ANSYS会自动生成一个与此单元类型对应的会自动生成一个与此单元类型对应的单元类型参考号，如果模型中定义了多种单元类型，则与这些单元类单元类型参考号，如果模型中定义了多种单元类型，则与这些单元类2.5 定义单元类型定义单元类型第2章 ANSYS实

8、体建模湖北工业大学型相对应的类型参考号组成的表称为单元类型表。在创建实际单元型相对应的类型参考号组成的表称为单元类型表。在创建实际单元时（直接创建单元或者划分网格），需要从单元类型表中为其分配时（直接创建单元或者划分网格），需要从单元类型表中为其分配一个类型参考号以选择对应的单元类型生成有限元模型。一个类型参考号以选择对应的单元类型生成有限元模型。此处列出已经定义的单元类型第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学单元类型参考号单元类别单元编号名新添加的两个单元类型：新添加的两个单元类型：PLANE42:4结点四边形单元结点四边形单元PLANE2：6结点三角形单元结点三角形单元注：注：beam:梁

9、单元；梁单元；Link:杆单元；杆单元；Solid:实体单元；实体单元；Pipe:管单元；管单元；Shell：壳单元：壳单元第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学 许多单元有一些另外的选项（许多单元有一些另外的选项（KEYOPTs），这些项用于控制单），这些项用于控制单元刚度矩阵的生成、单元的输出和单元坐标系的选择等。元刚度矩阵的生成、单元的输出和单元坐标系的选择等。KEYOPTs可以在定义单元类型时指定可以在定义单元类型时指定(对话框中的对话框中的Options选项选项)。2.6 定义单元实常数定义单元实常数 单元实常数是依赖单元类型的单元特性，并不是所有的单元类型都需要实常数，同一类型的不

10、同单元可以有不同的实常数值。例。例如二维梁单元如二维梁单元BEAM3的实常数：面积的实常数：面积(AREA)、惯性矩、惯性矩(IZZ)、高度、高度(HEIGHT)、剪切变形常数、剪切变形常数(SHERZ)、初始应变（、初始应变（ISTRAN）和单位）和单位长度质量长度质量(ADDMAS)等。等。对应于特定单元类型，每组实常数有一个参考号，与每组实常对应于特定单元类型，每组实常数有一个参考号，与每组实常数对应的参考号组成的表称为数对应的参考号组成的表称为实常数表。在创建单元（直接创建单在创建单元（直接创建单元或者划分网格）时，可以为将要创建的单元分配实常数号元或者划分网格）时，可以为将要创建的单

11、元分配实常数号。在分在分配实常数号时，要注意实常数参考号和要创建单元的单元类型参考配实常数号时，要注意实常数参考号和要创建单元的单元类型参考号的对应性，这种对应性是由使用者自己保证的，否则在划分网格号的对应性，这种对应性是由使用者自己保证的，否则在划分网格时将会报错或出现不可预知的错误。时将会报错或出现不可预知的错误。第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学定义途径：定义途径：Command:/RMain Menu：Preprocessor|Real Constants|Add/Edit/Delete2.7 定义材料属性定义材料属性绝大多数单元类型都需要材料属性。根据应用的不同，材料属性可绝大多

12、数单元类型都需要材料属性。根据应用的不同，材料属性可以有如下几种：以有如下几种：线性或者非线性；线性或者非线性；弹性（各向同性、正交异性）或非弹性；弹性（各向同性、正交异性）或非弹性；不随温度变化或者随温度变化；不随温度变化或者随温度变化；像单元类型和单元实常数一样，每一组材料属性也有一个材料属性像单元类型和单元实常数一样，每一组材料属性也有一个材料属性参考号。与材料属性组对应的材料属性参考号表称为材料属性表。参考号。与材料属性组对应的材料属性参考号表称为材料属性表。在一个分析中，可能有多个材料属性组（对应模型中的多种材料）。在一个分析中，可能有多个材料属性组（对应模型中的多种材料）。第2章

13、ANSYS实体建模湖北工业大学在创建单元时可以使用相关命令通过材料属性参考号来为单元分配其在创建单元时可以使用相关命令通过材料属性参考号来为单元分配其采用的材料属性组。采用的材料属性组。定义材料属性：定义材料属性：Command：MPGUI:Main MenuPreprocessor|Material Props|Material Models第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学弹性模量泊松比2.8 实体建模基础实体建模基础 一旦定义了材料特性和单元特性后，下一步工作是建立能够恰当一旦定义了材料特性和单元特性后，下一步工作是建立能够恰当描述模型几何性质的

14、实体网格模型。模型的建立方法描述模型几何性质的实体网格模型。模型的建立方法：（1）直接直接生成法；（生成法；（2）实体建模网格划分）实体建模网格划分第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学1.模型简化：建立有限元模型时，对于结构形式复杂，而对于要模型简化：建立有限元模型时，对于结构形式复杂，而对于要分析的问题来讲又不是很关键的局部位置，在建立几何模型时分析的问题来讲又不是很关键的局部位置，在建立几何模型时可以根据情况对其进行简化，以便降低建模的难度。可以根据情况对其进行简化，以便降低建模的难度。2.建模方法选择建模方法选择（1）直接生成方法必须直接确定每个结点的位置，以及每个单元）直接生成方法必

15、须直接确定每个结点的位置，以及每个单元的大小、形状和连接关系，工作量大。直接生成法适用于小型的大小、形状和连接关系，工作量大。直接生成法适用于小型简单模型。缺点是改变网格和模型十分困难，易出错，当模型简单模型。缺点是改变网格和模型十分困难，易出错，当模型复杂时，直接生成法叫人无法忍受。复杂时，直接生成法叫人无法忍受。（2）实体网格建模法是先生成几何模型，再进行网格划分，相）实体网格建模法是先生成几何模型，再进行网格划分，相对来说容易些，适用于庞大而复杂的模型，特别是三维实体模对来说容易些，适用于庞大而复杂的模型，特别是三维实体模型，它比直接生成法更加有效和通用，是一般建模的首选方法。型，它比直

16、接生成法更加有效和通用，是一般建模的首选方法。其优点是便于几何上的改进和单元类型的改变，容易实现有限其优点是便于几何上的改进和单元类型的改变，容易实现有限元模型的生成。元模型的生成。2.8.1 建模原则与方法选择建模原则与方法选择第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学3.实体建模中几何模型的生成方法实体建模中几何模型的生成方法对于不太复杂的模型，可以直接对于不太复杂的模型，可以直接ANSYS的实体建模工具完成。的实体建模工具完成。Main MenuPreprocessor|Modeling如果模型过于复杂，可以考虑在专用的如果模型过于复杂，可以考虑在专用的CAD中建立几何模型，然中建立几何模型

17、，然后通过后通过ANSYS提供的接口导入模型。提供的接口导入模型。导入方法：导入方法：Utility MenuFile|ImportANSYS支持的接口通常包括以下类型：支持的接口通常包括以下类型：IGES、CATIA、Pro/E、UG、SAT、PARA、IDEAS 在不同的分析阶段，在不同的分析阶段，ANSYS将用到多种不同的坐标系。将用到多种不同的坐标系。总体和局部坐标系：用来定位几何形状参数的空间位置；总体和局部坐标系：用来定位几何形状参数的空间位置；显示坐标系：用于几何形状参数的列表和显示；显示坐标系：用于几何形状参数的列表和显示；2.8.2 坐标系坐标系第2章 ANSYS实体建模湖北

18、工业大学节点坐标系：定义每个节点的自由度方向和节点结果数据的方向；节点坐标系：定义每个节点的自由度方向和节点结果数据的方向；单元坐标系：确定材料特性主轴和单元结果数据的方向；单元坐标系：确定材料特性主轴和单元结果数据的方向；结果坐标系：用来列表、显示结点或单元结果结果坐标系：用来列表、显示结点或单元结果1.总体坐标系总体坐标系 总体坐标系和局部坐标系是用来定位几何体。默认情况下，建总体坐标系和局部坐标系是用来定位几何体。默认情况下，建模操作时使用的坐标系是总体笛卡儿坐标系。但是很多情况下，采模操作时使用的坐标系是总体笛卡儿坐标系。但是很多情况下，采用其它坐标表达形式往往会更加方便，比如旋转模型

19、时需要用到柱用其它坐标表达形式往往会更加方便，比如旋转模型时需要用到柱坐标表达形式。总体坐标系是一个绝对的参考系。坐标表达形式。总体坐标系是一个绝对的参考系。ANSYS提供了提供了3种坐标表达形式：笛卡儿坐标、柱坐标和球坐标。所有这种坐标表达形式：笛卡儿坐标、柱坐标和球坐标。所有这3种坐标种坐标系都是右手法则，且有相同的原点，它们由其参考号识别：系都是右手法则，且有相同的原点，它们由其参考号识别：0笛笛卡儿坐标系；卡儿坐标系；1柱坐标系；柱坐标系；2球坐标系。球坐标系。ANSYS引用坐标值总是采用固定的方式：引用坐标值总是采用固定的方式：X轴、轴、Y轴和轴和Z轴，而轴，而不管实际激活的坐标形式

20、，因此在不同的坐标系下，不管实际激活的坐标形式，因此在不同的坐标系下，X轴、轴、Y轴，轴，Z轴代表的意义也不同：轴代表的意义也不同：第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学笛卡儿坐标形式：笛卡儿坐标形式：X轴、轴、Y轴、轴、Z轴分别代表其原始意义；轴分别代表其原始意义；柱坐标形式：柱坐标形式：X轴、轴、Y轴、轴、Z轴分别代表径向轴分别代表径向R、周向、周向 和周向和周向Z；球坐标形式：球坐标形式：X轴、轴、Y轴、轴、Z轴分别代表分别代表轴分别代表分别代表R、和和 2.2.局部坐标系局部坐标系 在许多情况下由于特定的用途需要建立各种各样的局部坐标系。在许多情况下由于特定的用途需要建立各种各样的局部

21、坐标系。其原点可能与总体坐标系有一定的偏移，其坐标轴也可能与总体坐其原点可能与总体坐标系有一定的偏移，其坐标轴也可能与总体坐标系有一定的转角。它也有标系有一定的转角。它也有笛卡儿坐标、柱坐标和笛卡儿坐标、柱坐标和球坐标球坐标3种形式。种形式。总体坐标系和局部坐标系也是构建其它坐标系（结点坐标系、单元总体坐标系和局部坐标系也是构建其它坐标系（结点坐标系、单元坐标系等）的基础。局部坐标系总是以总体坐标系为参照建立的，坐标系等）的基础。局部坐标系总是以总体坐标系为参照建立的，而不是以当前激活的局部坐标系为参照。而不是以当前激活的局部坐标系为参照。（1）局部坐标系的创建）局部坐标系的创建在指定位置定义

22、局部坐标系在指定位置定义局部坐标系:指定原点及指定原点及X，Y，Z轴的旋转角轴的旋转角COMMAND方式：方式：LOCAL第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学GUI方式:Utility Menu WorkPlane|Local Coordinate Systems|Create Local CS|At Specified Loc新建立的局部坐标系的识别号，必须大于10原点选取对话框在指定位置创建局部坐标系对话框右手法则第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学通过已有通过已有3个个结点定义局部坐标系结点定义局部坐标系Command方式：方式：CSGUI方式：方式：Utility Menu Wor

23、kPlane|Local Coordinate Systems|Create Local CS|By 3 Nodes坐标系的确定方法如下：坐标系的确定方法如下：第第1个选取的结点将成为坐标系的原点；个选取的结点将成为坐标系的原点；第第1个结点个结点第第2个结点的方向为个结点的方向为X轴；轴；三个结点构成的平面为三个结点构成的平面为XY面，面，Y轴为此平面垂直于轴为此平面垂直于X轴方向，且由轴方向，且由第第3个结点的位置确定个结点的位置确定Y轴的正向轴的正向根据右手法则确定根据右手法则确定Z轴；轴；注：通过这种方式所创建的局部坐标系与结点选取顺序有关，注：通过这种方式所创建的局部坐标系与结点选取

24、顺序有关，第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学通过已有通过已有3个关键点定义局部坐标系个关键点定义局部坐标系Command方式：方式：CSKPGUI方式：方式：Utility Menu WorkPlane|Local Coordinate Systems|Create Local CS|By 3 Keypoints 此方式与此方式与By 3 nodes建立局部坐标系原理相同建立局部坐标系原理相同在当前工作平面定义局部坐标系在当前工作平面定义局部坐标系Command方式：方式：CSWPLAGUI方式：方式：Utility Menu WorkPlane|Local Coordinate Syst

25、ems|Create Local CS|At WP Origin这种方式建立的局部坐标系的各个坐标轴和工作平面的各个轴重合，这种方式建立的局部坐标系的各个坐标轴和工作平面的各个轴重合，只需指定使用何种类型坐标系即可。只需指定使用何种类型坐标系即可。（2）删除局部坐标系）删除局部坐标系Command方式：方式：CSDELEGUI方式：方式：Utility Menu WorkPlane|Local Coordinate Systems|Delete Local CS第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学(3)局部坐标系的激活局部坐标系的激活可以通过定义任意多个局部坐标系，但某一时刻只能有一个局部坐

26、可以通过定义任意多个局部坐标系，但某一时刻只能有一个局部坐标系被激活（标系被激活（模型操作中，输入的坐标值是以激活坐标系为参照的模型操作中，输入的坐标值是以激活坐标系为参照的）。ANSYS初始默认的激活坐标系是总体笛卡儿坐标系。初始默认的激活坐标系是总体笛卡儿坐标系。每当用户每当用户定义一个新的局部坐标系时，这个新的坐标系就会被自动激活定义一个新的局部坐标系时，这个新的坐标系就会被自动激活。激。激活坐标系的方法如下：活坐标系的方法如下：Command方式：方式：CSYSGUI方式：方式：Utility Menu WorkPlane|Change Active CS to|Global Cart

27、esian或或Global Cylindrical或或Global Spherical或或Specified Coord Sys或或Work plane第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学3.显示坐标系显示坐标系在默认情况下，即使在其它坐标系中定义的结点和关键点，其列表在默认情况下，即使在其它坐标系中定义的结点和关键点，其列表显示输出的坐标值也是它们的总体笛卡儿坐标值显示输出的坐标值也是它们的总体笛卡儿坐标值。虽然可以改变显虽然可以改变显示坐标系，但一般不建议。示坐标系，但一般不建议。4.结点坐标系结点坐标系 结点坐标系用于定义结点自由度的方向结点坐标系用于定义结点自由度的方向。每个结点都有

28、自己的。每个结点都有自己的结点坐标系，默认情况下，它总是平行于总体笛卡儿坐标系（结点结点坐标系，默认情况下，它总是平行于总体笛卡儿坐标系（结点坐标系与定义结点激活的坐标系无关）。但很多情况下需要改变结坐标系与定义结点激活的坐标系无关）。但很多情况下需要改变结点坐标系（如斜约束）。变换结点坐标系的方法略点坐标系（如斜约束）。变换结点坐标系的方法略5.单元坐标系单元坐标系 每个单元都有自己的坐标系，单元坐标系用于规定正交材料特每个单元都有自己的坐标系，单元坐标系用于规定正交材料特性的方向、面压力的方向和结果（如应力和应变）的输出方向性的方向、面压力的方向和结果（如应力和应变）的输出方向。二。二维和

29、三维实体的单元坐标系总是平行于总体笛卡儿坐标系。维和三维实体的单元坐标系总是平行于总体笛卡儿坐标系。第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学6.结果坐标系结果坐标系 在求解过程中，得到的结果数据有位移、应力等。在求解过程中，得到的结果数据有位移、应力等。在对结果数在对结果数据进行显示、列表和单元数据存储时，这些数据通常先被变换到激据进行显示、列表和单元数据存储时，这些数据通常先被变换到激活的结果坐标系（默认为总体坐标系）下，然后再输出活的结果坐标系（默认为总体坐标系）下，然后再输出。可以将激。可以将激活结果坐标系切换到总体坐标系或自定义的局部坐标系以及求解用活结果坐标系切换到总体坐标系或自定义的

30、局部坐标系以及求解用坐标系（如结点和单元坐标系）。坐标系（如结点和单元坐标系）。Command方式：方式：RSYSGUI方式：方式：Main MenuGeneral Postproc|Options for OutputGUI方式：方式：Main MenuList|Results|Options第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学 工作平面是一个无限的平面，有原点、二维坐标系(用WX和WY轴表示，并用WZ表示工作平面的方向)等，它只是建模的辅助工具，在建立几何模型时，体素一般只能在当前工作平面内创建。工作平面是与坐标系独立存在的，除非打开了工作平面轨迹跟踪。进入ANSYS时，有一个默认的工作

31、平面，即总体笛卡儿坐标系的XY平面。工作平面可以被移动和旋转。（用立方体来演示工作平面的建立、平移用立方体来演示工作平面的建立、平移与旋转与旋转）2.8.3 工作平面第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学工作平面控制移动工作平面坐标系设置第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学1.显示工作平面显示工作平面【Utility】WorkPlane|Display Working Plane坐标轴已设置成关闭2.8.3.1 工作平面显示、状态查询与选项设置工作平面显示、状态查询与选项设置第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学2.显示工作平面的状态显示工作平面的状态【Utility】WorkPlane|S

32、how WP Status坐标轴已设置成关闭第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学3.设置工作平面的状态设置工作平面的状态【Utility】WorkPlane|WP Settings坐标系的选项面板坐标系的选项面板栅格与轴的选项面板栅格与轴的选项面板捕捉设置面板捕捉设置面板栅格调整控制面板栅格调整控制面板执行按钮执行按钮tolerance:工作工作平面恢复容差平面恢复容差,即给工作平面即给工作平面一个厚度。一个厚度。当拾取的图元当拾取的图元可能不在工作平面可能不在工作平面上，而是在工作平上，而是在工作平面的附近，这时通面的附近，这时通过指定恢复容差，过指定恢复容差，在容差内的图元将在容差内的图

33、元将认为是在工作平面认为是在工作平面上的。上的。第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学2.8.3.2 工作平面的位置调整工作平面的位置调整 为方便建模，有时需要对已创建的工作平面进行位置、方位为方便建模，有时需要对已创建的工作平面进行位置、方位的调整。方式如下的调整。方式如下3大种：大种：增量动态调整方式增量动态调整方式平移调整方式平移调整方式对齐调整方式对齐调整方式第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学1.增量动态调整方式增量动态调整方式平移控制按钮板旋转控制按钮板执行按钮动态交互模式旋转角度增量文本框旋转角度增量滚动条相对当前工作平面的平移坐标增量文本框平移坐标增量滚动条这种方式，可以动态

34、地实现这种方式，可以动态地实现工作平面的平移与旋转，是工作平面的平移与旋转，是经常使用的方式之一。经常使用的方式之一。第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学2.平移调整方式平移调整方式平移意味着工作平面在调整的过程种相对原位置不作旋转，因此，平移意味着工作平面在调整的过程种相对原位置不作旋转，因此，调整后的工作平面调整后的工作平面WX轴、轴、WY轴、轴、WZ轴取向均不变。轴取向均不变。多个关键点的形心作为工作平面的原点多个节点的形心作为工作平面的原点输入的多个位置点的形心作为工作平面的原点。注这种方式最好用键盘输入点的坐标。因为鼠标只能点选工作平面上的位置点第2章 ANSYS实体建模湖北工业大

35、学3.对齐调整方式对齐调整方式 这种方式可以直观地实现工作平面的平移与旋转，工作平面的这种方式可以直观地实现工作平面的平移与旋转，工作平面的原点、原点、WX轴、轴、XY面、面、WY轴直接给定，自动完成了方位调整，是轴直接给定，自动完成了方位调整，是常用的方法之一。常用的方法之一。第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学Keypoints：在图形窗口中指定：在图形窗口中指定3个关键点定义一个工作平个关键点定义一个工作平面（三点的给定顺序依次定义了工作平面的原点，面（三点的给定顺序依次定义了工作平面的原点，X轴，轴，XY平面平面)Nodes：在图形窗口中指定三个关键点定义一个工作平面：在图形窗口中指

36、定三个关键点定义一个工作平面（原点，（原点，X轴，轴，XY平面平面)XYZ Location:在图形窗口指定三个点定义一个工作平面（原在图形窗口指定三个点定义一个工作平面（原点，点，X轴，轴，XY平面平面)Plane Normal to Line:通过选择一条直线作为通过选择一条直线作为XY平面的法向平面的法向决定决定XY平面，再输入线长比例确定工作平面的原点平面，再输入线长比例确定工作平面的原点第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学 实体建模有两种思路：自底向上构造模型和自顶向下构造实体建模有两种思路：自底向上构造模型和自顶向下构造模型模型1.二者的区别与联系二者的区别与联系 自底向上的建模

37、方法自底向上的建模方法是指在构造几何模型时首先定义几何是指在构造几何模型时首先定义几何模型中最低级的图元即关键点，然后再利用这些关键点定义较模型中最低级的图元即关键点，然后再利用这些关键点定义较高级的图元（即线、面、体）。高级的图元（即线、面、体）。自底向上构造的模型是在当前自底向上构造的模型是在当前激活的坐标系内定义的激活的坐标系内定义的。自顶向下的建模方法自顶向下的建模方法是指一开始就通过是指一开始就通过较高级的的图元较高级的的图元来来构造模型，即通过汇集线、面、体等几何体素的方法来构造模构造模型，即通过汇集线、面、体等几何体素的方法来构造模型。当生成一种体素时，型。当生成一种体素时，AN

38、SYS软件自动生成所有从属于该软件自动生成所有从属于该体素的低级图元。体素的低级图元。应该注意的是几何体素是在工作平面上创建应该注意的是几何体素是在工作平面上创建的，因此每一时刻都要清楚地知道当前工作平面的状态。的，因此每一时刻都要清楚地知道当前工作平面的状态。2.9 实体建模技术第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学 联系：这两种方法可以根据需要组合使用。对于建立的联系：这两种方法可以根据需要组合使用。对于建立的实体模型还可以通过布尔运算对其进行操作以生成更为复杂实体模型还可以通过布尔运算对其进行操作以生成更为复杂的形体。的形体。注意事项注意事项：（1）建模之初，必须考虑建立的模型能否生建模

39、之初，必须考虑建立的模型能否生成有限元网格以及能否得到较好的有限元网格成有限元网格以及能否得到较好的有限元网格。实体建模时实体建模时特别要注意截面有变化的地方以及各个形体的交界面。特别要注意截面有变化的地方以及各个形体的交界面。（2）在自底向上构造模型时可以不必总是按照点生成线、线生成在自底向上构造模型时可以不必总是按照点生成线、线生成面、面生成体这样严格的顺序生成高级图元，可以直接通过面、面生成体这样严格的顺序生成高级图元，可以直接通过作为顶点的关键点来定义面和体，中间的图元可以在需要时作为顶点的关键点来定义面和体，中间的图元可以在需要时自动生成自动生成。例如定义一个长方体可用它的例如定义一

40、个长方体可用它的8个顶点（关键点个顶点（关键点（来定义，（来定义，ANSYS软件会自动地生成该长方体的所有线和面；软件会自动地生成该长方体的所有线和面；（3）在修改模型时，需要知道实体模型和有限元模型的层次在修改模型时，需要知道实体模型和有限元模型的层次关系关系。不能删除依附于较高级图元上的低级图元；不能删除不能删除依附于较高级图元上的低级图元；不能删除已划分了网格的体。但是可以在删除高级图元的时候连同其已划分了网格的体。但是可以在删除高级图元的时候连同其低级图元一起删除；低级图元一起删除；（4）若一个实体已施加了若一个实体已施加了第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学载荷，删除或修改该实体，

41、附加于该实体上的载荷也将被删除载荷，删除或修改该实体，附加于该实体上的载荷也将被删除。图图元的层次关系如下：元的层次关系如下：最高级图元：单元（包括单元载荷）最高级图元：单元（包括单元载荷）节点（包括节点载荷）节点（包括节点载荷）实体（包括实体载荷）实体（包括实体载荷）面（包括面载荷）面（包括面载荷）线（包括线载荷）线（包括线载荷）最低级图元：关键点（包括点载荷）最低级图元：关键点（包括点载荷）无论是使用自底向上还是使用自顶向下的方法，构造的模型均无论是使用自底向上还是使用自顶向下的方法，构造的模型均是由关键点、线、面和体组成。是由关键点、线、面和体组成。第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学

42、 自底向上的建模方法是自底向上的建模方法是在当前激活在当前激活的坐标系的坐标系中，通过低级图元来生成高级中，通过低级图元来生成高级图元，它涉及关键点、线、面和体这种图元，它涉及关键点、线、面和体这种从低到高的图元。从低到高的图元。1.关键点关键点是在当前激活的坐标系中定义的，关键点是在当前激活的坐标系中定义的，它可以直接定义也可以通过已有的关键它可以直接定义也可以通过已有的关键点来生成另外的关键点（许多布尔运算点来生成另外的关键点（许多布尔运算可以生成关键点）。已经定义的关键点可以生成关键点）。已经定义的关键点可以被修改和删除（前提是没有依附于可以被修改和删除（前提是没有依附于其它高级图元）。

43、通过左图的命令创建其它高级图元）。通过左图的命令创建关键点，通过关键点，通过Klist命令或实用菜单中命令或实用菜单中的的List|Keypoints|.菜单列表显示已菜单列表显示已定义的关键点的属性。定义的关键点的属性。创建关键点的命令2.9.1 自底向上建模技术自底向上建模技术第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学2.线线 线也是在当前激活的坐标系内定线也是在当前激活的坐标系内定义的。并不总是要求明确定义所有的义的。并不总是要求明确定义所有的线，因为线，因为ANSYS通过顶点在定义面和通过顶点在定义面和体时，会自动生成相关的线。只有在体时，会自动生成相关的线。只有在生成线单元（如梁单元）或

44、想通过线生成线单元（如梁单元）或想通过线来定义面时，才需要明确地定义线。来定义面时，才需要明确地定义线。通过左图的命令创建线。通过左图的命令创建线。通过通过list命令或实用菜单中的命令或实用菜单中的List|Lines菜单列表显示已定义的线的属性菜单列表显示已定义的线的属性（如线编号、组成线的关键点等）。（如线编号、组成线的关键点等）。线也可以被修改和删除。线也可以被修改和删除。创建线的命令第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学3.面面 平面可以表示二维实体（如平板平面可以表示二维实体（如平板或轴对称体）。用到面单元（如板单或轴对称体）。用到面单元（如板单元）或由面生成体时才需要定义面。元）

45、或由面生成体时才需要定义面。生成面的命令也将自动地生成依附于生成面的命令也将自动地生成依附于该面的线和关键点；同样，面也可以该面的线和关键点；同样，面也可以在定义体时自动生成。在定义体时自动生成。通过左图的命令创建线，通过通过左图的命令创建线，通过Alist命令或实用菜单中的命令或实用菜单中的List|Areas列表显示已定义的面的属性列表显示已定义的面的属性（如面的编号、组成面的线的编号以（如面的编号、组成面的线的编号以及有些面的面积等）。面也可以被修及有些面的面积等）。面也可以被修改和删除，但只有未进行网格划分且改和删除，但只有未进行网格划分且不属于任何体的面才能被重新定义和不属于任何体的

46、面才能被重新定义和删除。删除。创建面的命令第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学4.体体 体用于描述三维实体用于描述三维实体，仅当需要用到体单体，仅当需要用到体单元时才必须建立体。生元时才必须建立体。生成体的方式有多种，可成体的方式有多种，可由顶点定义体，也可以由顶点定义体，也可以由边界面定义体，也可由边界面定义体，也可将面沿一定路径拖拉生将面沿一定路径拖拉生成。体生成时将自动生成。体生成时将自动生成其低级图元。成其低级图元。体也可以被修改和体也可以被修改和删除，但只有未进行网删除，但只有未进行网格划分的体才能被重新格划分的体才能被重新定义和删除。定义和删除。创建体的命令第2章 ANSYS实体

47、建模湖北工业大学 几何体素:组成实体模模型的常用基本体素（如圆柱体、长方体组成实体模模型的常用基本体素（如圆柱体、长方体等）等）,分为实体体素和面体素。在分为实体体素和面体素。在ANSYS中可用单个命令来创建几中可用单个命令来创建几何体素。因为几何体素是高级图元，可不用首先定义任何关键点而何体素。因为几何体素是高级图元，可不用首先定义任何关键点而形成，所以称利用体素进行建模为自顶向下建模。形成，所以称利用体素进行建模为自顶向下建模。几何体素是在工几何体素是在工作平面上生成的作平面上生成的。面体素包括矩形、圆形或环形、正多边形面体素包括矩形、圆形或环形、正多边形2.9.2 自顶向下建模技术自顶向

48、下建模技术创建两个面的倒角创建正多边形创建圆面、圆环面创建矩形面创建不规则面第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学实体体素包括长方体、柱体（圆柱和正棱柱）、球体、环体和锥体。圆台圆环棱柱第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学应用几何体素（面体素、实体体素）需要注意的问题：应用几何体素（面体素、实体体素）需要注意的问题：生成的几何体素位于工作面上，方向由工作面坐标系而定，生成的几何体素位于工作面上，方向由工作面坐标系而定，面体素的面积必须大于面体素的面积必须大于0；在有限元模型中，两个相接触的面体素之间或实体体素间在有限元模型中，两个相接触的面体素之间或实体体素间默认不是真正意义上的连接的，而是

49、有一个不连续的默认不是真正意义上的连接的，而是有一个不连续的“接缝接缝”（此接缝并不真正存在，只是（此接缝并不真正存在，只是ANSYS处理时会认为此处处理时会认为此处有一个缝），必须用诸如相加（有一个缝），必须用诸如相加（add）、合并（）、合并（Merge）、）、粘接（粘接（glue）等命令处理一下以消除）等命令处理一下以消除“接缝接缝”；在建立圆、圆环等面体素以及圆柱体、球体、锥体等实体在建立圆、圆环等面体素以及圆柱体、球体、锥体等实体体素时，如果需要指定生成这些几何体素的弧（一般会有两体素时，如果需要指定生成这些几何体素的弧（一般会有两个弧度输入项），个弧度输入项），弧从代数值小的角度开

50、始，按正的角度方弧从代数值小的角度开始，按正的角度方向，到代数值大的角度处终止向，到代数值大的角度处终止。第2章 ANSYS实体建模湖北工业大学 自底向上的建模还可以用来创建很多特别的形状自底向上的建模还可以用来创建很多特别的形状，例如弹，例如弹簧、齿轮、机翼等，这就需要用到一些特殊的建模方式。下面簧、齿轮、机翼等，这就需要用到一些特殊的建模方式。下面介绍几种常用的特殊建模方法。介绍几种常用的特殊建模方法。线、面线、面导角导角：复制复制图元：图元：镜像镜像图元：图元：蒙皮蒙皮生成光滑曲面：通过多条空间引导线（不封闭）生成光滑生成光滑曲面：通过多条空间引导线（不封闭）生成光滑面。例如机翼、螺旋桨