有限元讲稿2004_11_ANSYS_7rev1创建2D模型.ppt
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1、第三章第三章:创建创建2D有限元模型有限元模型1Lesson A.实体建模的概念实体建模的概念2实体模型及有限元模型实体模型及有限元模型实体模型及有限元模型实体模型及有限元模型Objective3-1.区分实体模型与有限元模型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.类似于类似于CAD,ANSYS以数学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上方便地施加载荷.但是,但是,几何实体模型并不参与有限元分
2、析几何实体模型并不参与有限元分析.所有施加在几何实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(由几何模型创建有限元模型的过程叫作网格划分(meshing).Meshing几何实体模型几何实体模型有限元模型有限元模型3几何实体模型和有限元模型的来源几何实体模型和有限元模型的来源几何实体模型和有限元模型的来源几何实体模型和有限元模型的来源Objective3-2.四种创建模型的方法四种创建模型的方法.总共有四种途径创建总共有四种途径创建ANS
3、YS模型(包括几何实体模型和有限元模型),如下表所示:模型(包括几何实体模型和有限元模型),如下表所示:4ANSYSANSYS中的图元中的图元中的图元中的图元(即使想从即使想从CAD模型中传输实体模型,也应该知道如何使用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建模工具修改传入的模型模型.)下图示意四类图元下图示意四类图元.体体(3D模型模型)由面围成,代表三维实体由面围成,代表三维实体.面面(表面表面)由线围成由线围成.代表实体表面、平代表实体表面、平面形状或壳(可以是三维曲面)面形状或壳(可以是三维曲面).线线(可以是空间曲线可以是空间曲线)以关键点为端点,以关键点
4、为端点,代表物体的边代表物体的边.关键点关键点(位于位于3D空间空间)代表物体的角点代表物体的角点.AreasVolumeKeypointsLinesAreaObjective3-3.四类实体模型图元四类实体模型图元,以及它们之间的层次关系以及它们之间的层次关系.5ANSYSANSYS中图元中图元中图元中图元(续续续续)层次关系层次关系从最低阶到最高阶,模型图元的层次关系为:从最低阶到最高阶,模型图元的层次关系为:关键点(关键点(Keypoints)线(线(Lines)面(面(Areas)体(体(Volumes)提示提示:如果低阶的图元连在高阶图元上,则低阶图元不能删除如果低阶的图元连在高阶图
5、元上,则低阶图元不能删除.KeypointsLinesAreasVolumesIll justchangethis lineLinesKeypointsAreasVolumesOOPs!6Lesson B.工作平面工作平面7工作平面工作平面工作平面工作平面Objective3-4.定义工作平面定义工作平面工作平面工作平面(WP)是一个可移动的参考平面,类似于是一个可移动的参考平面,类似于”绘图板绘图板“。wywxxy工作平面工作平面Definition原点原点辅助网格,间距辅助网格,间距可调可调8工作平面工作平面工作平面工作平面(续续续续)工作平面控制工作平面控制移动工作平面移动工作平面的选项
6、的选项有关坐标系统的选有关坐标系统的选项项(将在以后的课将在以后的课程中讨论程中讨论)Utility Menu:WorkPlane 9工作平面工作平面工作平面工作平面(续续续续)要显示工作平面要显示工作平面:Utility Menu:WorkPlane Display Working PlaneProcedure1.2.3.显示工作平面标记,显示工作平面标记,表示工作平面的原点表示工作平面的原点.Objective3-5.显示工作平面,辅助网格的开关及密度控制显示工作平面,辅助网格的开关及密度控制10工作平面工作平面工作平面工作平面(续续续续)工作平面辅助网格开关工作平面辅助网格开关:Util
7、ity Menu:WorkPlane WP Settings.Procedure1.2.3.选取二者其中任意一选取二者其中任意一个,显示工作平面辅个,显示工作平面辅助网格,然后选择助网格,然后选择OK 或或 Apply.11辅助网格间距辅助网格间距辅助网格间距辅助网格间距改变辅助网格的间距改变辅助网格的间距:Utility Menu:WorkPlane WP Settings.Procedure1.2.3.输入间距输入间距值,然后值,然后选择选择OK 或或Apply.间距为间距为0.1间距为间距为 0.0512捕捉功能捕捉功能捕捉功能捕捉功能Objective3-6.捕捉开关及捕捉增量捕捉开关
8、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移动,更精确地选取坐标或关键点等.捕捉功能的特点捕捉功能的特点:捕捉可以打开或关闭捕捉可以打开或关闭.捕捉增量可调捕捉增量可调.捕捉增量可设置与工作平面间距相等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相当于在坐标纸上绘图).13捕捉功能捕捉功能捕捉功能捕捉功能(续续续续)打开或关闭捕捉打开或关闭捕捉:Utility Menu:WorkPlane WP Settings.Procedure1.2.3.选取则打开捕捉,不选取则
9、关闭捕捉,然后选选取则打开捕捉,不选取则关闭捕捉,然后选择择OK 或或 Apply.14捕捉功能捕捉功能捕捉功能捕捉功能(续续续续)要修改捕捉增量要修改捕捉增量:Utility Menu:WorkPlane WP Settings.Procedure1.2.3.输入捕捉输入捕捉增量,然增量,然后选择后选择OK 或或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.15移动工作平面移动工作平面移动工作平面移动工作平面Objective3-7.移动工作平面移动工作平面.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
10、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,便于创建便于创建2D几何模型几何模型.缺省:工作平面原点与总体坐标原点重合缺省:工作平面原点与总体坐标原点重合.移动了工作平面以后移动了工作平面以后.16移动工作平面移动工作平面移动工作平面移动工作平面(续续续续)设定平移量设定平移量将工作平面平移到将工作平面平移到一个目标上一个目标上定义工作平面的定义工作平面的取向取向注注:从当前的工作平面位置进行平移操作从当前的工作平面位置进行平移操作.17移动工作平面移动工作平面移动工作平面移动工作平面(续续续续)要以设置增量方式平移工作平面要以设置增量方式平移工作平面:Utility M
11、enu:WorkPlane Offset WP by Increments.Procedure1.2.3.选择方向平移工作平面,然后选择选择方向平移工作平面,然后选择OK 或或 Apply.18工作平面及激活的坐标系统工作平面及激活的坐标系统工作平面及激活的坐标系统工作平面及激活的坐标系统工作平面是工作平面是2D的绘图板,用于定位的绘图板,用于定位在建模过程中几何项目在建模过程中几何项目.Main Menu:Modeling Create Keypoints On Working Plane+总体及局部坐标系统(例如柱坐标,用总体及局部坐标系统(例如柱坐标,用户定义坐标等)用于设定几何项目在空
12、户定义坐标等)用于设定几何项目在空间的位置间的位置.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中详细描述.19Lesson C.2-D 体素体素202-2-D D 基本体素基本体素基本体素基本体素Objective3-8.定义术语定义术语 体素体素“primitive”.体素是指预先定义好的、具有共同形状的面或体体素是指预先定义好的、具有共同形状的面或
13、体.Definition注注:体素类似于体素类似于 Microsoft Power Point 中的中的 Auto Shapes.212-2-D D 体素体素体素体素(续续续续)Objective3-9.列出并创建三种列出并创建三种2D体素体素.ANSYS中的中的 2D 体素体素:矩形矩形圆圆多边形多边形222-2-D D 基体素基体素基体素基体素(续续续续)创建创建2D体素体素:Main Menu:Preprocessor -Modeling-Create Procedure1.2.3.选择以选择以“”结尾的菜单,将弹出拾结尾的菜单,将弹出拾取菜单取菜单(见下页),提示通过拾取方见下页),提
14、示通过拾取方式创建体素式创建体素.选择选择By Dimensions.将弹出对话框,将弹出对话框,提示输入体素的坐标提示输入体素的坐标.对话框示例对话框示例232-2-D D 体素体素体素体素(续续续续)以拾取方式创建示例以拾取方式创建示例拾取菜单拾取菜单2.按照提示在图形窗口通过鼠标左键拾取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坐标或几何元素,然后在此对话框中选择择 OK 或或 Apply.也可以在对话框中输入,代替鼠标拾取也可以在对话框中输入,代替鼠标拾取.242-2-D D 基本体素基本体素基本体素基本体素(续续续续)以拾取方式创建示例(续)以拾取方式创建示
15、例(续)a.单击一次鼠标左键定单击一次鼠标左键定义第一个对角顶点义第一个对角顶点.b.移动鼠标确定第二个对角移动鼠标确定第二个对角顶点,注意顶点,注意“橡皮筋橡皮筋”效效果果.c.单击一次鼠标左键定义单击一次鼠标左键定义第二个对角顶点第二个对角顶点.注意注意ANSYS自动将创建的模型放大或缩小到整个图形窗口自动将创建的模型放大或缩小到整个图形窗口.252-2-D D 体素体素体素体素(续续续续)需要牢记的需要牢记的创建一个矩形,等于自动创建了创建一个矩形,等于自动创建了9个图个图元,元,4个关键点,个关键点,4条线,条线,1个面个面.Area.LineLineLineLineKeypoints
16、创建的面将位于工作平面内,定义取决于工作平面的坐标系创建的面将位于工作平面内,定义取决于工作平面的坐标系.ANSYS 将自动对每个图元编号将自动对每个图元编号.Oh yeah!I rememberthese entity things.26Lesson D.图元的绘制、编号图元的绘制、编号、及删除及删除27绘制绘制绘制绘制创建创建2D体素后,体素后,ANSYS缺省绘制缺省绘制面面.也可以绘制低阶的图元,也可以绘制低阶的图元,例如例如线线,.或或 关键点关键点.Objective3-10.绘制面,线及关键点绘制面,线及关键点.28绘制(续)绘制(续)绘制(续)绘制(续)要绘制面,线或关键点要绘制
17、面,线或关键点:Utility Menu:Plot Keypoints or Lines or AreasProcedure1.2.3.29区分图元区分图元区分图元区分图元打开面编号打开面编号的结果的结果Objective3-11.在图形窗口中区分图元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些图元以不同的标号和颜色显示.30区分图元区分图元区分图元区分图元 (续续续续)打开编号显示打开编号显示:Utility Menu:PlotCtr
18、ls Numbering.31区分图元区分图元区分图元区分图元需要牢记的需要牢记的编号显示在图元的编号显示在图元的“热点热点”上上.对于面或体,热点为图形对于面或体,热点为图形中心中心.对于线,有三个热点对于线,有三个热点:.为什么这一点非常重要为什么这一点非常重要: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)(如上图)32区分图元区分图元区分图元区分图元关于编号字体的大小关于编号字体的大小在在PC上运行上运行ANSYS
19、,缺省的编号字体比较小,可按下述方法放大: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、尺寸等选择需要的字体、尺寸等3.选择选择 OK.4.Utility Menu:Plot ReplotProcedure1.2.3.33删除图元删除图元删除图元删除图元Objective3-12.删除面,线及关键点删除面,线及关键点.当删除图元时,当删除图元时,ANSYS提供两种选择提供两种选择:可以只删除指定的图元,保留这个图元所包含的低阶图元可以只删除指定的图元
20、,保留这个图元所包含的低阶图元也可以连这个图元包含的低阶图元一块删去也可以连这个图元包含的低阶图元一块删去.只删除面,保留面只删除面,保留面上的线及关键点上的线及关键点删除面以及面所包含的低阶删除面以及面所包含的低阶图元(线,关键点)图元(线,关键点)34删除图元删除图元删除图元删除图元(续续续续)要删除一个或多个图元要删除一个或多个图元:Main Menu:Preprocessor -Modeling-Delete在图形窗口中拾取一个或多个在图形窗口中拾取一个或多个图元(本例中为面),然后选图元(本例中为面),然后选择择OK.选择图元选择图元(注意前页所注意前页所述两种方式)述两种方式).3
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