第2章-patran幾何建模(Geometry)

第二章幾何建模(Geometry)1.Geometry概述

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Patran幾何建模目的

有限元網(wǎng)格劃分材料、單元特性定義邊界條件、載荷施加

▲一般的流程◆從CAD讀入，不作任何處理◆從CAD讀入，在Patran中幾何編輯◆直接在Patran中創(chuàng)建!!!幾何建模不是Patran目的▲幾何分類及描述任何幾何在Patran中都由Point、Curve、Surface、Solid構(gòu)成

▲▲點

0維幾何，用X,Y,Z三坐標描述，缺省藍綠色（cyan）▲▲曲線

Patran中分為：簡單曲線（ASMCurve）和復雜曲線（ChainedCurve）簡單曲線：由兩端點P1，P2及參數(shù)坐標ξ(0~1)描述。缺省黃色((Yellow)

ξ=0起點參數(shù)，ξ=1終點參數(shù)復雜曲線:多條簡單曲線合并而成，可封閉，可不封閉，顯示為紫紅色

▲▲曲面Patran中分為：簡單或參數(shù)曲面(ParametricSurface或simpleSurface)

復雜曲面(GeneralSurface或TrimmedSurface)簡單曲面:3邊或4邊的空間曲面可用P1,P2,P3,P4四頂點坐標及ξ1、ξ2二參數(shù)坐標描述可增加顯示線(displayline)顯示曲面內(nèi)部曲率變化顯示為綠色(Green)

簡單曲面可以用IsoMesh(mapped)或Paver劃分器劃分網(wǎng)格復雜曲面：任意形狀封閉外邊界和任意多任意形狀封閉內(nèi)邊界一般內(nèi)外封閉曲線都是復雜曲線任何曲面都可用復雜曲面表示超過4條邊的曲面一定為復雜曲面顯示為洋紅色(Magenda)

復雜曲面只能用Paver劃分器劃分網(wǎng)格▲▲實體Patran中分為：簡單實體（ParametricSolid)B-rep實體(BoundaryrepresentationSolid）簡單實體：只能是四面體,五面體或六面體可用P1~P8八個頂點可用ξ1,ξ2,ξ3三參數(shù)表示顯示為藍色（Blue）

簡單實體可用IsoMesh(mapped)

網(wǎng)格劃分器將實體劃分為六面體、五面體單元；也可以Tet網(wǎng)格劃分器將實體劃分為四面體單元B-rep實體：由邊界面描述的實體，可表任何實體

CAD軟件讀入的模型，都屬B-rep實體顯示為白色（White）B-rep實體只能以Tet網(wǎng)格劃分器將實體劃分為四面體單元▲▲平面、向量

平面：由面內(nèi)的點和法向定義向量：由大小、方向、原點定義用途：建立幾何▲幾何拓撲描述■體(Body)由面(Face)構(gòu)成Face由邊(Edge)構(gòu)成邊由頂點(Vertex)構(gòu)成■上級拓撲存在，其子拓撲已存在2.讀入幾何模型

(1)File=>Import(2)選source(3)指定ImportFile(4)指定輸入選項(4)點Apply■步驟：（6）CAD幾何統(tǒng)計確定直接從CAD讀幾何模型時產(chǎn)生的中性文本文件MSC/ARIES幾何模型通過該格式訪問IGES標準可讀入，也可輸出幾何bdf

文件,Nastran標準輸入文件，也可在MenuBar中Analysis輸入可合并Patran數(shù)據(jù)庫,自動處理重復名稱、編號可進行參數(shù)設(shè)置SolidWork幾何可讀入■Patran讀入文件類型在Patran讀模型時,隱去(Suppress)分析中不必要的CAD細節(jié)3.創(chuàng)建、編輯幾何Create(創(chuàng)建)Delete(刪除)Edit(編輯)Show(顯示)Transform(變換)Verify(檢驗)Associate(相關(guān))Disassociate(刪相關(guān))Renumber(重編號)Point(點)Curve(線)Surface(曲面)Solid(體)Coord(坐標系)Plane(平面)Vector(矢量)▲

點(Point)■建立點(Create/Point)方法說明XYZ根據(jù)[X，Y，Z]創(chuàng)建點，可在Databox中用鼠標拾起，或在屏幕上捕捉Interpolate按均勻或等比方式在二點間產(chǎn)生N個點ArcCenter在曲率中心創(chuàng)建點Extract在曲線或邊指定位置創(chuàng)建點。如：ξ=0.5點為中點，ξ=0.333為三等分點Intersect在二線或邊交點處，創(chuàng)建點Offset給定偏置位移，創(chuàng)建點Pierce創(chuàng)建線與面交點Project點投影到線、面、體上創(chuàng)建點■顯示點(Show/Point)方法說明Location顯示點在坐標系中坐標值Distance顯示二點間距離Node顯示與該點相關(guān)結(jié)點

■Transform/Point(變換點)方法輸入?yún)?shù)說明Translate一個矢量根據(jù)給定矢量平移或拷貝點Rotate轉(zhuǎn)軸及轉(zhuǎn)角給定轉(zhuǎn)軸及轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)動或拷貝點Scale坐標系及縮放因子在指定坐標系，放大或收縮點位置Mirror鏡面根據(jù)指定鏡面，產(chǎn)生點鏡面映射Mcoord二個坐標系坐標值不變，參考坐標系由1變?yōu)?。在將模型裝配對準時有用Pivot三個點：其中一個為原點，其它二點用來確定轉(zhuǎn)角及方向根據(jù)三個點所定義的轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)動一個點Position三個原始點,三個目標點

Vsum二個原點及對應的二組XYZ方向上的縮放因子新坐標點是對原點在XYZ方向縮放后的坐標Mscale參考坐標系，XYZ縮放因子移動矢量，旋轉(zhuǎn)變換矩陣新點是移動，縮放，旋轉(zhuǎn)變換共同作用結(jié)果注：變換操作對所有幾何一樣■硬點、硬線（Associate/Disassociate)硬點:指網(wǎng)格劃分中必須為有限元結(jié)點的幾何點

硬線:指網(wǎng)格劃分時必須處在有限單元邊界上的幾何線作用：(1)處理不同模型間連接(2)施加邊界條件(3)定義物理特性操作:Associate

將Point定義為Surface或Curve的硬點將Curve定義為Surface的硬線

Disassociate

將定義的硬點、硬線還原成一般的點或線示例注：網(wǎng)格劃分中,僅Paver劃分器能識別硬點、硬線▲

線(Curve)任何線曲線面或體的邊二點定義曲線曲線上一段二面交線■線的SelectMenu方法說明類型Point由二、三或四點產(chǎn)生直線、二次曲線或三次曲線簡單曲線Arc3Point產(chǎn)生過三點的圓弧簡單曲線Chain由一組首尾相連曲線產(chǎn)生復合線(ChainedCurve)；可封閉或不封閉；AutoChain功能，自動查找并顯示可行的下一曲線復雜曲線Conic由二端點及焦點，產(chǎn)生拋物線，雙曲線或橢圓線簡單曲線Extract提取面的邊，或在曲面或面某參數(shù)位置產(chǎn)生曲線簡單曲線Fillet二線間產(chǎn)生倒角圓弧簡單曲線Intersect兩曲面交線簡單曲線Fit用參數(shù)化最小二乘法，產(chǎn)生擬合曲線簡單曲線Manifold過面上二點或多點產(chǎn)生面內(nèi)曲線簡單曲線Normal產(chǎn)生一條曲線與點間的距離最短的直線簡單曲線Project按給定投影方向，將線向面上投影簡單曲線Pwl由一組點產(chǎn)生分段折線簡單曲線Spline由一組點產(chǎn)生樣條曲線（LoftSpline或B-Spline）二端切線方向可指定簡單曲線TangentCurve二曲線公切線簡單曲線TangentPoint從點向曲線作切線簡單曲線XYZ輸入起點，對應矢量，產(chǎn)生線簡單曲線Involute產(chǎn)生漸開線，形成齒廓曲線有用Revolve由點，回轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)角創(chuàng)建園弧平面曲線產(chǎn)生：都須輸入“ConstructionPlaneList”，即曲線所在平面2dNormal在平面內(nèi)作一條垂線2dCircle在平面內(nèi)畫一個園2dArcAngles在平面內(nèi)，根據(jù)園心，半徑，起始角，終止角創(chuàng)建一條園弧2dArc2angles在平面內(nèi)，根據(jù)指定的半徑或園心，在二點間作一園弧2dArc3point在三點間創(chuàng)建一圓弧■線產(chǎn)生方法方式說明Break打斷曲線或邊，可通過參數(shù)或點來定斷開位置Blend把二條或多條曲線(或邊)合并成一條曲線；新曲線一階導數(shù)連續(xù),不會與原曲線一致Disassemble把(Chained曲線分解成一組簡單曲線Extend延長曲線Merge把多條曲線(邊)合成一條;新曲線在指定公差內(nèi)與原曲線一致Refit將曲線轉(zhuǎn)換成相互連續(xù)的分段三次曲線Reverse改變曲線參數(shù)方向Trim修剪曲線到指定位置■Edit/Curve示例方式說明Attribute顯示曲線幾何類型，長度和起始點等Arc顯示有關(guān)圓弧信息Angles顯示二線間夾角LengthRange顯示長度在指定范圍的部分特性，并求長度和Node顯示曲線(或邊)上所有硬點■Show/Curve示例▲

面(Surface)■面的SelectMenu任何面曲面體表面二條線定面方法說明Curve過2，3或4個點產(chǎn)生一次，二次或三次曲面Composite將多個曲面合并成一大復雜曲面Decompose將復雜曲面重構(gòu)成由三角形，四邊形曲面組成的簡單曲面Edge由3條或4條封閉曲線，生成三角形或四邊形曲面Extract提取實體表面，或按一定參數(shù)提取實體內(nèi)某一面Fillet二個面間產(chǎn)生倒角面Match當二面交接處有裂紋時，用match消除間隙，以保證連接協(xié)調(diào)Ruled二曲線間產(chǎn)生有理面Trimmed指定母面上一外邊界，或一外邊界和多條內(nèi)邊界，創(chuàng)建trimmed面Vertex過3或4個頂點創(chuàng)建面(或在母面上創(chuàng)建面)XYZ指定原點及一矢量，創(chuàng)建矩形面Extrude曲線(或邊)沿指定方向拉伸出一面，拉伸時可進行縮放和轉(zhuǎn)動Glide基線(basecurve)沿路徑(directioncurve)滑動，形成曲面Normal曲線(或邊)沿法向偏置產(chǎn)生曲面Revolve曲線繞軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生曲面■面產(chǎn)生法示例■Edit/Surface方法說明Break曲面按某方式（如曲線，參數(shù)位置等）分割成多個小曲面Blend合并多個曲面為一個，且邊界一階導數(shù)連續(xù)Disassemble把TrimmedSurface打散，分解成簡單曲面EdgeMatch消除相鄰曲面間縫隙，使協(xié)調(diào)一致Refit將復雜曲面，用簡單三次曲面（ParametricCubes）替換，新曲面在指定公差內(nèi)與原始面一致Reverse將曲面及其相應單元反向Sew自動縫補曲面，即自動執(zhí)行Edit/Point/Equivalence和Edit/Surface/EdgeMatch示例■■▲

體(Solid)■方式說明Surface根據(jù)2個，3個或4個簡單面建1次，2次或3次簡單實體B-Rep根據(jù)一組協(xié)調(diào)封閉曲面生成B-Rep實體Decompose指定實體內(nèi)一些頂點位置，分解實體Face指定5~6個封閉邊界面創(chuàng)建簡單實體Vertex指定頂點建實體Xyz根據(jù)一矢量原點及一個矢量，建長方體Extrude將曲面沿矢量方向拉伸成實體注:：TrimmedSurface不能拉伸成-Rep實體Glide由基準曲面（BaseSurface）沿1或2條路徑（DirectorCurve）滑動，產(chǎn)生一個實體。注：TrimmedSurface不能作為基準曲面。Normal將曲面沿法向偏置一段距離，形成實體Revolve將曲面繞坐標軸轉(zhuǎn)一角度，產(chǎn)生實體示例■方式說明Break將簡單實體按某方式分割成多個簡單體Blend將多個簡單實體合并成一個，且新實體在邊界一階導數(shù)連續(xù)Disassemble將B-rep實體分解成一組簡單實體Refit將復雜體轉(zhuǎn)化成由相互連續(xù)的三次曲面描述的幾何體Reverse改變幾何體三參數(shù)方向▲坐標系(Coord)■坐標系類型

三坐標分量均用1，2，3表示方式說明3Point過三個點，即：原點（origin），3軸方向上某點和1-3平面內(nèi)一點，建坐標系A(chǔ)xis過三個點，即：原點（origin），1軸方某點和2軸點，建坐標系Euler過原點，繞某參考坐標系三個轉(zhuǎn)角，建坐標系Normal曲面及曲面上點，定義坐標系,軸3與曲面法向一致，軸1與曲面ξ方向一致■坐標系建立

示例▲平面(Plane)過三點確定平面坐標系1-2,2-3,1-3面缺省坐標系1-2面過矢量原點，垂直于該矢量的平面方式說明VectorNormal過一矢量定義平面(過原點，垂直該矢量)CurveNormal過曲線及曲線上一點定義平面(過該點，垂直于曲線切向)Interpolate輸入一曲線及插值標準(均勻,等比等)，一次性沿曲線產(chǎn)生多個平面LeastSquare入一組點，線或面，產(chǎn)生其最小二乘平面Offset建一平面的偏置平面■平面selectMenu■平面建立示例▲矢量(Vector)■矢量selectMenu過點及