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(diǎn)

0維幾何，用X,Y,Z三坐標(biāo)描述，缺省藍(lán)綠色（cyan）▲▲曲線

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

ξ=0起點(diǎn)參數(shù)，ξ=1終點(diǎn)參數(shù)復(fù)雜曲線:多條簡(jiǎn)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(jiǎn)單或參數(shù)曲面(ParametricSurface或simpleSurface)

復(fù)雜曲面(GeneralSurface或TrimmedSurface)簡(jiǎn)單曲面:3邊或4邊的空間曲面可用P1,P2,P3,P4四頂點(diǎn)坐標(biāo)及ξ1、ξ2二參數(shù)坐標(biāo)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(jiǎn)單曲面可以用IsoMesh(mapped)或Paver劃分器劃分網(wǎng)格復(fù)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(fù)雜曲線任何曲面都可用復(fù)雜曲面表示超過(guò)4條邊的曲面一定為復(fù)雜曲面顯示為洋紅色(Magenda)

復(fù)雜曲面只能用Paver劃分器劃分網(wǎng)格▲▲實(shí)體Patran中分為：簡(jiǎn)單實(shí)體（ParametricSolid)B-rep實(shí)體(BoundaryrepresentationSolid）簡(jiǎn)單實(shí)體：只能是四面體,五面體或六面體可用P1~P8八個(gè)頂點(diǎn)可用ξ1,ξ2,ξ3三參數(shù)表示顯示為藍(lán)色（Blue）

簡(jiǎn)單實(shí)體可用IsoMesh(mapped)

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

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

平面：由面內(nèi)的點(diǎn)和法向定義向量：由大小、方向、原點(diǎn)定義用途：建立幾何▲幾何拓?fù)涿枋觥鲶w(Body)由面(Face)構(gòu)成Face由邊(Edge)構(gòu)成邊由頂點(diǎn)(Vertex)構(gòu)成■上級(jí)拓?fù)浯嬖?，其子拓?fù)湟汛嬖?.讀入幾何模型

(1)File=>Import(2)選source(3)指定ImportFile(4)指定輸入選項(xiàng)(4)點(diǎn)Apply■步驟：（6）CAD幾何統(tǒng)計(jì)確定直接從CAD讀幾何模型時(shí)產(chǎn)生的中性文本文件MSC/ARIES幾何模型通過(guò)該格式訪問(wèn)IGES標(biāo)準(zhǔn)可讀入，也可輸出幾何bdf

文件,Nastran標(biāo)準(zhǔn)輸入文件，也可在MenuBar中Analysis輸入可合并Patran數(shù)據(jù)庫(kù),自動(dòng)處理重復(fù)名稱、編號(hào)可進(jìn)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(shí),隱去(Suppress)分析中不必要的CAD細(xì)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(yàn))Associate(相關(guān))Disassociate(刪相關(guān))Renumber(重編號(hào))Point(點(diǎn))Curve(線)Surface(曲面)Solid(體)Coord(坐標(biāo)系)Plane(平面)Vector(矢量)▲

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

■Transform/Point(變換點(diǎn))方法輸入?yún)?shù)說(shuō)明Translate一個(gè)矢量根據(jù)給定矢量平移或拷貝點(diǎn)Rotate轉(zhuǎn)軸及轉(zhuǎn)角給定轉(zhuǎn)軸及轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)動(dòng)或拷貝點(diǎn)Scale坐標(biāo)系及縮放因子在指定坐標(biāo)系，放大或收縮點(diǎn)位置Mirror鏡面根據(jù)指定鏡面，產(chǎn)生點(diǎn)鏡面映射Mcoord二個(gè)坐標(biāo)系坐標(biāo)值不變，參考坐標(biāo)系由1變?yōu)?。在將模型裝配對(duì)準(zhǔn)時(shí)有用Pivot三個(gè)點(diǎn)：其中一個(gè)為原點(diǎn)，其它二點(diǎn)用來(lái)確定轉(zhuǎn)角及方向根據(jù)三個(gè)點(diǎn)所定義的轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)點(diǎn)Position三個(gè)原始點(diǎn),三個(gè)目標(biāo)點(diǎn)

Vsum二個(gè)原點(diǎn)及對(duì)應(yīng)的二組XYZ方向上的縮放因子新坐標(biāo)點(diǎn)是對(duì)原點(diǎn)在XYZ方向縮放后的坐標(biāo)Mscale參考坐標(biāo)系，XYZ縮放因子移動(dòng)矢量，旋轉(zhuǎn)變換矩陣新點(diǎn)是移動(dòng)，縮放，旋轉(zhuǎn)變換共同作用結(jié)果注：變換操作對(duì)所有幾何一樣■硬點(diǎn)、硬線（Associate/Disassociate)硬點(diǎn):指網(wǎng)格劃分中必須為有限元結(jié)點(diǎn)的幾何點(diǎn)

硬線:指網(wǎng)格劃分時(shí)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(diǎn)將Curve定義為Surface的硬線

Disassociate

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

線(Curve)任何線曲線面或體的邊二點(diǎn)定義曲線曲線上一段二面交線■線的SelectMenu方法說(shuō)明類型Point由二、三或四點(diǎn)產(chǎn)生直線、二次曲線或三次曲線簡(jiǎn)單曲線Arc3Point產(chǎn)生過(guò)三點(diǎn)的圓弧簡(jiǎn)單曲線Chain由一組首尾相連曲線產(chǎn)生復(fù)合線(ChainedCurve)；可封閉或不封閉；AutoChain功能，自動(dòng)查找并顯示可行的下一曲線復(fù)雜曲線Conic由二端點(diǎn)及焦點(diǎn)，產(chǎn)生拋物線，雙曲線或橢圓線簡(jiǎn)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(jiǎn)單曲線Fillet二線間產(chǎn)生倒角圓弧簡(jiǎn)單曲線Intersect兩曲面交線簡(jiǎn)單曲線Fit用參數(shù)化最小二乘法，產(chǎn)生擬合曲線簡(jiǎn)單曲線Manifold過(guò)面上二點(diǎn)或多點(diǎn)產(chǎn)生面內(nèi)曲線簡(jiǎn)單曲線Normal產(chǎn)生一條曲線與點(diǎn)間的距離最短的直線簡(jiǎn)單曲線Project按給定投影方向，將線向面上投影簡(jiǎn)單曲線Pwl由一組點(diǎn)產(chǎn)生分段折線簡(jiǎn)單曲線Spline由一組點(diǎn)產(chǎn)生樣條曲線（LoftSpline或B-Spline）二端切線方向可指定簡(jiǎn)單曲線TangentCurve二曲線公切線簡(jiǎn)單曲線TangentPoint從點(diǎn)向曲線作切線簡(jiǎn)單曲線XYZ輸入起點(diǎn)，對(duì)應(yīng)矢量，產(chǎn)生線簡(jiǎn)單曲線Involute產(chǎn)生漸開線，形成齒廓曲線有用Revolve由點(diǎn)，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(gè)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(diǎn)間作一園弧2dArc3point在三點(diǎn)間創(chuàng)建一圓弧■線產(chǎn)生方法方式說(shuō)明Break打斷曲線或邊，可通過(guò)參數(shù)或點(diǎn)來(lái)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(dǎo)數(shù)連續(xù),不會(huì)與原曲線一致Disassemble把(Chained曲線分解成一組簡(jiǎn)單曲線Extend延長(zhǎng)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(shuō)明Attribute顯示曲線幾何類型，長(zhǎng)度和起始點(diǎn)等Arc顯示有關(guān)圓弧信息Angles顯示二線間夾角LengthRange顯示長(zhǎng)度在指定范圍的部分特性，并求長(zhǎng)度和Node顯示曲線(或邊)上所有硬點(diǎn)■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(shuō)明Curve過(guò)2，3或4個(gè)點(diǎn)產(chǎn)生一次，二次或三次曲面Composite將多個(gè)曲面合并成一大復(fù)雜曲面Decompose將復(fù)雜曲面重構(gòu)成由三角形，四邊形曲面組成的簡(jiǎn)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(shí)體表面，或按一定參數(shù)提取實(shí)體內(nèi)某一面Fillet二個(gè)面間產(chǎn)生倒角面Match當(dāng)二面交接處有裂紋時(shí)，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(guò)3或4個(gè)頂點(diǎn)創(chuàng)建面(或在母面上創(chuàng)建面)XYZ指定原點(diǎn)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(shí)可進(jìn)行縮放和轉(zhuǎn)動(dòng)Glide基線(basecurve)沿路徑(directioncurve)滑動(dòng)，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(shuō)明Break曲面按某方式（如曲線，參數(shù)位置等）分割成多個(gè)小曲面Blend合并多個(gè)曲面為一個(gè)，且邊界一階導(dǎo)數(shù)連續(xù)Disassemble把TrimmedSurface打散，分解成簡(jiǎn)單曲面EdgeMatch消除相鄰曲面間縫隙，使協(xié)調(diào)一致Refit將復(fù)雜曲面，用簡(jiǎn)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(yīng)單元反向Sew自動(dòng)縫補(bǔ)曲面，即自動(dòng)執(zhí)行Edit/Point/Equivalence和Edit/Surface/EdgeMatch示例■■▲

體(Solid)■方式說(shuō)明Surface根據(jù)2個(gè)，3個(gè)或4個(gè)簡(jiǎn)單面建1次，2次或3次簡(jiǎn)單實(shí)體B-Rep根據(jù)一組協(xié)調(diào)封閉曲面生成B-Rep實(shí)體Decompose指定實(shí)體內(nèi)一些頂點(diǎn)位置，分解實(shí)體Face指定5~6個(gè)封閉邊界面創(chuàng)建簡(jiǎn)單實(shí)體Vertex指定頂點(diǎn)建實(shí)體Xyz根據(jù)一矢量原點(diǎn)及一個(gè)矢量，建長(zhǎng)方體Extrude將曲面沿矢量方向拉伸成實(shí)體注:：TrimmedSurface不能拉伸成-Rep實(shí)體Glide由基準(zhǔn)曲面（BaseSurface）沿1或2條路徑（DirectorCurve）滑動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)實(shí)體。注：TrimmedSurface不能作為基準(zhǔn)曲面。Normal將曲面沿法向偏置一段距離，形成實(shí)體Revolve將曲面繞坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)一角度，產(chǎn)生實(shí)體示例■方式說(shuō)明Break將簡(jiǎn)單實(shí)體按某方式分割成多個(gè)簡(jiǎn)單體Blend將多個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)體合并成一個(gè)，且新實(shí)體在邊界一階導(dǎo)數(shù)連續(xù)Disassemble將B-rep實(shí)體分解成一組簡(jiǎn)單實(shí)體Refit將復(fù)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(biāo)系(Coord)■坐標(biāo)系類型

三坐標(biāo)分量均用1，2，3表示方式說(shuō)明3Point過(guò)三個(gè)點(diǎn)，即：原點(diǎn)（origin），3軸方向上某點(diǎn)和1-3平面內(nèi)一點(diǎn)，建坐標(biāo)系A(chǔ)xis過(guò)三個(gè)點(diǎn)，即：原點(diǎn)（origin），1軸方某點(diǎn)和2軸點(diǎn)，建坐標(biāo)系Euler過(guò)原點(diǎn)，繞某參考坐標(biāo)系三個(gè)轉(zhuǎn)角，建坐標(biāo)系Normal曲面及曲面上點(diǎn)，定義坐標(biāo)系,軸3與曲面法向一致，軸1與曲面ξ方向一致■坐標(biāo)系建立

示例▲平面(Plane)過(guò)三點(diǎn)確定平面坐標(biāo)系1-2,2-3,1-3面缺省坐標(biāo)系1-2面過(guò)矢量原點(diǎn)，垂直于該矢量的平面方式說(shuō)明VectorNormal過(guò)一矢量定義平面(過(guò)原點(diǎn)，垂直該矢量)CurveNormal過(guò)曲線及曲線上一點(diǎn)定義平面(過(guò)該點(diǎn)，垂直于曲線切向)Interpolate輸入一曲線及插值標(biāo)準(zhǔn)(均勻,等比等)，一次性沿曲線產(chǎn)生多個(gè)平面LeastSquare入一組點(diǎn)，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(guò)點(diǎn)及