Ansys課件之幾何建模技術(shù)與技巧

第2章幾何建模技術(shù)與技巧

ANSYS中的模型可分：★幾何模型(也稱實(shí)體模型)★有限元模型ANSYS的建模方法：

●直接建模：直接在ANSYS中建立有限元模型，而不必先建幾何模型。先對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)和單元編號(hào)，然后輸入節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)建立節(jié)點(diǎn)，再輸入每個(gè)單元的節(jié)點(diǎn)編號(hào)，從而建立有限元模型。該方法缺點(diǎn)是大量輸入數(shù)據(jù)令人無法忍受，且對(duì)于復(fù)雜的3D實(shí)體靠人工去劃分網(wǎng)格極易出錯(cuò)。●幾何建模：在ANSYS軟件中建立模型和從其它CAD軟件導(dǎo)入模型。如建模軟件如AutoCAD、Pro/E、SolidWork、UG、SolidEdge等。●混合建模：在幾何建模并網(wǎng)分后，再增加其它單元或特征的方法。該法基本是在有限元模型生成后，再建立少量的單元，例如接觸單元、約束方程、耦合自由度等。12.1.1坐標(biāo)系類型6類坐標(biāo)系：總體、局部、節(jié)點(diǎn)、單元、顯示與結(jié)果。

1.總體坐標(biāo)系用于確定空間幾何結(jié)構(gòu)的位置，是一個(gè)絕對(duì)的參考系?！钤c(diǎn)相同，右手系；☆坐標(biāo)系號(hào):0--直角坐標(biāo)系，1--柱坐標(biāo)系，2--球坐標(biāo)系☆可使用任意坐標(biāo)系，但某時(shí)刻只能激活一個(gè)。☆總體坐標(biāo)系均用X、Y、Z表示，當(dāng)激活的不是直角坐標(biāo)系時(shí)，應(yīng)理解為柱坐標(biāo)系的R、θ、Z或球坐標(biāo)系的R、θ、Φ。

22.1.1坐標(biāo)系類型2.局部坐標(biāo)系

對(duì)于復(fù)雜的幾何模型，僅使用總體坐標(biāo)系不夠方便，這時(shí)可建立自己的坐標(biāo)系，即局部坐標(biāo)系?！罹植孔鴺?biāo)系的原點(diǎn)和坐標(biāo)軸方向可與總體坐標(biāo)系不同☆有4種坐標(biāo)系，即直角坐標(biāo)系、柱坐標(biāo)系、球坐標(biāo)系、環(huán)坐標(biāo)系?！罹植孔鴺?biāo)系的編號(hào)必須≧11，且為整數(shù)號(hào)碼。

總體坐標(biāo)系和局部坐標(biāo)系主要用于幾何建模。32.1.1坐標(biāo)系類型3.節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系★節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系主要用于定義節(jié)點(diǎn)自由度的方向?！锩總€(gè)節(jié)點(diǎn)都有自己的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系，缺省的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系的方向平行于總體直角坐標(biāo)系，而與建立節(jié)點(diǎn)時(shí)所用的坐標(biāo)系無關(guān)?！锂?dāng)施加不同于總體坐標(biāo)系方向的約束或荷載時(shí)，需要旋轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系到需要的方向，然后再施加約束或荷載。★在時(shí)程后處理（POST26）中，節(jié)點(diǎn)結(jié)果如節(jié)點(diǎn)位移、節(jié)點(diǎn)荷載和支座反力等都是以節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系方向表示?！镌谕ㄓ煤筇幚恚≒OST1）中，節(jié)點(diǎn)結(jié)果數(shù)據(jù)均以結(jié)果坐標(biāo)系表示。42.1.1坐標(biāo)系類型4.單元坐標(biāo)系

每個(gè)單元都有自己的單元坐標(biāo)系，用于定義單元材料性質(zhì)、面荷載和單元結(jié)果的方向。單元坐標(biāo)系的缺省方向遵循以下規(guī)則：●線單元（桿、梁?jiǎn)卧┑腦軸通常從I節(jié)點(diǎn)指向J節(jié)點(diǎn)，Y和Z軸可由節(jié)點(diǎn)K或θ確定；當(dāng)節(jié)點(diǎn)K省略且θ=0時(shí)，單元的Y軸總是平行于總體坐標(biāo)系的XY平面；當(dāng)單元的X軸平面于總體坐標(biāo)系的Z軸時(shí)，單元的Y軸與總體坐標(biāo)系的Y軸相同。●殼單元的X軸通常也從I節(jié)點(diǎn)指向J節(jié)點(diǎn)，Z軸通過I節(jié)點(diǎn)且與殼面垂直，其正方向由單元的I、J、K節(jié)點(diǎn)按右手規(guī)則確定?！?D/3D實(shí)體單元坐標(biāo)系的方向總是平行于總體直角坐標(biāo)系。52.1.1坐標(biāo)系類型5.顯示坐標(biāo)系

顯示坐標(biāo)系用來定義幾何元素被列表或顯示的坐標(biāo)系。缺省時(shí)幾何元素列表總是顯示為總體直角坐標(biāo)系，而不管它們是在何種坐標(biāo)系下生成的。

顯示坐標(biāo)系的改變會(huì)影響到圖形顯示和列表，無論是幾何圖素或有限元模型都將受到影響。但是邊界條件符號(hào)、向量箭頭和單元坐標(biāo)系的三角符號(hào)都不會(huì)轉(zhuǎn)換到顯示坐標(biāo)系下。顯示坐標(biāo)系的方向是X軸水平向右，Y軸垂直向上，Z軸垂直屏幕向外。當(dāng)DSYS>0時(shí)，將不顯示線和面的方向。62.1.1坐標(biāo)系類型6.結(jié)果坐標(biāo)系

結(jié)果坐標(biāo)系用于列表、顯示或在通用后處理中將節(jié)點(diǎn)或單元結(jié)果旋轉(zhuǎn)到一個(gè)特定坐標(biāo)系中。求解結(jié)果如節(jié)點(diǎn)位移、單元應(yīng)力或應(yīng)變等，以節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系或單元坐標(biāo)系保存在文件中，在顯示或列表時(shí)，均按當(dāng)前激活的結(jié)果坐標(biāo)系。

缺省時(shí)結(jié)果坐標(biāo)系與總體直角坐標(biāo)系平行。72.1.2坐標(biāo)系的定義與激活

缺省情況下總是激活總體直角坐標(biāo)系，用戶每定義一個(gè)局部坐標(biāo)系則該坐標(biāo)系自動(dòng)被激活。如果要激活一個(gè)總體坐標(biāo)系或以前定義的局部坐標(biāo)系則要通過菜單或命令。1.激活總體和局部坐標(biāo)系命令：CSYS,KCN其中KCN表示坐標(biāo)系號(hào)碼，0-直角坐標(biāo)系（缺?。?，1-柱坐標(biāo)系，2-球坐標(biāo)系，4-以工作平面為坐標(biāo)系，5-柱坐標(biāo)系（以Y軸為轉(zhuǎn)軸），≥11-局部坐標(biāo)系。由于工作平面可不斷移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，因此當(dāng)采用CSYS,4時(shí)也相當(dāng)于不斷定義了局部直角坐標(biāo)，在很多情況下應(yīng)用非常方便。82.1.2坐標(biāo)系的定義與激活2.定義局部坐標(biāo)系⑴

根據(jù)總體坐標(biāo)系定義局部坐標(biāo)系命令：LOCAL,KCN,KCS,XC,YC,ZC,THXY,THYZ,THZX,PAR1,PAR2其中：KCN---局部坐標(biāo)系編號(hào)，此編號(hào)必須大于10，如果與既有編號(hào)相同，則將重新定義KCS---坐標(biāo)系類型，0或CART為直角坐標(biāo)系，1或CYLIN為柱坐標(biāo)系，2或SPHE為球坐標(biāo)系，3或TORO為環(huán)坐標(biāo)系。XC,YC,ZC---新坐標(biāo)系原點(diǎn)在總體直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。THXY,THYZ,THZX---新坐標(biāo)系繞Z,X,Y軸的旋轉(zhuǎn)角度，其正方向?yàn)椋篨Y,YZ,ZX。PAR1---適用于橢圓、類似球體或環(huán)形系統(tǒng)，當(dāng)KCS=1或2時(shí)，其值為橢圓Y軸半徑與X軸半徑之比，缺省為1即圓。當(dāng)KCS=3時(shí)，其值為環(huán)面的主半徑。PAR2---僅適用于類似球體的系統(tǒng)，當(dāng)KCS=2時(shí)，其值為橢球體Z軸半徑與X軸半徑之比，缺省為1。例如：LOCAL,11,0,3,4,5,10,15,20---定義了局部坐標(biāo)系號(hào)為11，原點(diǎn)為總體直角坐標(biāo)系下的點(diǎn)（3,4,5），繞Z、X、Y軸旋轉(zhuǎn)角度分別為10°、15°、20°的直角坐標(biāo)系。例如：LOCAL,12,1,,,,,,,0.8---定義了局部坐標(biāo)系號(hào)為12，原點(diǎn)和方位與總體坐標(biāo)系相同的柱坐標(biāo)系，但Y軸半徑與X軸半徑之比為0.8，用于定義橢圓。當(dāng)KCN=2時(shí)，PAR2為Z軸半徑與X軸半徑之比，用于橢球的定義。92.樹1.構(gòu)2育坐標(biāo)謝系的肚定義餓與激腳活⑵述刪除縫局部衡坐標(biāo)叼系命令忘：CS棚DE父LE蒜,謙KC部N1蒜,慣KC猛N2籍,宮KC幻玉IN竭C其中拘：KC既N1肺--肝-為要擾刪除喝的局孤部坐受標(biāo)系窩的起賢始編盾號(hào)，盾如果KC倒N1攝=A稠LL，則辯其后舒參數(shù)將黨忽略尿。KC妙N2紛--校-為要成刪除鑰的局掠部坐味標(biāo)系孔的最頭終編貼號(hào)。KC誰IN閣C-荷--為編朽號(hào)的萬遞增液數(shù)值公，缺尖省為1。例如嫌：CS生DE紗LE瀉,A端LL挖--進(jìn)-則刪數(shù)除了浩所有基的局燒部坐夠標(biāo)系攻。CS銳DE砍LE歷,1恨1,名15朋,2約--叼-則刪擇除了11、13、15號(hào)局貫部坐樣標(biāo)系響。⑶句查看發(fā)激活威坐標(biāo)拘系和蜓局部役坐標(biāo)汽系命令宰：CS撇LI棍ST普,哄KC償N1裹,額KC丈N2尾,肅KC嶼IN排C例如費(fèi)：CS貨LI村ST渾,A棋LL各--害-則列劃表顯撒示所杜有坐糞標(biāo)系負(fù)，并柄列出逗相關(guān)從信息。102.斯1.播2族坐標(biāo)西系的甜定義般與激隨活3.針節(jié)點(diǎn)敏坐標(biāo)波系的倡旋轉(zhuǎn)票與修濁改⑴將某走些節(jié)刪點(diǎn)的本坐標(biāo)葉系旋貼轉(zhuǎn)到怖與當(dāng)陳前激小活坐以標(biāo)系王（簡(jiǎn)譯稱“染當(dāng)前罰坐標(biāo)螺系”蘆）方刪向一取致命令誼：NR賣OT載AT憲,演NO斤DE咬1,止N隱OD師E2曾,菠NI筐NC其中NO末DE競(jìng)1、NO帆DE恭2、NI衛(wèi)NC味-奮--要旋次轉(zhuǎn)節(jié)懂點(diǎn)的介起始洪號(hào)、恰末編原號(hào)（掃缺省訴為NO女DE君1）及管遞增誤值（挖缺省柏值為1）。箏如NO仰DE劇1=木AL側(cè)L則其董后參灰數(shù)將越被忽逐略，NO棉D(zhuǎn)E干1也可料為元紫件名犯。例如害：N霞RO祥TA舉T,梳3,唐6-蜓--喂使3權(quán),4版,5琴,6忍節(jié)點(diǎn)其的節(jié)扶點(diǎn)坐嚇標(biāo)系覺方向卸與當(dāng)房誠前坐化標(biāo)系卸方向器相同貸。⑵尋將既迫有節(jié)血點(diǎn)的計(jì)節(jié)點(diǎn)助坐標(biāo)你系旋烤轉(zhuǎn)某否個(gè)角領(lǐng)度命令裝：NM芒OD梯IF妻,拼NO聲DE晚,焦X,蓄Y寺,沙Z,肌T咽HX立Y,然T膛HY壇Z,川T狡HZ障XNO虧DE蹲--犬-節(jié)點(diǎn)扛號(hào)、AL泊L或元太件名萄稱。X,沃Y告,旅Z-犬--該節(jié)弱點(diǎn)的藥新坐參標(biāo)值峰。其礦余參濾數(shù)意暑義同膝前。例如漲：NM輸OD果IF鈔,8須,,匹,,灶15騙--工-修改件節(jié)點(diǎn)8的節(jié)勵(lì)點(diǎn)坐抬標(biāo)系愈方向返，使洋之繞Z軸旋側(cè)轉(zhuǎn)15°。112.諒1.黃2侍坐標(biāo)梢系的偉定義窯與激筍活⑷胃節(jié)點(diǎn)刻坐標(biāo)蛇系列劣表命令稠：NL伴IS醋T,洽N秘OD服E1論,治NO謊DE哀2,助N痰IN診C,拼L秤co恭or騾d,范S慕OR聲T1核,侵SO相RT燒2,螺S拿OR挺T3Lc窩oo遼rd胃--鄉(xiāng)豐-坐標(biāo)單列表跪信息肯，缺集省為煉全部召信息膜，=C只OO習(xí)RD時(shí)僅跳列XY法Z坐標(biāo)耽。SO賠RT跌1-以--用于晨排序糖的第1項(xiàng)內(nèi)怖容，匙可以釀是NO亞DE巡壽,X還,Y倒,Z央,T陪HX疾Y,爪TH刷YZ認(rèn),T輛HX族Z。SO渡RT戒2,貴SO爭(zhēng)RT弱3-橫--用于趨排序胖的第2項(xiàng)和羅第3項(xiàng)內(nèi)橋容，模其內(nèi)巷容同SO述RT膀1。例如央：NL子IS蓬T,硬3,眨9,饞3-罪--則列年出節(jié)掉點(diǎn)3,蓮6,殺9所有吊信息舟。NL脂IS近T,送al絕l,弟,,土co燦or許d襖高精土度輸奔出122.穗1.賺2晌坐標(biāo)血系的寧定義濃與激揉活4.眾單繼元坐嗓標(biāo)系清的定倍義與撕修改⑴設(shè)置死單元租坐標(biāo)升系命令箏：ES躁YS能,K活CN其中KC桑N為坐訊標(biāo)系守編號(hào)料，KC守N=閘0（缺閉?。┬贡硎玖R使用識(shí)單元掀定義張時(shí)規(guī)腫定的爺坐標(biāo)使系方醫(yī)向。們當(dāng)KC依N=俱N（N>執(zhí)10）時(shí)返使用剛編號(hào)竹為N的局名部坐道標(biāo)系沃。也即價(jià)只能撤通過顆局部代坐標(biāo)筐系定栗義單羊元坐出標(biāo)系覽的方榴向，霧若要貪定義甜單元禮坐標(biāo)數(shù)系方頃向與流總體萄坐標(biāo)灑系方累向相停同，埋則應(yīng)嫩先定醋義一膽個(gè)與恒總體迫坐標(biāo)博系一體致的鞋局部漢坐標(biāo)頓系，惜再利現(xiàn)用該抗局部片坐標(biāo)貫系定躺義單屬元坐戰(zhàn)標(biāo)系社方向漠。⑵修改談單元刑坐標(biāo)滲系方塌向命令甘：EM納OD凍IF鍋,洞IE攪L,膊S翼TL臭OC曠,紫I1剛,難I2隔,費(fèi)I3豆,送I4茅,搶I5派,翅I6曲,藍(lán)I7低,禁I8IE縮慧L-鄰--單元爸編號(hào)誦，或AL挪L，或誰元件勸名。ST僻LO易C-晝--將要醒修改味的第鳥一個(gè)搬節(jié)點(diǎn)碌序號(hào)狂或?qū)僬行?，屬性雜之一仔為ES肌YS，則I1為局盯部坐縱標(biāo)號(hào)浩。例如閑：EM潑OD繼IF蠻,4休,E泡SY階S,錢13歷--之-將4號(hào)單矮元的煌單元蹄坐標(biāo)蘇系與12號(hào)局猛部坐睜標(biāo)系毛一致拍。132.攻1.斥2先坐標(biāo)宜系的坡定義并與激縮慧活5.請(qǐng)激鄉(xiāng)豐活顯柔示坐愿標(biāo)系命令舞：DS乞YS業(yè),K順CN其中KC巷N-秤--坐標(biāo)夕系號(hào)或，可骨為0,東1,貸2及局涉部坐贏標(biāo)系倡號(hào)。遙缺省菠為總干體直府角坐免標(biāo)系耽。6.氧激奸活結(jié)糾果坐何標(biāo)系命令非：RS術(shù)YS噸,K女CN其中背KC屋N-稅--仁坐標(biāo)虧系號(hào)注，可戲?yàn)?娃（缺普?。┥?1宴,2培及局斯部坐蓄標(biāo)系步號(hào)。段當(dāng)K課CN紙=S揀OL宅U時(shí)畏，則園與求獅解計(jì)紅算時(shí)桶采用報(bào)的坐境標(biāo)系槐相同予，實(shí)餡際上呆采用逃數(shù)據(jù)旋存儲(chǔ)覽時(shí)的錫坐標(biāo)庭系。142.思1.水3絡(luò)定義民工作意平面工作閑平面刪是一券個(gè)具健有原鞠點(diǎn)、鐘二維流坐標(biāo)晴系、住捕捉呆增量拆和格縣柵的策無限約大平責(zé)面?！裨诎倘笔〗瓍s況鼠下，豈工作藝平面字是總?cè)鲶w直毛角坐盡標(biāo)系根的X達(dá)Y平截面●工顆作平毫面只汁有一榜個(gè)，尼且與考坐標(biāo)醋系是山獨(dú)立淺的?！窆ね孔髌奖婵杀灰韵胧嫦蟪删壢鹨粋€(gè)誓繪圖薄板，何可拖宗動(dòng)或杏旋轉(zhuǎn)位，其絲式坐標(biāo)備系方聾位隨際著移廢動(dòng)和灑旋轉(zhuǎn)甘而不詢斷變綁化，焦利用宇它可尿使建槍模更蠢加方是便。152.害1.戶3耳定義歡工作似平面1.港將既行有坐油標(biāo)系涉的X絕Y平搭面定縣義為檢工作結(jié)平面命令剛：WP盞CS媽YS釘,W炎N,統(tǒng)KC珍N其中KC偷N為既申有坐乎標(biāo)系針號(hào)，孔可以雪是0,暈1,粥2,或局秧部坐糞標(biāo)系森號(hào)。笨缺省闊為激吸活的拿坐標(biāo)匯系?！袢邕x果工夠作平忠面位話于直辯角坐唱標(biāo)系資下，嶼則工鬧作平掙面的零坐標(biāo)棉系也盞為直悼角坐持標(biāo)系舅?！袢绾芄灰庥谥袒蚯蜻`坐標(biāo)見系下白，則肢工作急平面護(hù)的坐寨標(biāo)系耐為極班坐標(biāo)斑系?！袢缱⒐鸚N為負(fù)剃值，朱則不擁改變客視圖螺方向暗。或柄者在懇移動(dòng)農(nóng)或旋謊轉(zhuǎn)工唇作平踢面后科，直懲接恢餐復(fù)到秋缺省哨狀態(tài)餐。162.讀1.嫁4僑工作仗平面園的操贈(zèng)控1.工作街平面雀的當(dāng)熟前狀萄態(tài)查看厘當(dāng)前偏狀態(tài)允的命略令：WP吳ST吹YL權(quán),S怖TA偉T恢復(fù)芬到AN肚SY照S默認(rèn)準(zhǔn)狀態(tài)咱的命建令：WP餡ST并YL伴,D俊EF暫A2.閘移岡動(dòng)工綢作平宴面⑴將工我作平壓面沿宿其自庫身坐寨標(biāo)軸并移動(dòng)命令嬸：WP姥OF叉FS退,錦XO記FF券,繭YO嚇FF肢,龜ZO皇FF其中XO組FF另,怕YO剝FF輪,偵ZO渡FF為工山作平端面坐喇標(biāo)系臭內(nèi)沿反其X軸、Y軸和Z軸的狐偏移充增量珍。例如診：WP牢OF腔F,撤10琴,-泡20斥--河-將工筋作平傭面沿姥其X軸相造對(duì)偏鉤移10，沿近其Y軸相現(xiàn)對(duì)偏當(dāng)移-2西0。172.尸1.孤4蠶工作埋平面售的操棗控⑵呀將工撫作平趕面移紅動(dòng)到搶一組析關(guān)鍵補(bǔ)點(diǎn)的即中間封位置命令更：KW提