計(jì)算機(jī)輔助工程分析-ANSYS幾何建模計(jì)算機(jī)輔助工程分析學(xué)習(xí)完本章后，學(xué)生應(yīng)該能夠使用ANSYS創(chuàng)建簡(jiǎn)單的幾何模型。3幾何建模的概述幾何建模的基本方法ANSYS幾何建模學(xué)習(xí)目標(biāo)實(shí)體模型獲取途徑實(shí)體模型創(chuàng)建方法

有限元模型的建立方法：4幾何建模的概述建模概述直接法--直接生成有限元模型間接法--通過點(diǎn)、線、面、體，先建立實(shí)體模型，再進(jìn)行網(wǎng)格劃分，以完成有限元模型的建立。有限元模型

有限元模型的建立方法：5幾何建模的概述建模概述直接法--適用于簡(jiǎn)單的模型或簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)；間接法--適用于具有復(fù)雜幾何外型、單元數(shù)目較多的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。有限元模型幾何實(shí)體模型ANSYS建模過程的一般步驟：6幾何建模的概述建模概述確定建模方案；

--確定分析目標(biāo)，決定模型的基本形式（2-D/3-D）；等進(jìn)入前處理建立幾何模型；--或通過文件導(dǎo)入幾何模型網(wǎng)格劃分建立有限元模型；--可通過直接生成技術(shù)生成或從文件中導(dǎo)入有限元模型。保存模型數(shù)據(jù)到DB文件

實(shí)體建模是指創(chuàng)建幾何實(shí)體模型。

類似于CAD，ANSYS以數(shù)學(xué)的方式表達(dá)結(jié)構(gòu)的幾何形狀，用于在里面填充節(jié)點(diǎn)和單元，還可以在幾何模型邊界上方施加載荷。但是，幾何實(shí)體模型并不參與有限元分析。

所有施加在幾何實(shí)體邊界上的載荷或約束必須最終傳遞到有限元模型上（節(jié)點(diǎn)或單元上）進(jìn)行求解。

由幾何實(shí)體模型創(chuàng)建有限元模型的過程叫作網(wǎng)格劃分（meshing).

Meshing幾何實(shí)體模型有限元模型7幾何建模的概述實(shí)體建模幾何模型是由關(guān)鍵點(diǎn)、線、面、體組成。8

圖元是圖形數(shù)據(jù)，所對(duì)應(yīng)的就是繪圖界面上看得見的實(shí)體。幾何體素是幾何體積元素的簡(jiǎn)稱，可用單個(gè)ANSYS命令來創(chuàng)建的常用的實(shí)體建模的形狀。頂點(diǎn)邊表面整個(gè)物體內(nèi)部--實(shí)體模型AreasVolumeKeypointsLinesArea四類圖元實(shí)體建模幾何建模的概述--高級(jí)圖元圖元體素幾何模型9

1、ANSYS軟件建模功能；

--利用ANSYS前處理CAD實(shí)體建模功能創(chuàng)建幾何實(shí)體模型；

2、外部文件導(dǎo)入；

--利用ANSYS的CAD接口功能導(dǎo)入實(shí)體模型；1）當(dāng)CAD軟件（如ProE、UG等）時(shí)，可以通過IGES,PRT,PARASOLID等中間文件格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再導(dǎo)入ANSYS；2）經(jīng)由直接轉(zhuǎn)換界面，將CAD模型直接轉(zhuǎn)換至ANSYS中，需要先對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化；ANSYS實(shí)體模型獲取途徑幾何建模的基本方法10

ANSYS軟件建模功能

--利用ANSYS前處理CAD實(shí)體建模功能創(chuàng)建幾何實(shí)體模型；ANSYS19.0MainMenu>Preprocessor>Modelling>ANSYS實(shí)體模型獲取途徑幾何建模的基本方法11

外部文件導(dǎo)入

--利用ANSYS的CAD接口功能導(dǎo)入實(shí)體模型；---當(dāng)CAD軟件（如ProE、UG等）時(shí)，可以通過IGES,PRT,PARASOLID等中間文件格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再導(dǎo)入ANSYS；---經(jīng)由直接轉(zhuǎn)換界面，將CAD模型直接轉(zhuǎn)換至ANSYS中，需要先對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化；ANSYS實(shí)體模型獲取途徑幾何建模的基本方法12

外部文件導(dǎo)入U(xiǎn)tilityMenu>File>Import>ANSYS實(shí)體模型獲取途徑幾何建模的基本方法--中間格式轉(zhuǎn)換13

外部文件導(dǎo)入U(xiǎn)tilityMenu>PlotCtrls>Style>SolidModelFacets>NormalFacetingANSYS實(shí)體模型獲取途徑幾何建模的基本方法--中間格式轉(zhuǎn)換-模型面修復(fù)14

外部文件導(dǎo)入ANSYS實(shí)體模型獲取途徑幾何建模的基本方法--中間格式轉(zhuǎn)換

操作步驟如下：1、準(zhǔn)備中間轉(zhuǎn)換文件；2、導(dǎo)入操作；3、實(shí)體面修復(fù)；4、查看模型信息；5、修補(bǔ)模型并進(jìn)行后續(xù)操作；15

外部文件導(dǎo)入ANSYS實(shí)體模型獲取途徑幾何建模的基本方法--中間格式轉(zhuǎn)換

（IGES格式）1、準(zhǔn)備.iges文件；2、導(dǎo)入操作；3、實(shí)體面修復(fù)；4、查看模型信息；5、修補(bǔ)模型并進(jìn)行后續(xù)操作；“模型文件導(dǎo)入操作演示”CAD軟件中建立的長(zhǎng)方體（長(zhǎng)×寬×高：200mm×50mm×100mm）操作步驟如下：16即使想從CAD模型中傳輸實(shí)體模型，也應(yīng)該知道如何使用ANSYS建模工具修改傳入的模型。下圖示意四類圖元：體

(3D模型)由面圍成，代表三維實(shí)體.面

(表面)由線圍成.代表實(shí)體表面、平面形狀或殼（可以是三維曲面）.線

(可以是空間曲線)以關(guān)鍵點(diǎn)為端點(diǎn)，代表物體的邊.關(guān)鍵點(diǎn)

(位于3D空間)代表物體的角點(diǎn).AreasVolumeKeypointsLinesAreaANSYS四類實(shí)體模型圖元幾何模型的創(chuàng)建方法17從最低階到最高階，模型圖元的層次關(guān)系為：關(guān)鍵點(diǎn)（Keypoints）線（Lines）面（Areas）體（Volumes）提示:如果低階的圖元連在高階圖元上，則低階圖元不能刪除.KeypointsLinesAreasVolumesI’lljustchangethislineLinesKeypointsAreasVolumesOOPs!低高ANSYS圖元的層次關(guān)系幾何模型的創(chuàng)建方法ANSYS建立實(shí)體模型方法幾何模型的創(chuàng)建方法實(shí)體建模有兩種方法：自頂向下從最高階圖元到最低階圖元建模：ANSYS具有生成原始幾何（圖元）的能力。在生成原始幾何時(shí)，它將自動(dòng)生成比它低的實(shí)體。自底向上從最低階圖元到最高階圖元建模：從最低階到最高階，模型圖元的層次關(guān)系為：關(guān)鍵點(diǎn)->線->面->體；

18ANSYS建立實(shí)體模型方法幾何模型的創(chuàng)建方法實(shí)體建模有兩種方法：自頂向下首先定義體（或面），然后對(duì)這些體或面按一定規(guī)則組合得到最終需要的形狀。加19ANSYS建立實(shí)體模型方法幾何模型的創(chuàng)建方法實(shí)體建模有兩種方法：自底向上首先定義關(guān)鍵點(diǎn)，然后用這些關(guān)鍵點(diǎn)建立線、面體。模型是在當(dāng)前激活的坐標(biāo)系內(nèi)定義的。20ANSYS建立實(shí)體模型方法幾何模型的創(chuàng)建方法自頂向下自底向上

在實(shí)際建模時(shí)，不必區(qū)分自頂向下或是自底向上建模，也不必按其順序建模，可以混合使用這兩種方法。？？21幾何建模的菜單路徑：MainMenu>Preprocessor>Modelling22ANSYS幾何建模菜單系統(tǒng)簡(jiǎn)介幾何模型的創(chuàng)建方法定義關(guān)鍵點(diǎn)--MainMenu>Preprocessor>Modelling>Create>Keypoints--使用K系列命令：K,KL,KNODE,KFILL,等等建立關(guān)鍵點(diǎn)只需要關(guān)鍵點(diǎn)編號(hào)及坐標(biāo)值--坐標(biāo)位置可通過在工作平面上拾取或輸入X,Y,Z坐標(biāo)值確定；--坐標(biāo)值的確定依賴于當(dāng)前激活坐標(biāo)系；自底向上建立實(shí)體模型--關(guān)鍵點(diǎn)幾何模型的創(chuàng)建方法23其它關(guān)鍵點(diǎn)的操作命令復(fù)制關(guān)鍵點(diǎn)：Kgen（Preprocessor>Modelling>Copy>Keypoint）放大關(guān)鍵點(diǎn)：Kscale（Preprocessor>Modelling>Operate>Scale>Keypoint）映射關(guān)鍵點(diǎn)：Ksymm（Preprocessor>Modelling>Operate>Reflect>Keypoint）移動(dòng)關(guān)鍵點(diǎn)：Kmove（Preprocessor>Modelling>Operate>Move/Modify>）顯示、選擇、列表和刪除關(guān)鍵點(diǎn)：Kplot、Ksel、Klist、Kdele計(jì)算兩關(guān)鍵點(diǎn)距離：KDist（MainMenu>Preprocessor>Modelling>CheckGeom>KPsDist）修改關(guān)鍵點(diǎn)位置：KModif（MainMenu>Preprocessor>Move/Modify>SetofKPs）自底向上建立實(shí)體模型--關(guān)鍵點(diǎn)幾何模型的創(chuàng)建方法24其它關(guān)鍵點(diǎn)的操作命令復(fù)制關(guān)鍵點(diǎn)：Kgen自底向上建立實(shí)體模型--關(guān)鍵點(diǎn)幾何模型的創(chuàng)建方法MainMenu>Preprocessor>Modelling>Copy>Keypoints25“關(guān)鍵點(diǎn)的創(chuàng)建、移動(dòng)、放大、映射和復(fù)制相關(guān)操作演示”其它關(guān)鍵點(diǎn)的操作命令移動(dòng)關(guān)鍵點(diǎn)：Kmove自底向上建立實(shí)體模型--關(guān)鍵點(diǎn)幾何模型的創(chuàng)建方法MainMenu>Preprocessor>Modelling>Move/Modify>26“關(guān)鍵點(diǎn)的創(chuàng)建、移動(dòng)、放大、映射和復(fù)制相關(guān)操作演示”“關(guān)鍵點(diǎn)的創(chuàng)建、移動(dòng)、放大、映射和復(fù)制相關(guān)操作演示”27自底向上建立實(shí)體模型—關(guān)鍵點(diǎn)幾何模型的創(chuàng)建方法“關(guān)鍵點(diǎn)的距離計(jì)算、位置修改、顯示、列表及選擇等操作演示”定義線--使用命令：L，LSTR,LARC，BSPLIN，LANG--MainMenu>Preprocessor>Modelling>Create>Lines

Create>Lines>LinesCreate>Lines>ArcsCreate>Lines>Splines自底向上建立實(shí)體模型—線幾何模型的創(chuàng)建方法28“關(guān)鍵點(diǎn)生成弧線操作演示”“關(guān)鍵點(diǎn)生成樣條曲線操作演示”其它定義線的操作方法通過拖動(dòng)關(guān)鍵點(diǎn)生成線：Ldrag（Preprocessor>Modelling>Operate>Extrude>Keypoints>Alonglines）通過旋轉(zhuǎn)關(guān)鍵點(diǎn)生成線：Lrotat（Preprocessor>Modelling>Operate>Extrude>Keypoints>Aboutaxis）生成圓弧倒角線：Lfillt（Preprocessor>Modelling>Create>Line>Linefillet）生成直線：Lstr（Preprocessor>Modelling>Create>Line>Straightline）復(fù)制線：Lgen(Preprocessor>Modelling>Copy>Line)映射線：Lsymm(Preprocessor>Modelling>Reflect>Line)伸長(zhǎng)線：Lextend（Preprocessor>Modelling>Operate>Extendline）列表、顯示、選擇和刪除：Llist,Lplot,Lsel,Ldele29自底向上建立實(shí)體模型—線幾何模型的創(chuàng)建方法創(chuàng)建直線--MainMenu>Preprocessor>Modelli