第2章 几何建模

对问题进行有限元分析时，首先需要建立针对该问题的有限元模型，广义的有限元模型包括所有的节点、单元、材料属件、实常数、边界条件，以及表现这个物理系统的其他特征。本章主要讨论建立几何模型的方法，而非有限元模型，几何模型需要通过第3章的划分网格才能转化为有限元模型。

本章案例

↘ 直齿圆柱齿轮建模

↘ 轴承座建模

↘ 导入显示器外壳

2.1 几何建模概述

ANSYS提供了以下三种生成模型的方法：

① 建立实体模型。

② 直接生成有限元模型。

③ 输入计算机辅助设计（CAD）系统创建的模型。

对于实体建模，首先描述模型的几何边界，建立对单元大小及形状的控制，然后令ANSYS程序自动生成所有的节点和单元。直接生成法是指在定义ANSYS实体模型之前，必须确定每个节点的位置，以及每个单元的大小、形状和连接。

利用实体建模，相对处理的数据较少，支持使用面和体及布尔运算，能进行自适应网格划分。便于几何改进和单元类型的变化，对于复杂的模型，特别是对三维实体模型更合适，这些都是实体建模的优点。但是，实体建模需要大量的CPU时间，而对于小型、简单的模型有时很繁琐，在特定的条件下还有可能因程序不能生成有限元网格而导致建模失败。与之相对的，直接生成法对于小型或简单模型的生成比较方便，并且能使用户完全控制几何形状及每个节点和单元的编号。实体建模的优点正是直接建模的缺点，直接生成模型不能用自适应网格划分，使得优化设计不方便，改进网格划分十分因难，除了简单的模型外，往往比较耗费时间。

本章中介绍的建立几何模型操作，只是建立实体模型的前期工作，还需经过划分网格来生成有限元模型，网格划分和直接生成有限元模型的内容请参考第3章。

虽然ANSYS有强大的建模工具，但与CAD软件相比还是要弱很多，特别是对于复杂的模型，修改是相当困难的。此时，直接在CAD系统中建立几何模型发挥其建模优势，然后导入ANSYS进行计算是不错的选择。

2.2 坐标系

坐标系对建模起着至关重要的作用，熟悉ANSYS中的各类坐标系的特点和使用环境对模型的快速准确建立大有裨益。

总体和局部坐标系用来定位几何体。当定义一个节点或关键点时，默认其坐标系为总体笛卡儿坐标系。可是对有些模型，利用其他的坐标系可能更方便。ANSYS程序允许使用预定义的包括笛卡儿坐标、柱坐标和球坐标在内的三种坐标系来输入几何数据，或在任何定义的坐标系中进行此项工作。

2.2.1 坐标系的类型

ANSYS程序提供了多种坐标系以供选取。

① 总体和局部坐标系：用来定位几何形状参数如节点、关键点等的空间位置。

② 显示坐标系：用于几何形状参数的列表和显示。

③ 节点坐标系：定义每个节点的自由度方向和节点结果数据的方法。

④ 单元坐标系：确定材料特性主轴和单元结果数据的方向。

⑤ 结果坐标系：用来列表、显示或在通用后处理操作中将节点或单元结果转换到一个特定的坐标系中。

2.2.2 总体坐标系

在默认状态下，建模操作时使用的坐标系是总体笛卡儿坐标系。总体坐标系是一个绝对的参考系。ANSYS程序提供了前面定义的三种总体坐标系：笛卡儿坐标、柱坐标和球坐标，这三种都是右手坐标系，具有共同的原点。在ANSYS中，可由其坐标系编号来识别：0是笛卡儿坐标系，1是柱坐标系，2是球坐标系，如图2-1所示。另外，还有一种以笛卡儿坐标系的Y轴为Z轴的柱坐标系，其坐标系编号为5。

图2-1 ANSYS中的坐标系

ANSYS引用坐标系X轴、Y轴、Z轴代表不同的意义，笛卡儿坐标系的X轴、Y轴、Z轴分别代表其原始意义；柱坐标系的X轴、Y轴、Z轴分别代表径向R、转角 θ、轴向Z；球坐标系的X轴、Y轴、Z轴分别代表R、θ、ϕ。

2.2.3 局部坐标系

局部坐标系是为了方便建模及分析而由自己定义的坐标系，其原点可与整体坐标系的原点偏离一定距离，或其方位不同于先前的总体坐标系。

1.创建局部坐标系

可以根据需要随时创建局部坐标系，创建的局部坐标系编号必须大于10，可按下面四种操作方法创建。

（1）根据当前定义工作平面的原点定义

            命令方式：CSWPLA
            GUI方式：Utility Menu>WorkPlane>Local Coordinate Systems>Create Local CS>At WP Origin

（2）根据已经存在的关键点定义

            命令方式：CSKP
            GUI方式：Utility Menu>WorkPlane>Local Coordinate Systems>Create Local CS>By 3 Keypoints

（3）根据已经存在的节点定义

            命令方式：CS
            GUI方式：Utility Menu>WorkPlane>Local Coordinate Systems>Create Local CS>By 3 Nodes

（4）根据总体坐标系定义

            命令方式：LOCAL
            GUI方式：Utility Menu>WorkPlane>Local Coordinate Systems>Create Local CS>At Specified Loc

2.删除局部坐标系

对于不再需要的局部坐标系可以将其删除，删除的方式有单个删除，也可以删除连续的多个局部坐标系，删除局部坐标系的操作方法如下：

            命令方式：CSDELE
            GUI方式：Utility Menu>WorkPlane>Local Coordinate Systems>Delete Local CS

3.显示坐标系信息

对于已经建立的局部坐标系，可以查看其具体的信息，显示坐标系信息的操作方法如下：

            命令方式：CSLIST
            GUI方式：Utility Menu>List>Other>Local Coord Sys

4.激活坐标系

可以定义多个坐标系，但是在某一时刻只能有一个坐标系是被激活的。当启动ANSYS时系统将自动激活总体笛卡儿坐标系，当定义一个新的局部坐标系时，这个新的坐标系将被自动激活，可以根据需要随时激活某个总体或局部坐标系，若没有明确地改变激活的坐标系，当前激活的坐标系将一直保持下去，激活坐标系的操作方法如下：

            命令方式：CSYS
            GUI方式：Utility Menu>WorkPlane>Change Active CS to>Global Cartesian
                    Utility Menu>WorkPlane>Change Active CS to>Global Cylindrical
                    Utility Menu>WorkPlane>Change Active CS to>Global Cylindrical Y
                    Utility Menu>WorkPlane>Change Active CS to>Global Spherical
                    Utility Menu>WorkPlane>Change Active CS to>Specified Coord Sys
                    Utility Menu>WorkPlane>Change Active CS to>Working Plane

2.2.4 显示坐标系

在默认情况下，无论在什么坐标系下建模，模型显示的都是在全局笛卡儿坐标系下的坐标，可以改变显示的坐标系，操作方法如下：

            命令方式：DSYS
            GUI方式：Utility Menu>WorkPlane>Change Display CS to>Global Cartesian
                    Utility Menu>WorkPlane>Change Display CS to>Global Cylindrical
                    Utility Menu>WorkPlane>Change Display CS to>Global Cylindrical Y
                    Utility Menu>WorkPlane>Change Display CS to>Global Spherical
                    Utility Menu>WorkPlane>Change Display CS to>Specified Coord Sys

2.2.5 节点坐标系

节点坐标系用来定义节点的自由度方向。每个节点都有自己的节点坐标系，在默认情况下平行于总体笛卡儿坐标系。在实际应用中，可能要给节点施加不同于坐标系主方向的约束或载荷，这就需要将节点坐标系旋转到所需要的方向上，然后在节点坐标系下施加约束或载荷。可以通过以下操作方法改变节点坐标系。

（1）将节点坐标系旋转到当前激活的坐标系方向上

将节点坐标系的X轴转成平行于激活坐标系的X轴或R轴，节点坐标系的Y轴转成平行于激活坐标系的Y轴或 θ 轴，节点坐标系的Z轴转成平行于激活坐标系的Z轴或 ϕ 轴，具体的操作方法如下：

            命令方式：NROTAT
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>Rotate Node CS>To Active CS
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Nodes>Rotate Node CS>To Active CS

（2）按给定的旋转角度旋转节点坐标系

其具体的操作方法如下：

            命令方式：NMODIF
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>Rotate Node CS>By Angles
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Nodes>Rotate Node CS>By Angles

（3）按方向余弦旋转节点坐标系

其具体的操作方法如下：

            命令方式：NANG
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>Rotate Node CS>By Vectors
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Nodes>Rotate Node CS>By Vectors

2.2.6 单元坐标系

每个单元都有自己的坐标系，单元坐标系用于规定单元的正交材料属性的方向、施加的压力和结果的输出方向。所有的单元坐标系都是正交右手系。

单元坐标系转换的操作方法如下：

            命令方式：ESYS
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>Elem Attributes
                    Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh Attributes>Default Attributes

2.2.7 结果坐标系

在求解过程中，计算的结果数据如位移、梯度、应力、应变等，这些数据存储在数据库和结果文件中，要么在节点坐标系中，要么在单元坐标系中。但是，结果数据通常是旋转到激活的坐标系（默认为总体坐标系）中来进行云图显示、列表显示和单元数据存储等操作。

可以将活动的结果坐标系转到另一个坐标系（如总体坐标系或一个局部坐标系），或转到求解时所用的坐标系中（如节点坐标系和单元坐标系）。结果坐标系转换的操作方法如下：

            命令方式：RSYS
            GUI方式：Utility Menu>List>Results>Options
                    Main Menu>General Postproc>Options for Outp

2.3 工作平面

工作平面是除了坐标系外与实体建模联系紧密的工具，熟练掌握工作平面的使用可以提高建模的效率。

2.3.1 工作平面简介

工作平面（WorkPlane）是一个具有原点、二维坐标系、捕捉式增量和显示栅格的无限大平面，通过它可以精确地确定几何实体间的一些几何关系，它在三维实体模型的建模过程中是很重要的。合理地使用工作平面可以大大地简化建模过程和确保建模精度，然而一次只能定义一个工作平面。默认时，其为总体笛卡儿坐标系的XY平面。图2-2所示为工作平面与显示屏幕之间的几何对应关系。

图2-2 工作平面与显示屏幕之间的几何对应关系。

2.3.2 定义一个新的工作平面

可以根据需要随时创建工作平面，可以根据以下5种操作方法创建：

（1）由三个关键点定义一个工作平面

            命令方式：KWPLAN
            GUI方式：Utility Menu>WorkPlane>Allign WP with>Keypoints

（2）由三个节点定义一个工作平面

            命令方式：NWPLAN
            GUI方式：Utility Menu>WorkPlane>Allign WP with>Nodes

（3）由三个坐标点定义一个工作平面

            命令方式：WPLANE
            GUI方式：Utility Menu>WorkPlane>Allign WP with>XYZ Locations

（4）由过直线上一点，且垂直于该直线的平面定义一个工作平面

            命令方式：LWPLAN
            GUI方式：Utility Menu>WorkPlane>Allign WP with>Plane Normal to Line

（5）由某一坐标系定义一个工作平面

            命令方式：WPCSYS
            GUI方式：Utility Menu>WorkPlane>Allign WP with>Active Coord Sys
                    Utility Menu>WorkPlane>Allign WP with>Specified Coord Sys
                    Utility Menu>WorkPlane>Allign WP with>Global Cartesian

2.3.3 控制工作平面的显示和样式

ANSYS默认的工作平面与总体笛卡儿坐标系的XY平面重合，为了绘图方便，工作平面提供了增量捕捉、显示栅格等功能，并且可以选择在笛卡儿坐标系或极坐标系下绘图，用户可以通过以下操作来显示和设置工作平面。

（1）显示工作平面

            命令方式：WPSTYL
            GUI方式：Utility Menu>WorkPlane>Display Working Plane

（2）显示工作平面的状态

            命令方式：WPSTYL，STAT
            GUI方式：Utility Menu>List>Status>Working Plane

（3）设置工作平面

            命令方式：WPSTYL
            GUI方式：Utility Menu>WorkPlane>WP Settings

（4）把工作平面恢复到默认状态

            命令方式：WPSTYL，DEFA

2.3.4 移动工作平面

默认情况下，工作平面坐标系是与总体笛卡儿坐标系重合的，可以根据需要将工作平面移动到与原位置平行的新位置，具体的操作方法分为以下四种。

（1）按位移增量移动工作平面

            命令方式：WPOFFS
            GUI方式：Utility Menu>WorkPlane>Offset WP by Increments

（2）将工作平面移动到指定的关键点

            命令方式：KWPAVE
            GUI方式：Utility Menu>WorkPlane>Offset WP to>Keypoints

（3）将工作平面移动到指定的节点

            命令方式：NWPAVE
            GUI方式：Utility Menu>WorkPlane>Offset WP to>Nodes

（4）将工作平面移动到指定的坐标点

            命令方式：WPAVE
            GUI方式：Utility Menu>WorkPlane>Offset WP to>XYZ Locations
                    Utility Menu>WorkPlane>Offset WP to>Global Origin
                    Utility Menu>WorkPlane>Offset WP to>Origin of Active CS

2.3.5 旋转工作平面

可以将工作平面旋转到一个新的方向，旋转工作平面的操作方法如下：

            命令方式：WPROTA
            GUI方式：Utility Menu>WorkPlane>Offset WP by Increments

2.4 布尔操作

ANSYS程序允许对实体模型进行诸如相交、相加、相减等逻辑操作，这样修改实体模型就非常简单了。需要注意的是，凡是通过连接生成的图元对布尔操作无效，对退化的图元也不能进行某些布尔操作。通常，完成布尔操作之后，紧接着就是实体模型的加载和单元属性的定义，如果用布尔操作修改了已有的模型，需要注意重新进行单元属性和加载的定义。

一般来说，对于依附于高级图元的低级图元进行布尔操作是允许的，但不能对已划分网格的图元进行布尔操作，在执行布尔操作前需先将网格清除。

2.4.1 布尔操作的设置

对两个或多个图元进行布尔操作时，可以通过以下的方法确定是否保留原始图元，其具体的操作方法如下：

            命令方式：BOPTN
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Settings

在如图2-3所示的对话框中选中或取消选中“KEEP”复选框，选中则表示保留原始图元，取消选中则表示不保留原始图元。

图2-3 “布尔操作设置”对话框

2.4.2 相交操作

通过相交操作可以得到相交图元的公共部分，具体的操作方法如下：

（1）线相交

            命令方式：LINL
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Intersect> Common>Lines

（2）面相交

            命令方式：AINA
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Intersect> Common>Areas

（3）体相交

            命令方式：VINV
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Intersect> Common>Volumes

（4）线和面相交

            命令方式：LINA
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Intersect>Line with Area

（5）线和体相交

            命令方式：LINV
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Intersect>Line with Volume

（6）面和体相交

            命令方式：AINV
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Intersect>Area with Volume

2.4.3 两两相交操作

两两相交表示相交图元中任意两个公共部分的集合体，具体的操作方法如下：

（1）线两两相交

            命令方式：LINP
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Intersect>Pairwise>Lines

（2）面两两相交

            命令方式：AINP
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Intersect>Pairwise >Areas

（3）体两两相交

            命令方式：VINP
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Intersect>Pairwise >Volumes

2.4.4 相加操作

相加操作的结果得到一个包含各个原始图元所有部分的新图元，新图元是一个单一的整体，没有接缝。相加操作形成的图元在网格划分时通常不如搭接形成的图元。

其具体的操作方法如下：

（1）线相加

            命令方式：LADD
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>Lines

（2）面相加

            命令方式：AADD
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>Areas

（3）体相加

            命令方式：VADD
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>Volumes

2.4.5 相减操作

相减操作的结果得到被减图元去掉减去图元所剩下的图元。

其具体的操作方法如下：

（1）线减去线操作

            命令方式：LSBL
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>Lines
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>
            With Options>Lines
            Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide>Line by Line
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide>With Options>Line by Line

（2）面减去面操作

            命令方式：ASBA
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>Areas
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>
            With Options>Areas
            Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide>Area by Area
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide>With Options>Area by Area

（3）体减去体操作

            命令方式：VSBV
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>Volumes
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>
            With Options>Volumes

（4）线减去面操作

            命令方式：LSBA
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide>Line by Area
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide>
            With Options>Line by Area

（5）线减去体操作

            命令方式：LSBV
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide>Line by Volume
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide>
            With Options>Line by Volume

（6）面减去体操作

            命令方式：ASBV
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide>Area by Volume
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide>
            With Options>Area by Volume

（7）面减去线操作

            命令方式：ASBL
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide>Area by Line
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide>
            With Options>Area by Line

（8）体减去面操作

            命令方式：VSBA
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide>Volume by Area
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide>
            With Options>Volume by Area

2.4.6 利用工作平面相减操作

利用工作平面进行相减运算可以将一个图元分成两个或多个图元。利用工作平面做相减操作的操作方法如下：

（1）利用工作平面减去线操作

            命令方式：LSBW
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide >Line by WrkPlane
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide >
            With Options>Line by WrkPlane

（2）利用工作平面减去面操作

            命令方式：ASBW
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide >Area by WrkPlane
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide >
            With Options>Area by WrkPlane

（3）利用工作平面减去体操作

            命令方式：VSBW
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide >Volu by WrkPlane
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide >
            With Options>Volu by WrkPlane

2.4.7 粘接操作

粘接操作与搭接操作类似，图元之间在执行粘接操作后仍然相互独立，只是在边界上进行了连接。

粘接具体的操作方法如下：

（1）线的粘接操作

            命令方式：LGLUE
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Glue >Lines

（2）面的粘接操作

            命令方式：AGLUE
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Glue >Areas

（3）体的粘接操作

            命令方式：VGLUE
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Glue >Volumes

2.4.8 搭接操作

搭接操作用于连接两个或多个图元，生成三个或更多新的图元的集合。搭接操作除了在搭接区域周围生成了多个边界外，其余与相加操作非常类似，搭接操作生成的是多个相对简单的区域，而相加操作生成的是一个相对复杂的区域，因此，搭接生成的图元比相加操作生成的图元更容易划分网格。

搭接具体的操作方法如下：

（1）线的搭接操作

            命令方式：LOVLAP
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Overlap >Lines

（2）面的搭接操作

            命令方式：AOVLAP
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Overlap >Areas

（3）体的搭接操作

            命令方式：VOVLAP
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Overlap >Volumes

2.4.9 分割操作

分割操作用于连接两个或多个图元，生成三个或更多新的图元的集合。如果分割区域与原始图元有相同的维数，那么分割结果与搭接结果相同。分割操作与搭接操作不同的是，没有参加分割操作的图元将不被删除。

分割具体的操作方法如下：

（1）线的分割操作

            命令方式：LPTN
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Partition >Lines

（2）面的分割操作

            命令方式：APTN
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Partition >Areas

（3）体的分割操作

            命令方式：VPTN
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Partition >Volumes

2.5 自底向上创建几何模型

无论是使用自底向上还是自顶向下的建模方法创建实体模型，均由关键点（Keypoints）、线（Lines）、面（Areas）和体（Volumes）组成。

实体模型的顶点为关键点，边为线，表面为面，整个实体内部为体。这些图元的层次关系为最高级图元体以面为边界，面以线为边界，线以关键点为端点。

2.5.1 关键点

采用自底向上的方法创建实体模型时，首先建立最低级图元关键点。关键点是在当前激活的坐标系内定义的。不必总是按从低级到高级的办法来定义所有的图元来生成高级图元，例如，可以在顶点由关键点来直接生成面和体，而中间的图元可由系统自动生成。例如，可以用8个关键点创建一个长方体，系统会自动生成该长方体的线和面。

可以直接定义关键点，也可以从已有的关键点来生成新的关键点，创建关键点后，可以对关键点进行查看、选择和删除等操作。

1.创建关键点

创建关键点的操作方法如下：

（1）在当前坐标系下创建关键点

            命令方式：K
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>In Active CS
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>On Working Plane

（2）在线上指定位置创建关键点

            命令方式：KL
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>On Line
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>On Line w/Ratio

2.从已有的关键点创建关键点

从已有的关键点创建关键点的操作方法如下：

（1）在已有节点处创建新的关键点

            命令方式：KNODE
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>On Node

（2）在两个关键点之间创建一个新的关键点

            命令方式：KEBTW
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>KP between KPs

（3）在两个关键点之间创建多个关键点

            命令方式：KFILL
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>Fill between KPs

（4）在圆弧中心创建新的关键点

            命令方式：KCENTER
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>KP at Center

（5）通过复制创建新的关键点

            命令方式：KGEN
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Copy>Keypoints

（6）通过镜像创建新的关键点

            命令方式：KSYMM
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Reflect>Keypoints

（7）将一种模式的关键点转到另外坐标系中

            命令方式：KTRAN
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Transfer Coord>Keypoints

（8）将一个关键点移动到一个交点上

            命令方式：KMOVE
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify >Keypoints>To Intersect

3.查看、选择和删除关键点

查看、选择和删除关键点的操作方法如下：

（1）列表关键点

            命令方式：KLIST
            GUI方式：Utility Menu>List>Keypoint>Coordinates Only
                        Utility Menu>List>Keypoint>Coordinates+Attributes

（2）显示关键点

            命令方式：KPLOT
            GUI方式：Utility Menu>Plot>Keypoints>Keypoints
                        Utility Menu>Plot>Specified Entities>Keypoints

（3）选择关键点

            命令方式：KSEL
            GUI方式：Utility Menu>Select>Entities

（4）删除关键点

            命令方式：KDELE
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Delete>Keypoints

（5）计算两个关键点间的距离

            命令方式：KDIST
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Check Geom>KP distances

（6）修改关键点的坐标系

            命令方式：KMODIF
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Keypoints>Set of KPs
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Keypoints>Single KP

2.5.2 硬点

硬点是一种特使的关键点，硬点在划分网格时必定生成节点。硬点不会改变实体模型的几何形状和拓扑结构，大多数关键点命令都适用于硬点。

1.创建硬点

创建硬点的操作方法如下：

（1）在线上创建硬点

            命令方式：HPTCREATE LINE
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>Hard PT on line>Hard PT by ratio
            Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>Hard PT on line>Hard PT by coordinates
            Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>Hard PT on line>Hard PT by picking

（2）在面上创建硬点

            命令方式：HPTCREATE AREA
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>Hard PT on area>Hard PT by picking
            Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>Hard PT on area>Hard PT by coordinates

2.查看、选择和删除硬点

查看、选择和删除硬点的操作方法如下：

（1）列表硬点

            命令方式：KLIST
            GUI方式：Utility Menu>List>Keypoint>Hard Points

（2）显示硬点

            命令方式：KPLOT
            GUI方式：Utility Menu>Plot>Keypoints>Hard Points

（3）选择硬点

            命令方式：KSEL
            GUI方式：Utility Menu>Select>Entities

（4）选择附在线上的硬点

            命令方式：LSEL
            GUI方式：Utility Menu>Select>Entities

（5）选择附在面上的硬点

            命令方式：ASEL
            GUI方式：Utility Menu>Select>Entities

（6）删除硬点

            命令方式：HPTDELETE。
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Delete>Hard Points。

2.5.3 线

线表示实体模型的边。并不总是需要明确定义所有的线，因为，ANSYS在定义面和体时会自动生成相关的线，只有在生成线单元或想通过线来定义面时才需要专门定义线。

1.创建线

创建线的操作方法如下：

（1）在指定的关键点之间创建直线

            命令方式：L
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines >In Active Coord

（2）通过3个关键点创建弧线

            命令方式：LARC
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Arcs>By End KPs & Rad
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Arcs>Through 3 KPs

（3）创建多线

            命令方式：BSPLIN
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Splines>Spline thru KPs
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Splines>Spline thru Locs
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Splines>With Options>Spline thru KPs
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Splines>With Options>Spline thru Locs

（4）创建圆弧线

            命令方式：CIRCLE
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Arcs>By Cent & Radius
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Arcs>Full Circle

（5）创建分段多义线

            命令方式：SPLINE
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Splines>Segmented Spline
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Splines>With Options> Segmented Spline

（6）创建与另一条直线成一定角度的直线

            命令方式：LANG
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines>At Angle to Line
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines>Normal to Line

（7）创建与另外两条直线成一定角度的直线

            命令方式：L2ANG
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines>Angle to 2 Lines
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines>Normal to 2 Lines

（8）创建一条与已有线共端点且相切的直线

            命令方式：LTAN
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines>Tan to 2 Lines

（9）创建一条与两条线相切的直线

            命令方式：L2TAN
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines>Tan to 2 Lines

（10）通过一个关键点按一定路径延伸生成线

            命令方式：LDRAG
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Lines>Along Lines

（11）使一个关键点按一条轴旋转生成线

            命令方式：LROTAT
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Lines>About Axis

（12）在两相交线之间生成倒角线

            命令方式：LFILLT
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Line Fillet

（13）生成与激活坐标系无关的直线

            命令方式：LSTR
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines>Straight Line

（14）生成一个面上两个关键点之间最短的线

            命令方式：LAREA
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines>Overlaid on Area

2.从已有的线创建新线

从已有的线创建新线的操作方法如下：

（1）通过复制创建新线

            命令方式：LGEN
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Copy>Lines
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Lines

（2）通过镜像创建新线

            命令方式：LSYMM
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Reflect>Lines

（3）将已有线转到另外坐标系中

            命令方式：LTRAN
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Transfer Coord>Lines

3.修改线

修改线的操作方法如下：

（1）将一条线分成更小的线段

            命令方式：LDIV
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide>Line into 2 Ln’s
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide>Line into N Ln’s
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Divide>Line w/Options

（2）将一条线与另一条线合并

            命令方式：LCOMB
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>Lines

（3）将线的一端延长

            命令方式：LEXTND
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extend Line

4.查看、选择和删除线

查看、选择和删除线的操作方法如下：

（1）列表线

            命令方式：LLIST
            GUI方式：Utility Menu>List>Lines
                    Utility Menu>List>Picked Entities>Lines

（2）显示线

            命令方式：LPLOT
            GUI方式：Utility Menu>Plot>Lines
                    Utility Menu>Plot>Specified Entities>Lines

（3）选择线

            命令方式：LSEL
            GUI方式：Utility Menu>Select>Entities

（4）删除线

            命令方式：LDELE
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Delete>Lines Only
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Delete>Line and Below

2.5.4 面

与线类似，只有用到面单元或由面生成体时才专门定义面，生成面的同时将自动生成依附于该面的线和关键点，同样，面也可以在定义体时自动生成。

1.创建面

创建面的操作方法如下：

（1）通过顶点创建一个面

            命令方式：A
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>Through KPs

（2）通过边界线创建一个面

            命令方式：AL
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>By Lines

（3）沿一条路径拖动一条线生成面

            命令方式：ADRAG
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Along Lines

（4）沿一轴线旋转一条直线生成面

            命令方式：AROTAT
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>About Axis

（5）在两面之间生成倒角面

            命令方式：AFILLT
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Area Fillet

（6）通过引导线生成光滑曲面

            命令方式：ASKIN
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>By Skinning

（7）通过偏移一个面生成新的面

            命令方式：AOFFST
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>By Offset

2.通过已有面创建面

通过已有面创建面的操作方法如下：

（1）通过复制创建新面

            命令方式：AGEN
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Copy>Areas
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Areas>Areas

（2）通过镜像创建新面

            命令方式：ASYMM
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Reflect>Areas

（3）将已有面转到另外坐标系中

            命令方式：ATRAN
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Transfer Coord>Areas

（4）复制面的一部分

            命令方式：ASUB
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas >Arbitrary>Overlaid on Area

3.查看、选择和删除面

查看、选择和删除线的操作方法如下：

（1）列表面

            命令方式：ALIST
            GUI方式：Utility Menu>List>Areas
                    Utility Menu>List>Picked Entities>Areas

（2）显示面

            命令方式：APLOT
            GUI方式：Utility Menu>Plot> Areas
                    Utility Menu>Plot>Specified Entities> Areas

（3）选择面

            命令方式：ASEL
            GUI方式：Utility Menu>Select>Entities

4.删除面

            命令方式：ADELE
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Delete> Areas Only
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Delete> Area and Below

2.5.5 体

体用于描述三维实体，仅当需要用体单元时才建立体，在生成体的同时系统将自动生成点、线、面等低级图元。

1.创建体

创建体的操作方法如下：

（1）通过顶点创建一个体

            命令方式：V
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Arbitrary>Through KPs

（2）通过边界创建体

            命令方式：VA
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Arbitrary>By Areas

（3）沿一条路径拖动一个面生成体

            命令方式：VDRAG
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Areas>Along Lines

（4）沿一轴线旋转一个面线生成体

            命令方式：VROTAT
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude> Areas>About Axis

（5）将面沿其法向偏移生成体

            命令方式：VOFFST
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Areas>Along Normal

（6）在当前坐标系下对面进行拖拉和缩放生成体

            命令方式：VEXT
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude> Areas>By XYZ Offset

2.通过已有体创建体

通过已有体创建体的操作方法如下：

（1）通过复制创建新体

            命令方式：VGEN
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Copy>Volumes
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Volumes

（2）通过镜像创建新体

            命令方式：VSYMM
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Reflect>Volumes

（3）将已有体转到另外坐标系中

            命令方式：VTRAN
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Transfer Coord>Volumes

3.查看、选择和删除体

查看、选择和删除体的操作方法如下：

（1）列表体

            命令方式：VLIST
            GUI方式：Utility Menu>List>Volumes
                    Utility Menu>List>Picked Entities>Volumes

（2）显示体

            命令方式：VPLOT
            GUI方式：Utility Menu>Plot> Volumes
                    Utility Menu>Plot>Specified Entities> Volumes

（3）选择体

            命令方式：VSEL
            GUI方式：Utility Menu>Select>Entities

（4）删除体

            命令方式：VDELE
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Delete> Volumes Only
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Delete> Volume and Below

2.6 自顶向下创建几何模型

几何体素和几何面素是用单个ANSYS命令来创建的常用的实体模型（如长方体、长方形等），因为体素和面素是高级图元，不用从关键点开始创建，所以，把利用体素和面素进行建模的方法称为自顶向下的建模方法。当生成一个体素和面素时，ANSYS将自动生成所有其他必要的低级图元。

2.6.1 创建面素

创建面素的操作方法如下：

（1）在工作平面上创建矩形面

            命令方式：RECTNG
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create> Areas>Rectangle>By Dimensions

（2）通过角点生成矩形面

            命令方式：BLC4
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create> Areas>Rectangle>By 2 Corners

（3）通过中心和角点生成矩形面

            命令方式：BLC5
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create> Areas>Rectangle>By Centr & Cornr

（4）在工作平面上生成以其原点为圆心的环形面

            命令方式：PCIRC
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create> Areas>Circle> By Dimensions

（5）在工作平面上生成环形面

            命令方式：CYL4
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create> Areas> Circle >Annulus
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create> Areas> Circle >Partial Annulus
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create> Areas> Circle >Solid Circle

（6）通过端点生成环形面

            命令方式：CYL5
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create> Areas> Circle >By End Points

（7）以工作平面原点为中心创建正多边形

            命令方式：RPOLY
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create> Areas> Polygon>By Circumscr Rad
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create> Areas> Polygon>By Inscribed Rad
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create> Areas> Polygon>By Side Length

（8）在工作平面任意位置创建正多边形

            命令方式：RPR4
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create> Areas>Polygon>Octagon
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create> Areas>Polygon>Septagon
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create> Areas>Polygon>Hexagon
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create> Areas>Polygon>Pentagon
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create> Areas>Polygon>Square
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create> Areas>Polygon>Triangle

2.6.2 创建体素

创建体素的操作方法如下：

（1）在工作平面上创建长方体

            命令方式：BLOCK
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Block>By Dimensions

（2）通过角点创建长方体

            命令方式：BLC4
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Block>By 2 Corners & Z

（3）通过中心和角点创建长方体

            命令方式：BLC5
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Block>By Centr，Cornr，Z

（4）以工作平面原点为圆心创建圆柱体

            命令方式：CYLIND
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Cylinder> By Dimensions

（5）在工作平面的任意位置创建圆柱体

            命令方式：CYL4
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Cylinder> Hollow Cylinder
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Cylinder> Partial Cylinder
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Cylinder> Solid Cylinder

（6）通过端点创建圆柱体

            命令方式：CYL5
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Cylinder> By End Pts & Z

（7）以工作平面原点为中心创建正棱柱体

            命令方式：RPRISM
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Prism> By Circumscr Rad
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Prism> By Inscribed Rad
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Prism> By Side Length

（8）在工作平面的任意位置创建正棱柱体

            命令方式：RPR4
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Prism> Octagonal
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Prism> Septagonal
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Prism> Hexagonal
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Prism> Pentagonal
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Prism> Square
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Prism> Triangular

（9）以工作平面原点为中心创建球体

            命令方式：SPHERE
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Sphere> By Dimensions

（10）在工作平面的任意位置创建球体

            命令方式：SPH4
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Sphere> Hollow Sphere
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Sphere> Solid Sphere

（11）通过直径的端点创建球体

            命令方式：SPH5
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Sphere> By End Points

（12）以工作平面原点为中心创建圆锥体

            命令方式：CONE
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Cone> By Dimensions

（13）在工作平面的任意位置创建圆锥体

            命令方式：CONE4
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Cone> By Picking

（14）生成环体

            命令方式：TORUS
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Torus

2.7 移动、复制和缩放几何模型

如果模型中相对复杂的图元重复出现，则仅需对重复部分构造一次，然后在所需要的位置按所需的方位复制生成即可。几何体素和面素也可以被看作是部分。

对图元进行移动和复制的命令有xGEN、xSYMM和xTRAN，当复制一个高级图元时，系统将自动把所有附带的低级图元一起进行复制。如果设置NOELEM=0，则所有的网格，及其附属的低级图元都将被复制；如果设置IMOVE=1，则可以实现移动操作。

2.7.1 复制图元

复制图元的操作方法如下：

（1）复制关键点

            命令方式：KGEN
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Copy> Keypoints

（2）复制线

            命令方式：LGEN
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Copy>Lines
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Lines

（3）复制面

            命令方式：AGEN
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Copy>Areas
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Areas>Areas

（4）复制体

            命令方式：VGEN
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Copy>Volumes
                    Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify> Volumes

2.7.2 镜像图元

镜像图元的操作方法如下：

（1）镜像关键点

            命令方式：KSYMM
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Reflect> Keypoints

（2）镜像线

            命令方式：LSYMM
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling> Reflect >Lines

（3）镜像面

            命令方式：ASYMM
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling> Reflect >Areas

（4）镜像体

            命令方式：VSYMM
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling> Reflect >Volumes

2.7.3 转换图元的坐标系

转换图元坐标系的操作方法如下：

（1）转换关键点到另一坐标系

            命令方式：KTRAN
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Transfer Coord> Keypoints

（2）转换线到另一坐标系

            命令方式：LTRAN
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Transfer Coord> Lines

（3）转换面到另一坐标系

            命令方式：ATRAN
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Transfer Coord> Areas

（4）转换体到另一坐标系

            命令方式：VTRAN
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Transfer Coord> Volumes

2.7.4 图元的缩放

已定义的图元可以进行放大或缩小，xSCALE命令族用来把激活坐标系下的单个或多个图元进行定比例缩放。

以下四个定比例命令每个都是将比例因子用到关键点坐标X、Y、Z上，如果是柱坐标系，X、Y、Z分别代表R、θ、Z，如果是球坐标系，X、Y、Z分别代表R、θ、ϕ。

图元缩放的操作方法如下：

（1）关键点的缩放

            命令方式：KPSCALE
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Scale> Keypoints

（2）线的缩放

            命令方式：LSSCALE
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Scale> Lines

（3）面的缩放

            命令方式：ARSCALE
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Scale> Areas

（4）体的缩放

            命令方式：VLSCALE
            GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Scale> Volumes

2.8 将CAD几何模型导入ANSYS

通过CAD系统建立几何模型，再把模型导入到ANSYS进行分析，这样可以充分发挥两者的优势，提高问题分析的效率，这里介绍导入模型的具体操作。

2.8.1 从IGES文件中输入几何模型

虽然可以在ANSYS中直接建立模型，但作为一种可供替换的方案，也可以在擅长的CAD系统中建立几何模型，把模型保存为IGES文件格式，然后把这个模型输入到ANSYS中，一旦模型成功地输入，就可以像在ANSYS中创建的模型那样对这个模型进行网格剖分了。

2.8.2 用IGES文件进行工作

IGES是一种被普遍接受的中间标准格式，用来在不同的CAD和CAE系统之间交换几何模型，ANSYS的IGES输入能力在工业界是最强的。由于过滤器可以输入部分文件，所以至少可以输入模型的一部分。也可以输入若干个文件到同一个模型，但必须对这些文件使用相同的输入选项。

对于输入IGES文件，ANSYS提供如下两种选项：

（1）SMOOTH选项

该选项调用标准的ANSYS几何数据库。SMOOTH选项没有自动生成体的能力，并且通过该转换器输入的模型将需要一些手工的修补，必须使用标准的PREP7几何工具来修补模型。通过这个转换器输入的模型不能使用增强的拓扑或几何修补工具。

（2）FACETED选项

该选项调用增强的几何数据库。在大多数的情况下，应当选择这个选项。如果可能的话，这个选项可以在不必干预的情况下进行IGES文件的转换。转换包括自动合并和生成体，为模型划分网格做准备。如果FACETED选项在转换IGES文件时遇到问题，ANSYS会提示并激活一组增强的拓扑和几何工具，这些工具是专门为交互式修改输入模型而设计的。对于大的、复杂的几何模型不推荐使用该选项。

应该确保在输入或生成模型之前设置输入选项，否则一旦模型输入或生成，就不能改变这些选项。如果必须改变选项，应首先利用/CLEAR命令清除当前数据库，设置正确的选项，重新输入或生成模型。改变输入选项将导致无法分辨的几何模型，生成错误的数据资料。

2.8.3 把常用的CAD模型数据导入ANSYS

选择菜单Utility Menu→File→Import，弹出导入CAD模型数据菜单，如图2-4所示，除了IGES选项之外，其余选项都是常用CAD软件的文件格式，可以通过该菜单方便地导入所需的模型数据。

图2-4 导入CAD模型数据菜单

2.9 综合实例

实例2-1 直齿圆柱齿轮建模

结果文件——附带光盘“End\Ch2\example2-1”文件夹

动画演示——附带光盘“AVI\实例2-1.avi”

1.问题描述

图2-5所示为一个直齿圆柱齿轮的模型图，其参数为模数 m=6，齿数 Z=28，压力角α=20°，齿顶高系数和顶隙系数均取为标准值，其具体建模过程如下。

图2-5 直齿圆柱齿轮示意图

2.建模过程

（1）定义工作名和工作标题

① 定义工作名：选择菜单Utility Menu→File→Change Jobname，弹出如图2-6所示的对话框，在“[/FILNAM]”文本框中输入“example2-1”，将“New log and error files”后面的复选框选中，使其处于“Yes”状态，单击“OK”按钮，关闭对话框。

图2-6 “定义工作名”对话框

② 定义工作标题：选择菜单Utility Menu→File→Change Tile，弹出如图2-7所示的对话框，在“[/TITLE]”文本框中输入“gear”，单击“OK”按钮，关闭对话框。

图2-7 “定义工作标题”对话框

③ 重新显示：选择菜单Utility Menu→Plot→Replot，上面所定义的工作标题在图形输出窗口中显示出来。

④ 设置优选项：选择菜单Main Menu→Preferences，弹出“Preferences for GUI Filtering”对话框，选中“Structural”复选框，如图2-8所示，单击“OK”按钮，关闭对话框。

图2-8 “优选项设置”对话框

（2）调整图形输出窗口和显示所需工具栏

① 关闭坐标系符号：选择菜单Utility Menu→PlotCtrls→Window Controls→Window Options，弹出“Window Options”对话框，在“Location of triad”后面的下拉菜单中选择“Not shown”选项，此时，“Window Options”对话框变成如图2-9所示，单击“OK”按钮，关闭对话框。

图2-9 “窗口选项”对话框

② 显示工作平面：选择菜单Utility Menu→WorkPlane→Display Working Plane，使Display Working Plane菜单项前出现对号，在图形输出窗口显示工作平面。

③ 打开工作平面平移、旋转工具栏：选择菜单Utility Menu→WorkPlane →Offset WP by Increments，在图形输出窗口显示如所示的“Offset WP”工具栏，通过它可以完成工作平面的平移和旋转操作。

（3）生成齿轮面

① 显示关键点编号：选择菜单Utility Menu→PlotCtrls→Numbering，弹出“Plot Numbering Controls”对话框，选中“Keypoint Numbers”后的复选框，此时，“Plot Numbering Controls”对话框变成如图2-10所示，复选框由“Off”状态变成“On”状态，此时，即可在图形输出窗口显示关键点编号，单击“OK”按钮，关闭对话框。

图2-10 “显示编号控制”对话框

② 生成关键点：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→In Active CS，弹出“Create Keypoints In Active Coordinate System”对话框，在其中输入数据，如图2-11所示，其中“Keypoint Number”为关键点的编号，“X，Y，Z Location in active CS”为相应关键点的坐标值，单击“Apply”按钮确认创建第一个关键点，采取同样的方法创建另外10个关键点，这11个关键点的编号及坐标值如下：

图2-11 “创建关键点”对话框

1（5.43，76.31，0）2（5.53，77.81，0）3（5.59，79.31，0）4（5.41，80.82，0）

5（5.11，82.34，0）6（4.69，83.87，0）7（4.21，85.39，0）8（3.62，86.92，0）

9（2.93，88.45，0）10（2.21，89.97，0）11（0，90，0）

生成的结果如图2-12所示。

图2-12 关键点结果图

③ 生成样条曲线：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→Splines→Spline thru KPs，弹出一个拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中依次选取编号为“1，2，3，4，5，6，7，8，9，10”的关键点，单击“OK”按钮，生成的结果如图2-13所示，此样条曲线就是轮齿的轮廓线。选择菜单Utility Menu→Plot→Multi-Plots，可将关键点和刚生成的样条曲线全部显示出来。

图2-13 样条曲线结果图

④ 镜像生成另一条轮廓线：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Reflect→Lines，弹出一个拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中选取样条曲线，单击“OK”按钮，接着弹出如图2-14所示的对话框，单击“OK”按钮，接受其默认设置，生成的结果如图2-15所示。

图2-14 “镜像线控制”对话框

图2-15 镜像结果图

⑤ 生成齿顶圆的圆弧：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→Arcs→Through 3 KPs，弹出一个拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中按顺序依次选取编号为“10，13，11”的关键点，单击“OK”按钮，生成的结果如图2-16所示。

图2-16 轮齿轮廓线结果图

⑥ 输入参数：选择菜单Utility Menu→Parameters→Scalar Parameters，弹出“Scalar Parameters”对话框，在“Selection”栏中输入“a=360/28”，单击“Accept”按钮输入，此时，结果如图2-17所示，单击“Close”按钮，关闭对话框。

图2-17 “输入参数”对话框

⑦ 生成一个圆环面：选择Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Circle→Partial Annulus，弹出“Part Annular Circ Area”对话框，输入数据如图2-18所示，单击“OK”按钮，生成的结果如图2-19所示。

图2-18 “创建圆环面”对话框

图2-19 圆环面结果图

⑧ 由关键点生成面：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Arbitrary→Through KPs，出现一个拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中依次选取编号为“1，10，13，12”的关键点，单击“OK”按钮，生成的结果如图2-20所示。

图2-20 轮齿外形图

⑨ 面相加操作：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Add→Areas，弹出一个拾取对话框，单击“Pick All”按钮。

⑩ 改变当前坐标系为柱坐标系：选择菜单Utility Menu→WorkPlane→Change Active CS to→Global Cylindrical。

隐藏关键点编号：选择菜单Utility Menu→PlotCtrls→Numbering，弹出“Plot Numbering Controls”对话框，取消选中“Keypoint Numbers”后的复选框，单击“OK”按钮关闭对话框。

生成整个齿圈：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Copy→Areas，弹出一个拾取对话框，单击“Pick All”按钮，又弹出“Copy Areas”对话框，输入数据如图2-21所示，单击“OK”按钮，生成的结果如图2-22所示。

图2-21 “复制面”对话框

图2-22 复制面结果图

面相加操作：选择Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Add→Areas，弹出一个拾取对话框，单击“Pick All”按钮。

（4）生成齿圈体

① 显示线：选择菜单Utility Menu→Plot→Lines。

② 把内圈的线进行合并：Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Add→Lines，弹出一个拾取对话框，如图2-23所示，选中“Circle”单选钮，在图形输出窗口以总体坐标原点为圆心选中内圈所有线条，选中“Unpick”单选钮（单击鼠标右键可在“Pick”和“Unpick”单选钮间切换），同时选中“Single”单选钮，如图2-24所示，取消选中任意一条线（线不能是封闭的），单击“OK”按钮，弹出“Add Lines”对话框，单击“OK”按钮，接受其默认设置。

图2-23 “选择线”对话框

图2-24 “取消选择线”对话框

③ 合并齿底圆弧线：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Add→Lines，弹出一个拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中选择编号为“1，225”的线条，按“OK”键，弹出“Add Lines”对话框，按“Apply”键，接受其默认设置，对另外的27对线条重复上述过程，最后的结果如图2-25所示。

图2-25 合并结果图

④ 改变当前坐标系为笛卡儿坐标系：选择菜单Utility Menu→WorkPlane→Change Active CS to→Global Cartesian。

⑤ 把面拉伸成实体：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Extrude→Areas→Along Normal，弹出一个拾取对话框，用鼠标选取齿圈面，单击“OK”按钮，又弹出“Extrude Area along Normal”对话框，输入数据，如图2-26所示，单击“OK”按钮，选择动态按钮调整模型，得到的结果如图2-27所示。

图2-26 “拉伸”对话框

图2-27 拉伸结果图

（5）生成齿轮心部

① 平移工作平面：在“Offset WP”中的“X，Y，Z Offset”下面的输入框中输入“0，0，−5”，单击“Apply”按钮确认。

② 生成空心圆柱：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cylinder→Hollow Cylinder，弹出“Hollow Cylinder”对话框，在其中输入数据，如图2-28所示，单击“OK”按钮，确认输入。

图2-28 “创建空心圆柱”对话框

③ 体相加操作：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Add→Volumes，弹出拾取对话框，单击“Pick All”按钮，生成的结果如图2-29所示。

图2-29 相加操作结果图

④ 在实体模型上生成第二个空心圆柱体：和生成第一个空心圆柱体一样，选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cylinder→Hollow Cylinder，弹出“Hollow Cylinder”对话框，在其中输入数据“Rad-1=25，Rad-2=65，Depth=20”，单击“OK”按钮，确认输入。

⑤ 平移工作平面：在“Offset WP”中的“X，Y，Z Offset”下面的输入框中输入“0，0，55”，单击“Apply”按钮确认。

⑥ 在实体模型上生成第三个空心圆柱体：这个空心圆柱体和第二个相同，将在后面的体相减操作中被切除，选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cylinder→Hollow Cylinder，弹出“Hollow Cylinder”对话框，在其中输入数据“Rad-1=25，Rad-2=65，Depth=−20”，单击“OK”按钮，确认输入。

⑦ 体相减操作：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Subtract→Volumes，弹出拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中选取编号为“V3”的体素，单击“OK”按钮，又弹出第二个拾取对话框，用鼠标拾取编号为“V1，V2”的体素，单击“OK”按钮，生成的结果如图2-30所示。

图2-30 相减操作结果图

（6）在齿轮上打孔

① 平移工作平面：在“Offset WP”中的“X，Y，Z Offset”下面的输入框中输入“45，0，−20”，单击“Apply”按钮确认。

② 生成实心圆柱：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cylinder→Solid Cylinder，弹出“Solid Cylinder”对话框，在其中输入数据，如图2-31所示，单击“OK”按钮，确认输入，选择菜单Utility Menu→Plot→Replot，重绘模型，结果如图2-32所示。

图2-31 “创建实心圆柱”对话框

图2-32 创建实心圆柱结果图

③ 改变当前坐标系为柱坐标系：选择菜单Utility Menu→WorkPlane→Change Active CS to→Global Cylindrical。

④ 复制圆柱体：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Copy→Volumes，弹出拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口选取编号为“V1”的体素，单击“OK”按钮，又弹出“Copy Volumes”对话框，输入参数，如图2-33所示，单击“OK”按钮，选择菜单Utility Menu→Plot→Replot，重绘模型，生成的结果如图2-34所示。

图2-33 “复制体控制”对话框

图2-34 复制体结果图

⑤ 体相减操作：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Subtract→Volumes，弹出一个拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中选取编号为“V4”的体素，单击“OK”按钮，又弹出第二个拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中选取编号为“V1，V2，V3，V5，V6，V7”的体素，单击“OK”按钮，确认输入。选择菜单Utility Menu→Plot→Replot重绘模型，减去体后的模型在图形输出窗口里，如图2-35所示。

图2-35 打孔后的结果图

⑥ 改变当前坐标系为笛卡儿坐标系：选择菜单Utility Menu→WorkPlane→Change Active CS to→Global Cartesian。

（7）开键槽

① 平移工作平面：在“Offset WP”中的“X，Y，Z Offset”下面的输入框中输入“−45，0，20”，单击“Apply”按钮确认。

② 生成长方体：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Block→By dimensions，弹出 “Create Block by Dimensions”对话框，在其中输入数据，如图2-36所示，单击“OK”按钮，确认输入，生成的结果如图2-37所示。

图2-36 “创建长方体”对话框

图2-37 生成长方体的结果图

③ 体相减操作：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Subtract→Volumes，弹出一个拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中选取编号为“V8”的体素，单击“OK”按钮，又弹出第二个拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中选取编号为“V1”的体素，单击“OK”按钮，确认输入。选择菜单Utility Menu→Plot→Replot重绘模型，减去体后的模型在图形输出窗口里，如图2-38所示。

图2-38 齿轮模型最终结果图

④ 保存模型：单击工具条上的“SAVE_DB”按钮，模型以前面所定义的工作名保存在工作目录中。

⑤ 退出ANSYS：选择菜单Utility Menu→File→Exit，在弹出的“Exit from ANSYS”对话框中选中“Quit-No Save！”选项，如所图2-39示，单击“OK”按钮，关闭对话框并退出ANSYS。

图2-39 “退出”对话框

实例2-2 轴承座建模

结果文件——附带光盘“End\Ch2\ example 2-2”文件夹

动画演示——附带光盘“AVI\实例2-2.avi”

1.问题描述

图2-40和图2-41所示为轴承座的模型及尺寸，下面是其具体的建模过程。

图2-40 轴承座尺寸示意图1

图2-41 轴承座尺寸示意图2

2.建模过程

（1）定义工作名和工作标题

① 定义工作名：选择菜单Utility Menu→File→Change Jobname，弹出如图2-42所示的对话框，在“[/FILNAM]”文本框中输入“example2-2”，将“New log and error files”后面的复选框选中，使其处于“Yes”状态，单击“OK”按钮，关闭对话框。

图2-42 “定义工作名”对话框

② 定义工作标题：选择菜单Utility Menu→File→Change Tile，弹出如图2-43所示的对话框，在“[/TITLE]”文本框中输入“supporter”，单击“OK”按钮，关闭对话框。

图2-43 “定义工作标题”对话框

③ 重新显示：选择菜单Utility Menu→Plot→Replot，上面所定义的工作标题在图形输出窗口中显示出来。

④ 设置优选项：选择菜单Main Menu→Preferences，弹出“Preferences for GUI Filtering”对话框，选中“Structural”复选框，单击“OK”按钮，关闭对话框。

（2）调整图形输出窗口和显示所需工具栏

① 关闭坐标系符号：选择菜单Utility Menu→PlotCtrls→Window Controls→Window Options，弹出“Window Options”对话框，在“Location of triad”后面的下拉菜单中选择“Not shown”选项，单击“OK”按钮，关闭对话框。

② 显示工作平面：选择菜单Utility Menu→WorkPlane→Display Working Plane，使Display Working Plane菜单项前出现对号，在图形输出窗口显示工作平面。

③ 打开工作平面平移、旋转工具栏：选择菜单Utility Menu→WorkPlane →Offset WP by Increments，在图形输出窗口显示“Offset WP”工具栏，通过它可以完成工作平面的平移和旋转操作。

（3）轴承座底板建模

① 生成轴承座底板：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Block→By dimensions，弹出“Create Block by Dimensions”对话框，在其中输入数据，如图2-44所示，单击“OK”按钮，确认输入，选择动态按钮，调整模型结果如图2-45所示。

图2-44 “创建底板”对话框

图2-45 底板结果图

② 平移工作平面：在“Offset WP”中的“X，Y，Z Offset”下面的输入框中输入“0，0，200”，单击“Apply”按钮确认。

③ 生成被切除的长方体：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Block→By dimensions，弹出“Create Block by Dimensions”对话框，在其中输入数据，如图2-46所示，单击“OK”按钮，确认输入。选择菜单Utility Menu→Plot→Replot重绘模型。

图2-46 “创建被切除的长方体”对话框

④ 体相减操作：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Subtract→Volumes，弹出一个拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中选取编号为“V1”的体素，单击“OK”按钮，又弹出第二个拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中选取编号为“V2”的体素，单击“OK”按钮，关闭对话框。选择菜单Utility Menu→Plot→Replot重绘模型，删除体后的结果如图2-47所示。

图2-47 相减结果图

⑤ 面倒角操作1：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Area Fillet，弹出一个拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中分别选取编号为“A1，A15”的面，单击“OK”按钮，弹出如图2-48所示的“Area Fillet”对话框，在“Fillet Radius”后面文本框中输入半径“30”，单击“Apply”按钮，再次出现拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中分别选取编号为“A2，A5”的面，单击“OK”按钮，再次弹出如图2-48所示的对话框，单击“OK”按钮，接受其默认设置，最后的结果如图2-49所示。

图2-48 “面倒角”对话框

图2-49 面倒角结果图

⑥ 面倒角操作2：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Area Fillet，弹出一个拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中分别选取编号为“A3，A16”的面，单击“OK”按钮，在“Fillet Radius”后面文本框中输入半径“20”，单击“Apply”按钮，再次出现拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中分别选取编号为“A1，A15”的面，单击“OK”按钮，再次弹出“Area Fillet”对话框，单击“OK”按钮，接受其默认设置。

⑦ 用倒角面分割底板：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Divide→Volume by Area，出现一个拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中选取编号为“V3”的体，单击“OK”按钮，又出现第二个拾取对话框，此时，用鼠标在图形输出窗口中分别选取编号为“A4，A5，A9，A16”的面，然后单击拾取对话框的“OK”按钮，关闭对话框。

⑧ 删除体操作：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Delete→Volume and below，出现一个拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中分别选取编号为“V1，V2，V4，V5”的体，单击“OK”按钮，关闭对话框。选择菜单Utility Menu→Plot→Replot重绘模型，删除体后的结果如图2-50所示。

图2-50 删除体后的结果图

⑨ 把工作平面复原：选择菜单Utility Menu→WorkPlane→Align WP with→Global Cartesian，使工作平面坐标系与总体笛卡儿坐标系完全重合。

⑩ 平移工作平面：在“Offset WP”中的“X，Y，Z Offset”下面的输入框中输入“0，110，40”，单击“Apply”按钮确认。

旋转工作平面：在“Offset WP”中的“XY，YZ，ZX Angles”下面的输入框中输入“0，0，90”，单击“Apply”按钮确认。

生成第一个圆柱体：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cylinder→Solid Cylinder，弹出“Solid Cylinder”对话框，在其中输入数据，如图2-51所示，单击“OK”按钮，确认输入。

图2-51 “创建实心圆柱体”对话框

平移工作平面：在“Offset WP”中的“X，Y，Z Offset”下面的输入框中输入“−320”，单击“Apply”按钮确认。

生成第二个圆柱体：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cylinder→Solid Cylinder，弹出“Solid Cylinder”对话框，在其中输入数据，如图2-51所示，单击“OK”按钮，确认输入。选择菜单Utility Menu→Plot→Replot重绘模型，最后的结果如图2-52所示。

图2-52 生成圆柱体结果图

体相减操作：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Subtract→Volumes，弹出一个拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中选取编号为“V6”的体素，单击“OK”按钮，又弹出第二个拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中选取编号为“V1，V2”的体素，单击“OK”按钮，确认输入。选择菜单Utility Menu→Plot→Replot重绘模型，减去体后的模型在图形输出窗口里，如图2-53所示。

图2-53 相减结果图

（4）建立支撑板

① 把工作平面复原：选择菜单Utility Menu→WorkPlane→Align WP with→Global Cartesian，使工作平面坐标系与总体笛卡儿坐标系完全重合。

② 平移工作平面：在“Offset WP”中的“X，Y，Z Offset”下面的输入框中输入“40，0，200”，单击“Apply”按钮确认。

③ 生成第一块支撑板：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Block→By dimensions，弹出“Create Block by Dimensions”对话框，在其中输入数据，如图2-54所示，单击“OK”按钮，确认输入，生成的结果如图2-55所示。

图2-54 “创建支撑板”对话框1

图2-55 支撑板结果图1

④ 生成第二块支撑板：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Block→By dimensions，弹出“Create Block by Dimensions”对话框，在其中输入数据，如图2-56所示，单击“OK”按钮，确认输入，生成的结果如图2-57所示。

图2-56 “创建支撑板”对话框2

图2-57 支撑板结果图2

⑤ 体相加操作：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Addt→Volumes，弹出拾取对话框，单击“Pick All”按钮。

（5）建立支撑圆柱

① 平移工作平面：在“Offset WP”中的“X，Y，Z Offset”下面的输入框中输入“200”，按“Apply”按钮确认。

② 旋转工作平面：在“Offset WP”中的“XY，YZ，ZX Angles”下面的输入框中输入“0，−90”，单击“Apply”按钮确认。

③ 生成空心圆柱：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cylinder → By Dimensions，弹 出“Create Cylinder by Dimensions”对话框，在其中输入数据，如图2-58所示，单击“OK”按钮，确认输入，结果如图2-59所示。

图2-58 “通过尺寸创建空心圆柱体”对话框

图2-59 创建空心圆柱体结果图

④ 体搭接操作：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Overlap→Volumes，弹出拾取对话框，单击“Pick All”按钮。

⑤ 删除空心圆柱内部的体：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Delete→Volume and below，出现一个拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中分别选取编号为“V2”的体，单击“OK”按钮。选择菜单Utility Menu→Plot→Replot重绘模型，减去体后的模型在图形输出窗口里，如图2-60所示。

图2-60 删除体后结果图

（6）建立加油凸台

① 平移工作平面：在“Offset WP”中的“X，Y，Z Offset”下面的输入框中输入“85，0，38”，单击“Apply”按钮确认。

② 旋转工作平面：在“Offset WP”中的“XY，YZ，ZX Angles”下面的输入框中输入“0，0，90”，单击“Apply”按钮确认。

③ 生成空心圆柱：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cylinder→Hollow Cylinder，弹出 “Hollow Cylinder”对话框，在其中输入数据，如图2-61所示，单击“OK”按钮，确认输入，结果如图2-62所示。

图2-61 “创建空心圆柱”对话框

图2-62 创建空心圆柱体结果图

④ 体搭接操作：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Overlap→Volumes，弹出拾取对话框，单击“Pick All”按钮。

⑤ 删除空心圆柱内部的体：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Delete→Volume and below，出现一个拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中分别选取编号为“V2，V4”的体，单击“OK”按钮。选择菜单Utility Menu→Plot→Replot重绘模型。

（7）修改支撑板

① 由关键点生成面：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Arbitrary→Through KPs，弹出拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中选取如图2-63所示的四个关键点，注意关键点的选取必须按顺时针或逆时针方向选取，单击拾取对话框的“OK”按钮。

图2-63 选择关键点示意图1

② 显示面：选择菜单Utility Menu→Plot→Areas，，生成的结果如图2-64所示。

图2-64 生成面后的结果图1

③ 由关键点直接生成面：通过动态模式下的鼠标右键调整到模型的另一侧，选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Arbitrary→Through KPs，弹出拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中选取如图2-65所示的四个关键点，单击拾取对话框的“OK”按钮。

图2-65 选择关键点示意图2

④ 显示面：选择菜单Utility Menu→Plot→Areas，生成的结果如图2-66所示。

图2-66 生成面后的结果图2

⑤ 由面将体分开：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Divide→Volume by Area，出现一个拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中选取编号为“V6”的体，单击“OK”按钮，又出现第二个拾取对话框，此时，用鼠标在图形输出窗口中分别选取编号为“A11，A17”的面，然后单击拾取对话框的“OK”按钮。

⑥ 删除体操作：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Delete→Volume and below，出现一个拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中分别选取编号为“V1，V2”的体，单击“OK”按钮。选择菜单Utility Menu→Plot→Replot重绘模型，删除体后的结果如图2-67所示。

图2-67 删除体后的结果图

（8）增加支撑板

① 通过关键点定位工作平面：选择菜单Utility Menu→WorkPlane→Offset WP to→Keypoints，弹出拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中选择如图2-67所标示的关键点，单击“OK”按钮，关闭拾取对话框。

② 生成长方体：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Block→By dimensions，弹出“Create Block by Dimensions”对话框，在其中输入数据，如图2-68所示，单击“OK”按钮，确认输入，生成的结果如图2-69所示。

图2-68 “创建长方体”对话框

图2-69 创建长方体结果图

③ 体搭接操作：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Overlap→Volumes，弹出拾取对话框，单击“Pick All”按钮。

④ 关闭工作平面：选择菜单Utility Menu→WorkPlane→Display Working Plane，使Display Working Plane菜单项前的对号消失，关闭工作平面。

⑤ 由关键点生成面：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Arbitrary→Through KPs，弹出拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中选取如图2-70所示的四个关键点，其关于支撑板中心面对称，单击拾取对话框的“OK”按钮。选择菜单Utility Menu→Plot→Areas，生成的结果如图2-71所示。注意选取过程中借助于工具栏旋转模型，以便于选取。

图2-70 选择关键点示意图3

图2-71 生成面后的结果图3

⑥ 由面将体分开：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Divide→Volume by Area，出现一个拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中选取编号为“V10”的体，单击“OK”按钮，又出现第二个拾取对话框，此时，用鼠标在图形输出窗口中分别选取编号为“A10”的面，然后单击拾取对话框的“OK”按钮。

⑦ 删除体操作：选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Delete→Volume and below，出现一个拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中分别选取编号为“V4”的体，单击“OK”按钮。选择菜单Utility Menu→Plot→Replot重绘模型，删除体后的结果如图2-72所示。

图2-72 最终结果图

⑧ 保存模型：单击工具条上的“SAVE_DB”按钮，模型以前面所定义的工作名保存在工作目录中。

⑨ 退出ANSYS：选择菜单Utility Menu→File→Exit，在弹出的“Exit from ANSYS”对话框中选中“Quit-No Save！”选项，单击“OK”按钮，关闭对话框并退出ANSYS。

实例2-3 导入显示器外壳

起始文件——附带光盘“Start\Ch2\ example 2-3.x_t”文件

结果文件——附带光盘“End\Ch2\ example 2-3”文件夹

动画演示——附带光盘“AVI\实例2-3.avi”

1.问题描述

本实例采用的模型为SolidWorks软件建立。首先在SolidWorks环境下建立显示器后盖模型，然后在SolidWorks中把模型另存为后缀为.x_t格式的文件，本例保存的文件名为example2-3.x_t，接着运行ANSYS导入模型，具体操作过程如下：

2.建模过程

（1）定义工作名和工作标题

① 定义工作名：选择菜单Utility Menu→File→Change Jobname，弹出如图2-73所示的对话框，在“[/FILNAM]”文本框中输入“example2-3”，将“New log and error files”后面的复选框选中，使其处于“Yes”状态，单击“OK”按钮，关闭对话框。

图2-73 “定义工作名”对话框

② 定义工作标题：选择菜单Utility Menu→File→Change Tile，弹出如图2-74所示的对话框，在“[/TITLE]”文本框中输入“back cover”，单击“OK”按钮，关闭对话框。

图2-74 “定义工作标题”对话框

③ 重新显示：选择菜单Utility Menu→Plot→Replot，上面所定义的工作标题在图形输出窗口中显示出来。

④ 设置优选项：选择菜单Main Menu→Preferences，弹出“Preferences for GUI Filtering”对话框，选中“Structural”复选框，单击“OK”按钮，关闭对话框。

（2）把SolidWorks模型输入到ANSYS中

① 导入模型：选择菜单Utility Menu→File→Import→PARA，弹出“ANSYS Connection for Parasolid”对话框，如图2-75所示，选择要导入的文件，本例中要导入的文件为example2-3.x_t，单击“OK”按钮，关闭对话框，被导入的模型如图2-76所示，注意此时的工作标题变为导入文件的路径。

图2-75 “导入模型”对话框

图2-76 导入模型结果图

② 调整模型：选择菜单Utility Menu→Plot→Areas，模型如果不能把面显示出来，这是因为导入的模型是以线框模型显示的，需要更改设置以显示面，选择菜单Utility Menu→PlotCtrls→Style→Solid Model Facets，弹出“Solid Model Facets”对话框，在“Style of area and volume plots”下拉菜单框中选择“Normal Faceting”选项，如图2-77所示，单击“OK”按钮，关闭对话框，选择菜单Utility Menu→Plot→Areas，则模型可以显示出面来如图2-78所示，接着就可以对模型进行各种操作了。

图2-77 “调整模型”对话框

图2-78 调整后的结果图

③ 保存模型：单击工具条上的“SAVE_DB”按钮，模型以前面所定义的工作名保存在工作目录中。

④ 退出ANSYS：选择菜单Utility Menu→File→Exit，在弹出的“Exit from ANSYS”对话框中选中“Quit-No Save！”选项，单击“OK”按钮，关闭对话框并退出ANSYS。

上一章目录下一章