搜索建模與網(wǎng)格劃分指南第五章
2013-06-19 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來(lái)源:仿真在線
作者: 安世亞太 來(lái)源: e-works
關(guān)鍵字: CAE 教程 網(wǎng)格劃分
第五章 實(shí)體建模
5.1實(shí)體建模操作概述
用直接生成的方法構(gòu)造復(fù)雜的有限元模型費(fèi)時(shí)費(fèi)力,使用實(shí)體建模的方法就是要減輕這部分工作量。我們先簡(jiǎn)要地討論一下使用實(shí)體建模和網(wǎng)格劃分操作的功能是怎樣加速有限元分析的建模過(guò)程。
自下向上地模造有限元模型:定義有限元模型頂點(diǎn)的關(guān)鍵點(diǎn)是實(shí)體模型中最低級(jí)的圖元。在構(gòu)造實(shí)體模型時(shí),首先定義關(guān)鍵點(diǎn),再利用這些關(guān)鍵點(diǎn)定義較高級(jí)的實(shí)體圖元(即線、面和體)。這就是所謂的自下向上的建模方法。一定要牢記的是自下向上構(gòu)造的有限元模型是在當(dāng)前激活的坐標(biāo)系內(nèi)定義的。
圖5-1自下向上構(gòu)造模型
自上向下構(gòu)造有限元模型:ANSYS程序允許通過(guò)匯集線、面、體等幾何體素的方法構(gòu)造模型。當(dāng)生成一種體素時(shí),ANSYS程序會(huì)自動(dòng)生成所有從屬于該體素的較低級(jí)圖元。這種一開(kāi)始就從較高級(jí)的實(shí)體圖元構(gòu)造模型的方法就是所謂的自上向下的建模方法。用戶(hù)可以根據(jù)需要自由地組合自下向上和自上向下的建模技術(shù)。注意幾何體素是在工作平面內(nèi)創(chuàng)建的,而自下向上的建模技術(shù)是在激活的坐標(biāo)系上定義的。如果用戶(hù)混合使用這兩種技術(shù),那么應(yīng)該考慮使用CSYS,WP或CSYS,4命令強(qiáng)迫坐標(biāo)系跟隨工作平面變化。
圖5-2自上向下構(gòu)造模型(幾何體素)
注意:建議不要在環(huán)坐標(biāo)系中進(jìn)行實(shí)體建模操作,因?yàn)闀?huì)生成用戶(hù)不想要的面或體。
運(yùn)用布爾運(yùn)算:可以使用求交、相減或其它的布爾運(yùn)算雕塑實(shí)體模型。通過(guò)布爾運(yùn)算用戶(hù)可直接用較高級(jí)的圖元生成復(fù)雜的形體。布爾運(yùn)算對(duì)于通過(guò)自下向上或自上向下方法生成的圖元均有效。
圖5-3使用布爾運(yùn)算生成復(fù)雜形體。
拖拉或旋轉(zhuǎn):布爾運(yùn)算盡管很方便,但一般需耗費(fèi)較多的計(jì)算時(shí)間。故在構(gòu)造模型時(shí),如果用拖拉或旋轉(zhuǎn)的方法建模,往往可以節(jié)省計(jì)算時(shí)間,提高效率。
圖5-4拖拉一個(gè)面生成一個(gè)體〔VDRAG〕
移動(dòng)和拷貝實(shí)體模型圖元:一個(gè)復(fù)雜的面或體在模型中重復(fù)出現(xiàn)時(shí)僅需要構(gòu)造一次。之后可以移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)或拷貝到所需的地方。用戶(hù)會(huì)發(fā)現(xiàn)在方便之處生成幾何體素再將其移動(dòng)到所需之處,這樣往往比直接改變工作平面生成所需體素更方便。
圖5-5拷貝一個(gè)面
網(wǎng)格劃分:實(shí)體建模的最終目的是為了劃分網(wǎng)格以生成節(jié)點(diǎn)和單元。在完成了實(shí)體建模和建立了單元屬性,網(wǎng)格劃分控制之后,ANSYS程序可以輕松地生成有限元網(wǎng)格?？紤]到要滿足特定的要求,用戶(hù)可以請(qǐng)求映射網(wǎng)格劃分生成全部都是四邊形、三角形或塊單元。
圖5-6自由網(wǎng)格和映射網(wǎng)格
移動(dòng)、拷貝節(jié)點(diǎn)和單元:與直接生成節(jié)點(diǎn)和單元相比,自動(dòng)網(wǎng)格劃分是一個(gè)巨大的進(jìn)步,但自動(dòng)網(wǎng)格劃分需耗費(fèi)較多機(jī)時(shí)。若模型具有重復(fù)性,則可先對(duì)某一部分進(jìn)行網(wǎng)格劃分,再將其拷貝到所需的地方。(一般來(lái)說(shuō),按這種方式拷貝網(wǎng)格將比對(duì)各重復(fù)體素分別進(jìn)行網(wǎng)格劃分來(lái)得快)
圖5-7拷貝已劃分網(wǎng)格的面
實(shí)體模型加載:在ANSYS程序中,載荷一般是加在節(jié)點(diǎn)和單元上的。但采用實(shí)體建模時(shí),對(duì)節(jié)點(diǎn)和單元直接加載不太方便。幸運(yùn)的是,用戶(hù)可以直接在實(shí)體模型上加載,在發(fā)出SOLVE命令求解時(shí),ANSYS程序會(huì)自動(dòng)地將實(shí)體模型上的載荷轉(zhuǎn)換到有限元模型上。
修改模型(清除和刪除):在修改模型時(shí),需要知道實(shí)體模型和有限元模型中圖元的層次關(guān)系。不能刪除依附于較高級(jí)圖元上的低級(jí)圖元。如不能刪除已劃分了網(wǎng)格的體,也不能刪除依附于面上的線等。若一個(gè)實(shí)體已加了載荷,刪除或修改該實(shí)體,附加在該實(shí)體上的載荷也將從數(shù)據(jù)庫(kù)中刪除。圖元間的層次關(guān)系如下:
最高級(jí)圖元: 單元(包括單元載荷)
節(jié)點(diǎn)(包括節(jié)點(diǎn)載荷)
實(shí)體(包括實(shí)體載荷)
面(包括面載荷)
線(包括線載荷)
最低級(jí)圖元: 關(guān)鍵點(diǎn)(包括點(diǎn)載荷)
在修改已劃分了網(wǎng)格的實(shí)體模型前,首先必須用xCLEAR命令(Main Menu>Proprocessor >Clear)清除該實(shí)體模型上所有的節(jié)點(diǎn)和單元。一旦清除了網(wǎng)格,就可以自上而下地刪除和重新定義圖元以達(dá)到修改模型的目的。清除、刪除和修改模型時(shí),也可用下列方法直接修改關(guān)鍵點(diǎn):
命令:KMODIF
GUI : Main Menu>Preprocessor>Move / Modify>Set of KPs
Main Menu>Preprocessor>Move / Modify>Single KP
用KMODIF自動(dòng)清除并重新定義與此關(guān)鍵點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的所有線、面和體,修改完模型之后,還需對(duì)已清除部分重新劃分網(wǎng)格。
圖5-8修改已劃分網(wǎng)格的實(shí)體模型。
5.2用自下向上的方法建模
無(wú)論是使用自下向上還是自上向下的方法構(gòu)造的實(shí)體模型,均由關(guān)鍵點(diǎn)、線、面和體組成。如圖5-9所示。
圖5-9基本實(shí)體模型圖元。
頂點(diǎn)為關(guān)鍵點(diǎn),邊為線,表面為面而整個(gè)物體內(nèi)部為體。這些圖元的層次關(guān)系是:最高級(jí)的圖元體以面為邊界,面以線為邊界,線則以關(guān)鍵點(diǎn)為端點(diǎn)。
注意:建議不要在環(huán)坐標(biāo)系下進(jìn)行實(shí)體建模操作。因?yàn)榭赡墚a(chǎn)生并非用戶(hù)想要的面或體。
5.2.1關(guān)鍵點(diǎn):
用自下向上的方法構(gòu)造模型時(shí),首先定義最低級(jí)的圖元:關(guān)鍵點(diǎn)。關(guān)鍵點(diǎn)是在當(dāng)前激活的坐標(biāo)系內(nèi)定義的。用戶(hù)不必總是按從低級(jí)到高級(jí)的辦法定義所有的圖元來(lái)生成高級(jí)圖元,可以直接在它們的頂點(diǎn)由關(guān)鍵點(diǎn)來(lái)直接定義面和體。中間的圖元需要時(shí)可自動(dòng)生成。例如,定義一個(gè)長(zhǎng)方體可用八個(gè)角的關(guān)鍵點(diǎn)來(lái)定義,ANSYS程序會(huì)自動(dòng)地生成該長(zhǎng)方體中所有的面和線。
5.2.1.1 定義關(guān)鍵點(diǎn):
ANSYS程序提供了多種定義關(guān)鍵點(diǎn)的方法,包括:
·定義單個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):
命令:K
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Keypoints>In Active CS
Main Menu>Preprocessor>Create>Keypoints>On Working Plane
·在己知線上給定位置定義關(guān)鍵點(diǎn)。
命令:KL
GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Keypoints>On Line
Main Menu>Preprocessor>Create>Keypoints>On Line w/Ratio
5.2.1.2從已有關(guān)鍵點(diǎn)生成關(guān)鍵點(diǎn)
一旦用戶(hù)定義了初始形式的關(guān)鍵點(diǎn),可以利用下列方法產(chǎn)生另外的關(guān)鍵點(diǎn)(許多布爾運(yùn)算命令能生成關(guān)鍵點(diǎn))。
·在已有兩關(guān)鍵點(diǎn)之間生成關(guān)鍵點(diǎn):
命令:KBETW
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Keypoints>KP between KPs
·在兩關(guān)鍵點(diǎn)之間生成關(guān)鍵點(diǎn):
命令:KFILL
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Keypoints>Fill between KPs
·在由三點(diǎn)定義的圓弧的中心生成一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):
命令:KCENTER
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Keypoints>KP at Center
·由一種模式的關(guān)鍵點(diǎn)生成另外的關(guān)鍵點(diǎn):
命令:KGEN
GUI : Main Menu>Preprocessor>Copy>Keypoints
·用KSCALE命令從一給定模式的關(guān)鍵點(diǎn)生成另外的有一定比例模式的關(guān)鍵點(diǎn),在GUI中沒(méi)有與KSCALE相應(yīng)的途徑。
·通過(guò)映像產(chǎn)生關(guān)鍵點(diǎn):
命令:KSYMM
GUI : Main Menu>Preprocessor>Reflect>Keypoints
·將一種模式的關(guān)鍵點(diǎn)轉(zhuǎn)到另外一個(gè)坐標(biāo)系中
命令:KTRAN
GUI : Main Menu>Preprocessor>Move / Modify>Transfer Coord>Keypoints
·給未定義的節(jié)點(diǎn)或關(guān)鍵點(diǎn)定義一個(gè)缺省位置,用SOURCE命令。在GUI中沒(méi)有與SOURCE相應(yīng)的途徑。
·計(jì)算并移動(dòng)一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)到一個(gè)交點(diǎn)上:
命令:KMOVE
GUI : Main Menu>Preprocessor>Move / Modify>To Intersect
·在已有節(jié)點(diǎn)處定義一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):
命令:KNODE
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Keypoints>On Node
5.2.1.3 查看、選擇和刪除關(guān)鍵點(diǎn)。
用戶(hù)可用下列方法操作關(guān)鍵點(diǎn):
·列表顯示已定義的關(guān)鍵點(diǎn):
命令:KLIST
GUI : Utility Menu>List>Keypoints>Coordinates +Attributes
Utility Menu>List>Keypoints>Coordinates only
Utility Menu>List>Keypoints>Hard Points
Utility Menu>List>Picked Entities>Keypoints>Coordinates Only
Utility Menu>List>Picked Entities>Keypoints>Coords +Attributes
·顯示所選關(guān)鍵點(diǎn):
命令:KPLOT
GUI : Utility Menu>Plot>Keypoints
Utility Menu>Plot>Specified Entities>Keypoints
·選擇關(guān)鍵點(diǎn):
命令:KSEL
GUI : Utility Menu>Select>Entities
·刪除未劃分網(wǎng)格的關(guān)鍵點(diǎn):
命令:KDELE
GUI : Main Menu>Preprocessor>Delete>Keypoints
·用戶(hù)如果使用命令/PNUM,KP,1(Utility Menu>PlotCtrls>Numbering)在顯示高級(jí)圖元線、面和體〔LPLOT,APLT和VPLOT〕時(shí)會(huì)顯示依附其上的關(guān)鍵點(diǎn)號(hào)碼。
5.2.1.4 各種關(guān)鍵點(diǎn)命令的使用
ANSYS提供的使用關(guān)鍵點(diǎn)的方法:
·計(jì)算兩關(guān)鍵點(diǎn)之間的距離。
命令:KDIST
GUI : Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Check Geom>KP distances
·修改關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)(即將關(guān)鍵點(diǎn)移動(dòng)到一個(gè)新的位置,使用下列方法。這樣做能自動(dòng)清除與該關(guān)鍵點(diǎn)相連區(qū)域的網(wǎng)格,與該關(guān)鍵點(diǎn)相連所有高級(jí)圖元也需重新定義。(如一個(gè)“自由”的關(guān)鍵點(diǎn),即未與任何線相連,也未劃分網(wǎng)格,則可用K命令重新定義。)
命令:KMODIF
GUI : Main Menu>Preprocessor>Move / Modify>Set of KPs
Main Menu>Preprocessor>Move / Modify>Single KP
5.2.2 硬點(diǎn)
硬點(diǎn)實(shí)際上是一種特殊的關(guān)鍵點(diǎn)。用戶(hù)可利用硬點(diǎn)施加載荷或從模型線和面上的任意點(diǎn)獲得數(shù)據(jù)。硬點(diǎn)不改變模型的幾何形狀和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。大多數(shù)關(guān)鍵點(diǎn)命令如FK、KLIST和KSEL等都適用于硬點(diǎn)。而且硬點(diǎn)有自己的命令集和GUI中的部分。
如果用戶(hù)發(fā)出更新圖元幾何形狀的命令,例如布爾運(yùn)算或簡(jiǎn)化命令,任何與圖元相連的硬點(diǎn)都將被刪去。因此在完成實(shí)體模型之后應(yīng)當(dāng)將所有的硬點(diǎn)加入。如果刪除一個(gè)聯(lián)系著硬點(diǎn)的圖元,硬點(diǎn)會(huì):
·與圖元一起被刪除(如果硬點(diǎn)與其它任何圖元都沒(méi)有關(guān)系)
·與被刪除的圖元分離(如果硬點(diǎn)與另外的圖元相連)
不能用拷貝、移動(dòng)或修改關(guān)鍵點(diǎn)的命令操作硬點(diǎn)。硬點(diǎn)有其自己的命令和GUI控制。當(dāng)使用硬點(diǎn)時(shí)不支持映射網(wǎng)格劃分。
5.2.2.1 定義硬點(diǎn):
可以在現(xiàn)有線或面上定義硬點(diǎn)。在這兩種情況下,用戶(hù)可通過(guò)如下定義硬點(diǎn)在圖元上的位置:
·拾取(不適于從IGES文件中輸入的模型)
·指定比率(只適用于線)
·指定總體X、Y和Z坐標(biāo)
用下列方法生成硬點(diǎn):
·在已有線上定義單個(gè)的硬點(diǎn):
命令:HPTCREATE
GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Keypoints>Hard PT on Line>Hard PT by ratio
Main Menu>Preprocessor>Create>Keypoints>Hard PT on Line>Hard PT by coord
Main Menu>Preprocessor>Create>Keypoints>Hard PT on Line>Hard PT by picki
·在已有面上定義單個(gè)的硬點(diǎn):
命令:HPTCREATE
GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Keypoints>Hard PT on area>Hard PT by ratio
Main Menu>Preprocessor>Create>Keypoints>Hard PT on area>Hard PT by coord
Main Menu>Preprocessor>Create>Keypoints>Hard PT on area>Hard PT by picki
5.2.2.2 選擇硬點(diǎn):
用戶(hù)可以用下列方法選擇硬點(diǎn)或帶有硬點(diǎn)的幾何圖元:
·選擇硬點(diǎn):
命令:KSEL
GUI : Utility Menu>Select>Entities
注意:在選擇圖元對(duì)話框中,選擇同時(shí)包含關(guān)鍵點(diǎn)和硬點(diǎn)的項(xiàng)。
·要選擇線上的硬點(diǎn):
命令:LSEL
GUI : Utility Menu>Select>Entities
注意:在選擇圖元對(duì)話框中,選擇同時(shí)包含線和硬點(diǎn)的項(xiàng)。
·要選擇在面上的硬點(diǎn)。
命令:ASEL
GUI : Utility Menu>Select>Entities
注意:在選擇圖元對(duì)話框中,選擇同時(shí)包含面和硬點(diǎn)的項(xiàng)。
5.2.2.3 查看與刪除硬點(diǎn)
用戶(hù)可以用下列方法查看硬點(diǎn):
·列表硬點(diǎn):
命令:KLIST
GUI : Utility Menu>List>Keypoints>Hard Points
·列表線上的硬點(diǎn):
命令:LLIST
沒(méi)有與此項(xiàng)命令相應(yīng)的GUI途徑。
·列表面上的硬點(diǎn):
命令:ALIST
沒(méi)有與此項(xiàng)命令相應(yīng)的GUI途徑。
·顯示硬點(diǎn):
命令:KPLOT
GUI : Utility Menu>Plot>Keypoints>Hard Points
·刪除硬點(diǎn):
命令:HPTDELETE
GUI : Main Menu>Preprocessor>Delete>Keypoints>Hard Points
5.2.3 線
線主要用于表示物體的邊。象關(guān)鍵點(diǎn)一樣,線是在當(dāng)前激活的坐標(biāo)系內(nèi)定義的。并不總是需要明確地定義所有的線,因?yàn)锳NSYS程序在定義面和體時(shí),會(huì)自動(dòng)地生成相關(guān)的線。只有在生成線單元(如梁)或想通過(guò)線來(lái)定義面時(shí),才需要定義線。
5.2.3.1 定義線
對(duì)已確定需要明確地定義線的情況,可適當(dāng)?shù)剡x用下列方法:
·在兩指定關(guān)鍵點(diǎn)之間生成直線或三次曲線:
命令:L
GUI :Main Menu>Preprocessor>Create>Lines>In Active Coord
·通過(guò)三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)或兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)外加一個(gè)半徑生成一條弧線:
命令:LARC
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Arcs>By End KPs & Rad
Main Menu>Preprocessor>Create>Arcs>Through 3 KPs
·生成一條由若干個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)通過(guò)樣條擬合的三次曲線:
命令:BSPLIN
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Splines>Spline thru KPs
Main Menu>Preprocessor>Create>Splines>Spline thru Locs
Main Menu>Preprocessor>Create>Splines>With Options>Spline thru KPs
Main Menu>Preprocessor>Create>Splines>With Options>Spline thru Locs
·生成圓弧線:
命令:CIRCLE
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Arcs>By Cent & Radius
Main Menu>Preprocessor>Create>Arcs>Full Circle
·生成通過(guò)一系列關(guān)鍵點(diǎn)的多義線。
命令:SPLINE
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Splines>Segmented Spline
Main Menu>Preprocessor>Create>Splines>With Options>Segmented Spline
·生成與一條線成一定角度的一條直線:
命令:LANG
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Lines>At Angle to Line
Main Menu>Preprocessor>Create>Lines>Normal to Line
·生成與已有兩條線成一定角度的線:
命令:L2ANG
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Lines>Angle to 2 Lines
Main Menu>Preprocessor>Create>Lines>Norm to 2 Lines
·生成一條與已有線共終點(diǎn)且相切的線:
命令:LTAN
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Lines>Tangent to Line
·生成一條與兩條線相切的線:
命令:L2TAN
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Lines>Tan to 2 Lines
·生成在一個(gè)面上兩關(guān)鍵點(diǎn)之間最短的線:
命令:LAREA
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Lines>Overlaid on Area
·通過(guò)一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)按一定路徑拖拉生成線:
命令:LDRAG
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Extrude / Sweep>Along Lines
·使一關(guān)鍵點(diǎn)按一條軸旋轉(zhuǎn)生成弧線:
命令:LROTAT
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Extrude / Sweep>About Axis
·在兩相交線之間生成倒角線:
命令:LFILLT
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Line Fillet
對(duì)于生成直線的命令,線的實(shí)際形狀與當(dāng)前激活的坐標(biāo)系有關(guān)。在笛卡爾坐標(biāo)系中如dx/dl、dy/dl、dz/dl均為常量,則生成一條真正的直線。而在柱坐標(biāo)系中當(dāng)dR/dl、dθ/dl、和dz/dl為常量時(shí),如果三個(gè)梯度都非零的話,生成的線則可能是螺旋線。
·不管激活的是何種坐標(biāo)系都生成直線,用下列方法:
命令:LSTR
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Lines>Straight Line
5.2.3.2 從已有線生成新線:
可使用下列方法可將已有線拷貝生成另外的線:
·通過(guò)已有線生成新線:
命令:LGEN
GUI : Main Menu>Preprocessor>Copy>Lines
Main Menu>Preprocessor>Move / Modify>Lines
·從已有線對(duì)稱(chēng)映像生成新線:
命令:LSYMM
GUI : Main Menu>Preprocessor>Reflect>Lines
·將已有線轉(zhuǎn)到另一個(gè)坐標(biāo)系:
命令:LTRAN
GUI : Main Menu>Preprocessor>Move / Modify>Transfer Coord>Lines
5.2.3.3 修改線:
通過(guò)L命令可用于修改線或用下列方法:
·將一條線分成更小的線段:
命令:LDIV
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Divide>Line into 2 Ln"s
Main Menu>Preprocessor>Operate>Divide>Line into N Ln"s
Main Menu>Preprocessor>Operate>Divide>Lines w/ Options
·將一條線與另一條線合并:
命令:LCOMB
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Add>Lines
·將線的一端延長(zhǎng):
命令:LEXTND
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Extend Line
5.2.3.4 查看和刪除線
用戶(hù)可以用下列方法查看和刪除線:
·線列表:
命令:LLIST
GUI : Utility Menu>List>Lines
Utility Menu>List>Picked Entities>Lines
·顯示線:
命令:LPLOT
GUI : Utility Menu>Plot>Lines
Utility Menu>Plot>Specified Entities>Lines
·選擇線
命令:LSEL
GUI : Utility Menu>Select>Entities
·刪除線
命令:LDELE
GUI : Main Menu>Preprocessor>Delete>Line and Below
Main Menu>Preprocessor>Delete>Lines Only
如果已鍵入的/PNUM,Line,1命令(GUI途徑menu path Utility Menu>PlotCtrls> Numbering),用APLOT和VPLOT命令顯示面和體時(shí),同時(shí)標(biāo)出線號(hào)。
5.2.3.5 對(duì)線的說(shuō)明
當(dāng)使用線時(shí)應(yīng)記住下列要點(diǎn):
·只有未依附于面且未劃分網(wǎng)格的線才可重新定義、修改或刪除。(LDIV、LCOMB和LFILLT命令例外,這三條命令可用來(lái)修改未劃分網(wǎng)格的線,若其依附于面或體,這些線將與相應(yīng)的面和體一同修改。)
·有些幾何體素和布爾運(yùn)算也可生成或修改線。
5.2.4 面:
平面可以表示二維實(shí)體(如平板或軸對(duì)稱(chēng)實(shí)體)。曲面和平面都可表示三維的面,如殼,三維實(shí)體的面等。用到面單元或由面生成體時(shí),才需定義面。生成面的命令也將自動(dòng)地生成依附于該面的線和關(guān)鍵點(diǎn);同樣,面也可在定義體時(shí)自動(dòng)生成。
5.2.4.1 定義面:
明確的定義一個(gè)面,可適當(dāng)選用下列命令:
·通過(guò)頂點(diǎn)定義一個(gè)面(即通過(guò)關(guān)鍵點(diǎn)):
命令:A
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Arbitrary>Through KPs
·通過(guò)其邊界線定義一個(gè)面(即通過(guò)一系列線定義周邊):
命令:AL
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Arbitrary>By Lines
·沿一定路徑掃掠一條線生成面:
命令:ADRAG
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Extrude / Sweep>Along Lines
·沿一軸旋轉(zhuǎn)一條線生成面:
命令:AROTAT
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Extrude / Sweep>About Axis
·在兩面之間生成一個(gè)倒角面:
命令:AFILLT
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Area Fillet
用戶(hù)用此命令遇到了基本的布爾運(yùn)算疑難時(shí),可用旋轉(zhuǎn)或延伸操作(VROTAT或VTEXT命令)來(lái)完成相同的操作,參見(jiàn)§5.10.2中的詳細(xì)內(nèi)容。
·通過(guò)引導(dǎo)線由蒙皮生成光滑曲面:
命令:ASKIN
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Arbitrary>By Skinning
·通過(guò)偏移一個(gè)已有面生成面(這種偏移面與汽球充氣和放氣的情景很類(lèi)似):
命令:AOFFST
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Arbitrary>By Offset
若需生成的偏移面曲率半徑大于或等于最小許可曲率半徑時(shí),這個(gè)操作失敗,用戶(hù)將收到一個(gè)警告信息。
圖5-10為執(zhí)行AROTAT、ADRAG、AFILLT、ASKIN、及AOFFST命令操作的例子。
圖5─10 命令操作
5.2.4.2 通過(guò)已有面生成面:
利用下列方法可將已有面拷貝而生成另外的面:
·通過(guò)已有面生成另外的面:
命令:AGEN
GUI : Main Menu>Preprocessor>Copy>Areas
Main Menu>Preprocessor>Move / Modify>Areas
·通過(guò)對(duì)稱(chēng)映像一個(gè)面生成面:
命令:ARSYM
GUI : Main Menu>Preprocessor>Reflect>Areas
·將一個(gè)面轉(zhuǎn)移到另一個(gè)坐標(biāo)系中去:
命令:ATRAN
GUI : Main Menu>Preprocessor>Move / Modify>Transfer Coord>Areas
·拷貝面的一部分:
命令:ASUB
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Arbitrary>Overlaid on Area
5.2.4.3 查看、選擇和刪除面
可用下列方法進(jìn)行面的操作:
·對(duì)已定義的面列表:
命令:ALIST
GUI : Utility Menu>List>Areas
Utility Menu>List>Picked Entities>Areas
·顯示面:
命令:APLOT
GUI : Utility Menu>Plot>Areas
Utility Menu>Plot>Specified Entities>Areas
·選擇面:
命令:ASEL
GUI : Utility Menu>Select>Entities
·刪除未劃分網(wǎng)格的面:
命令:ADELE
GUI : Main Menu>Preprocessor>Delete>Area and Below
Main Menu>Preprocessor>Delete>Areas Only
如果鍵入了適當(dāng)?shù)?B>/PNUM,AREA,1(Utility Menu>PlotCtrls>Numbering)命令,用VPLOT命令顯示體時(shí),同時(shí)會(huì)標(biāo)出面號(hào)。
需要解釋面列表ALIST命令的兩個(gè)特點(diǎn)。若已執(zhí)行了ASUM命令(GUI途徑Main Menu>Preprocessor>Operate>Calc Geom Items),則在面列表〔ALIST〕時(shí),實(shí)體圖元面內(nèi)的所有封閉線段構(gòu)成的拓?fù)湟饬x上的面也將列表顯示出來(lái)。而且一圈圈的數(shù)字表示定義面邊界的封閉線段,參見(jiàn)圖5-11。
圖5-11封閉線段圍成一個(gè)面
5.2.4.4面中應(yīng)注意的問(wèn)題。
當(dāng)遇到面的問(wèn)題時(shí)應(yīng)注意:
·只有未進(jìn)行網(wǎng)格劃分且不屬于某個(gè)體的面才能被重新定義或刪除。
·某些幾何體素和布爾運(yùn)算也可生成或修改面。
5.2.5 體
體用于描述三維實(shí)體,僅當(dāng)需要用體單元的才必須建立體。生成體的命令自動(dòng)生成低級(jí)的圖元。
5.2.5.1 定義體
利用下列方法定義體:
·通過(guò)頂點(diǎn)定義體(即用關(guān)鍵點(diǎn)):
命令:V
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Arbitrary>Through KPs
·通過(guò)邊界定義體(即用一系列面定義體):
命令:VA
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Arbitrary>By Areas
·將面沿某個(gè)路徑掃掠生成體:
命令:VDRAG
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Extrude / Sweep>Along Lines
·將面沿某個(gè)軸旋轉(zhuǎn)生成體:
命令:VROTAT
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Extrude / Sweep>About Axis
·將面沿其垂直正方向偏移生成體(見(jiàn)圖5-12):
命令:VOFFST
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Extrude / Sweep>Along Normal
·在激活坐標(biāo)系下對(duì)面進(jìn)行拉延和縮放來(lái)生成體(見(jiàn)圖5-12):
命令:VEXT
 |
圖5─12 命令操作
5.2.5.2 延伸生成體須知
當(dāng)延伸體時(shí)應(yīng)注意:
·當(dāng)用VROTAT、VEXT、VST或VDRAG命令延伸已劃分了網(wǎng)格的面(或?qū)儆谝灰褎澐至司W(wǎng)格的體)生成的體,網(wǎng)格即作為生成體的網(wǎng)格劃分依據(jù)(見(jiàn)圖5-13)。(將這些命令與VSWEEP命令對(duì)比,VSWEEP命令在5.2.5.3中論述)。
如果用戶(hù)對(duì)延伸生成網(wǎng)格感興趣,可按以下步驟:
1、對(duì)待延伸、拖拉、偏移或旋轉(zhuǎn)(用MESH200單元)的面進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
2、選擇合適的三維單元類(lèi)型〔ET〕(與MESH200單元的形狀和節(jié)點(diǎn)數(shù)相匹配)。激活選擇對(duì)話框〔TYPE〕。
3、指定在延伸、旋轉(zhuǎn)或偏移方向想要?jiǎng)澐值膯卧獢?shù)(ESIZE命令中的NDIV項(xiàng))。若用VDRAG命令,需指定拖拉路線上劃分的單元數(shù)(LESIZE或ESIZE,NDIV)
4、鍵入VROTAT、VEXT、VOFFST或VDRAG命令。
·銜接面〔ACCAT〕或有銜接線〔LCCAT〕的面不能進(jìn)行延伸,可以跳過(guò)銜接線的限制首先對(duì)面進(jìn)行網(wǎng)格劃分,然后刪除銜接線,最后延伸面成為劃分了網(wǎng)格的體。
· 如果單元的屬性是通過(guò)AATT命令與面相聯(lián)系的,通過(guò)VPRAG,VEXT,VOFFST或VROTAT命令操作生成的相對(duì)面也有相同的屬性(如,樣本面的單元屬性會(huì)拷貝到相對(duì)的面上去)。注意只有與某面相對(duì)的面才與該面有相同的屬性;與該面相鄰的面則沒(méi)有。
·利用下列命令從二維模型生成劃分好網(wǎng)格的體將更容易:
命令:EXTOPT
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Extrude / Sweep>Elem Ext Opts
EXTOPT控制功能與用VEXT,VROTAT、VOFFST、VDRAG及VSWEEP命令由面單元生成體單元相關(guān)。這可使面單元的材料屬性、實(shí)常數(shù)屬性及單元坐標(biāo)系屬性與生成的體單元一致(除了下面注明的VSWEEP命令外)。
EXTOPT控制選項(xiàng)包括如下:
·當(dāng)使用VEXT、VROTAT、VOFFST或VDRAG命令時(shí),可以設(shè)置控制面單元的材料屬性、實(shí)常數(shù)屬性和單元坐標(biāo)系屬性與劃分網(wǎng)格的體單元的一致(當(dāng)用VSWEEP命令時(shí),因?yàn)轶w已存在,用VATT命令在掃掠之前指定屬性)。
·當(dāng)使用VEXT,VROTAT,VOFFST或VDRAG命令時(shí),可以設(shè)置控制將樣本面單元遺留的特殊屬性(材料、實(shí)常數(shù)或單元坐標(biāo)系)給已生成的體單元,或者可以用當(dāng)前的MAT,REAL和ESYS命令給已生成的體單元設(shè)置特殊的屬性(材料、實(shí)常數(shù)或單元坐標(biāo)系)。
·可以在體生成的方向設(shè)定單元分割數(shù)及間隔比率。
·當(dāng)使用VEXT,VROTAT,VOFFST或VDRAG命令時(shí),可以設(shè)置當(dāng)生成了體之后清除樣本面網(wǎng)格的控制。(當(dāng)使用VSWEEP命令時(shí),如果選擇了,樣本(源)、目標(biāo)及側(cè)面網(wǎng)格就會(huì)在體掃掠完成之后清除。)
保留樣本面單元的屬性可以節(jié)省用戶(hù)的時(shí)間,否則對(duì)帶有不同屬性的多個(gè)面進(jìn)行三維模型延伸要指定不同的單元屬性。
圖5─13 延伸(或縮放)已劃分網(wǎng)格的面成為劃分網(wǎng)格的體。
5.2.5.3 掃掠體
通過(guò)掃掠相鄰面的網(wǎng)格使已有未劃分網(wǎng)格的體填充單元:
命令:VSWEEP
GUI : Main Menu>Preprocessor>-Meshing-Mesh>-Volumes-Sweep
當(dāng)使用VROTAT、VEXT、VOFFST和VDRAG命令延伸一已劃分網(wǎng)格的面成為一個(gè)劃分了網(wǎng)格的體時(shí),ANSYS會(huì)同時(shí)生成體和體的網(wǎng)格。相反,可對(duì)一個(gè)已有未分網(wǎng)格的體使用VSWEEP命令。因此對(duì)于輸入從CAD系統(tǒng)中創(chuàng)建的實(shí)體模型VSWEEP命令顯得特別有用。
對(duì)于體掃掠的詳細(xì)信息,可見(jiàn)本手冊(cè)中§7.5.5,對(duì)VSWEEP命令的描述詳見(jiàn)《ANSYS Commands Reference》。
5.2.5.4 從已有體生成體
從已有體生成另外的體,使用如下命令:
·由一種模式的體生成另外的體:
命令:VGEN
GUI : Main Menu>Preprocessor>Copy>Volumes
Main Menu>Preprocessor>Move / Modify>Volumes
·由一體模型通過(guò)對(duì)稱(chēng)映像生成體:
命令:VSYMM
GUI : Main Menu>Preprocessor>Reflect>Volumes
·將一種模式的體轉(zhuǎn)到另外一坐標(biāo)系:
命令:VTRAN
GUI : Main Menu>Preprocessor>Move / Modify>Transfer Coord>Volumes
5.2.5.5 查看和刪除體:
查看和刪除體:
·體的列表:
命令:VLIST
GUI : Utility Menu>List>Picked Entities>Volumes
Utility Menu>List>Volumes
·顯示體:
命令:VPLOT
GUI : Utility Menu>Plot>Specified Entities>Volumes
Utility Menu>Plot>Volumes
·選擇體:
命令:VSEL
GUI : Utility Menu>Select>Entities
·刪除體:
命令:VDELE
GUI : Main Menu>Preprocessor>Delete>Volume and Below
Main Menu>Preprocessor>Delete>Volumes Onl
體的列表表明體是由許多外殼組成。外殼是體的等效封閉圈——定義一個(gè)連續(xù)封閉邊界的圖元集。
5.2.5.6 關(guān)于體應(yīng)注意的問(wèn)題:
當(dāng)用到體時(shí)應(yīng)注意:
·只有未被劃分網(wǎng)格的體才可以進(jìn)行重新定義或刪除。
·有些幾何體素和布爾運(yùn)算命令可以用來(lái)生成或修改體。
5.2.6 拖拉操作
當(dāng)使用拖拉操作(LDRAG、ADRAG或VDRAG命令)的最好結(jié)果是減小從拖拉路徑平面到待拖拉圖元的距離(圖5-14表示的距離“ d”)。而且圖元的平面應(yīng)當(dāng)盡可能平行于拖拉路徑平面。如果待拖拉的圖元在拖拉路徑平面內(nèi),那么以上兩點(diǎn)都可以滿足,拖拉路徑平面自動(dòng)地定義為與拖拉路徑正交并位于拖拉路徑的起始處。
圖5─14 拖拉操作示意
5.3 用自上向下的方法建模:體素
5.3.1 什么是體素?
幾何體素是可用單個(gè)ANSYS命令來(lái)創(chuàng)建的常用的實(shí)體建模的形狀(如一個(gè)球體或正棱柱)。
因?yàn)轶w素是高級(jí)圖元,可不用首先定義任何關(guān)鍵點(diǎn)而形成,利用體素進(jìn)行模型生成有時(shí)指自上向下建模。(當(dāng)生成一個(gè)體素時(shí),ANSYSY程序會(huì)自動(dòng)生成所有必要的低級(jí)圖元,包括關(guān)鍵點(diǎn))幾何體素是在工作平面內(nèi)生成的。
5.3.2 如何生成面體素
利用下列方法可生成矩形:
·在工作平面上任意位置生成一個(gè)長(zhǎng)方形區(qū)域:
命令:RECTNG
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Rectangle>By Dimensions
·通過(guò)角點(diǎn)生成一個(gè)長(zhǎng)方形區(qū)域:
命令:BLC4
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Rectangle>By 2 Corners
·通過(guò)中心和角點(diǎn)生成一個(gè)長(zhǎng)方形區(qū)域:
命令:BLC5
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Rectangle>By Centr & Cornr
5.3.2.1 生成圓或環(huán)形區(qū)域
利用如下命令可生成圓或部分圓環(huán):
·生成以工作平面原點(diǎn)為圓心的環(huán)形區(qū)域:
命令:PCIRC
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Circle>By Dimensions
·在工作平面的任意位置生成一個(gè)環(huán)形區(qū)域:
命令:CYL4
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Circle>Annulus
Main Menu>Preprocessor>Create>Circle>Partial Annulus
Main Menu>Preprocessor>Create>Circle>Solid Circle
·通過(guò)端點(diǎn)生成一個(gè)環(huán)形區(qū)域:
命令:CYL5
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Circle>By End Points
5.3.2.2 生成正多邊形
利用下列方法生成一個(gè)正多邊形:
·以工作平面的原點(diǎn)為中心生成一個(gè)正多邊形區(qū)域:
命令:RPOLY
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Polygon>By Circumscr Rad
Main Menu>Preprocessor>Create>Polygon>By Inscribed Rad
Main Menu>Preprocessor>Create>Polygon>By Side Length
·在工作平面的任意位置處生成一個(gè)正多邊形區(qū)域:
命令:RPR4
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Polygon>Hexagon
Main Menu>Preprocessor>Create>Polygon>Octagon
Main Menu>Preprocessor>Create>Polygon>Pentagon
Main Menu>Preprocessor>Create>Polygon>Septagon
Main Menu>Preprocessor>Create>Polygon>Square
Main Menu>Preprocessor>Create>Polygon>Triangle
除以上的正多邊形外,用戶(hù)還可以用POLY命令基于工作平面坐標(biāo)對(duì)生成任意多邊形區(qū)域。 POLY命令必須跟隨PTXY命令之后使用(在GUI中沒(méi)有與POLY相應(yīng)的途徑)。
5.3.2.3 面體素中應(yīng)注意的問(wèn)題:
用面體素工作時(shí)應(yīng)注意:
·由命令或GUI途徑生成的面位于工作平面上,方向由工作平面坐標(biāo)系而定。注意:面體素的面積必須大于零(也就是說(shuō),不能用退化面定義線)。
·在有限元模型中,二個(gè)相接觸的體素之間會(huì)產(chǎn)生一條不連續(xù)的接縫,只有用諸如NUMMRG、AADD或AGLUE等命令來(lái)“焊接”才能將接縫除去。
·用上面討論的PCIRC和CYL4命令或在下一節(jié)實(shí)體體素中討論的CONE、CYLIND、SPHERE或TORUS等命令生成環(huán)幾何體素的弧時(shí),弧從代數(shù)值小的角度開(kāi)始,按正的角方向,到大的角度處終止。(THETA1和THEAT2的輸入順序并不表示生成體素的開(kāi)始角和終止角。)下圖表明如何用這些命令工作的:
圖5─15 環(huán)形幾何體素的圓弧扇區(qū)。
5.3.3 如何生成實(shí)體體素
本節(jié)中論述的命令可用來(lái)定義實(shí)體體素。
5.3.3.1 生成長(zhǎng)方體
可用下列方法生成長(zhǎng)方體:
·在基于工作平坐標(biāo)上生成長(zhǎng)方體:
命令:BLOCK
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Block>By Dimensions
·通過(guò)角點(diǎn)生成一個(gè)長(zhǎng)方體:
命令:BLC4
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Block>By 2 Corners & Z
·通過(guò)中心及角點(diǎn)生成一個(gè)長(zhǎng)方體:
命令:BLC5
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Block>By Centr,Cornr,Z
5.3.3.2 生成柱體
利用下列方法生成端面為圓或圓環(huán)區(qū)域的直棱柱體(如圓柱):
·以工作平面原點(diǎn)為圓心生成一個(gè)圓柱體:
命令:CYLIND
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Cylinder>By Dimensions
·在工作平面的任意處生成圓柱體:
命令:CYL4
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Cylinder>Hollow Cylinder
Main Menu>Preprocessor>Create>Cylinder>Partial Cylinder
Main Menu>Preprocessor>Create>Cylinder>Solid Cylinder
·通過(guò)端點(diǎn)生成圓柱體:
命令:CYL5
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Cylinder>By End Pts & Z
5.3.3.3 生成多棱柱體:
可用下列方法生成正棱柱體:
·以工作平面的原點(diǎn)為圓心生成一個(gè)正棱柱體:
命令:RPRISM
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Prism>By Circumscr Rad
Main Menu>Preprocessor>Create>Prism>By Inscribed Rad
Main Menu>Preprocessor>Create>Prism>By Side Length
·在工作平面的任意位置處生成多棱柱體:
命令:RPR4
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Prism>Hexagonal
Main Menu>Preprocessor>Create>Prism>Octagonal
Main Menu>Preprocessor>Create>Prism>Pentagonal
Main Menu>Preprocessor>Create>Prism>Septagonal
Main Menu>Preprocessor>Create>Prism>Square
Main Menu>Preprocessor>Create>Prism>Triangular
若要生成基于工作平面坐標(biāo)對(duì)的任意多棱柱體,使用PRISM命令,PRISM命令必須跟隨在PTXY命令之后。(在GUI中沒(méi)有與PRISM命令相應(yīng)的途徑。)
5.3.3.4 生成球體或部分球體
利用下列方法可以生成球體或部分球體:
·以工作平面原點(diǎn)為中心生成球體:
命令:SPHERE
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Sphere>By Dimensions
·在工作平面的任意位置處生成球體:
命令:SPH4
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Sphere>Hollow Sphere
Main Menu>Preprocessor>Create>Sphere>Solid Sphere
·以直徑的端點(diǎn)生成球體:
命令:SPH5
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Sphere>By End Points
5.3.3.5 生成錐體或截錐體
利用以下方法可以生成錐或截錐:
·以工作平面的原點(diǎn)為中心生成錐體:
命令:CONE
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Cone>By Dimensions
·在工作平面的任意位置處生成錐體:
命令:CON4
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Cone>By Picking
5.3.3.6 生成環(huán)體或部分環(huán)體:
若要生成環(huán)體:
命令:TORUS
GUI : Main Menu>Preprocessor>Create>Torus
可用TORUS、RAD1、RAD2、RAD3、THEAT1、THETA2命令生成環(huán)體或部分環(huán)體。
· 若要生成環(huán)體,不必給THETA1或THETA2賦值.必須指定用于定義環(huán)的三個(gè)半徑值(RAD1、RAD2和RAD3)?？梢砸匀雾樞蛑付ò霃?最小的值是內(nèi)部半徑,中間值為外部半徑,最大值為主半徑(有一個(gè)例外需指定半徑值的順序:如果想生成一個(gè)實(shí)心環(huán)體,內(nèi)部半徑指定為零或空,這種情況下零或空必須占據(jù)RAD1或RAD2的位置)。至少其中的兩個(gè)值必須指定為正值;它們用來(lái)定義外面半徑和主半徑。
圖5-16環(huán)體體素
要生成圖5-16的環(huán)體,鍵入TORUS,5,1,2命令,由于指定半徑值有相對(duì)的大小關(guān)系,5,1,2分別用來(lái)定義環(huán)體的主半徑,內(nèi)部半徑和外部半徑。若沒(méi)有給THETA1和THETA2指定值,缺省的值0和360用來(lái)表示環(huán)體的起始和終結(jié)角度(見(jiàn)圖5-17所示的部分環(huán)體的所有半徑)
·要生成圖5-17所示的部分環(huán)體,鍵入TORUS,5,1,2,0,180;此處5、1和2分別為環(huán)體的主半徑、內(nèi)部半徑和外部半徑,0和180表示環(huán)體的起始和終結(jié)角度。
詳見(jiàn)《ANSYS Commands Reference》中TURUS的敘述。
圖5-17 部分環(huán)體
5.3.3.7 體體素中應(yīng)注意的問(wèn)題
當(dāng)用體體素時(shí)應(yīng)當(dāng)注意:
·上述命令定義的體都是相對(duì)于工作平面。(θ角的意義如圖5-16所示)。
·在有限元模型中,二個(gè)相接觸的體素間會(huì)生成一個(gè)不連續(xù)的接縫,只有用諸如NUMMRG、VGLUE和VADD命令“焊接”才能將此接縫除去。
5.4 用布爾運(yùn)算雕塑實(shí)體模型
在布爾代數(shù)中,對(duì)一組數(shù)據(jù)可用諸如交、并、減等邏輯運(yùn)算處理。ANSYS程序也允許用戶(hù)對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行同樣的布爾運(yùn)算。這樣修改實(shí)體模型就更加容易了。
幾乎可以對(duì)任何實(shí)模型進(jìn)行布爾運(yùn)算操作,無(wú)論是自上向下還是自下向上構(gòu)造的實(shí)體模型。例外是通過(guò)搭接(見(jiàn)§7.1)生成的圖元對(duì)布爾運(yùn)算無(wú)效,對(duì)退化的圖元也不能進(jìn)行某些布爾運(yùn)算。(見(jiàn)本章后面的5.8一節(jié)。)
完成布爾運(yùn)算之后,緊接著就是實(shí)體模型的加載和單元屬性的定義。如果用布爾運(yùn)算修改了已有的模型,應(yīng)該注意的是重新進(jìn)行單元屬性和加載的定義。
下一節(jié)中討論修改模型的布爾運(yùn)算的多種形式,在看這些部分時(shí),要注意可以任意選用這些方法指定布爾運(yùn)算:
命令:BOPTN
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Settings
5.4.1 是否保留原始圖元
對(duì)兩個(gè)或多個(gè)圖元進(jìn)行布爾運(yùn)算時(shí),需要用戶(hù)確定是否保留原始圖元?？捎?B>BOPTN,Lab,Value命令來(lái)控制是否保留原始圖元,參見(jiàn)圖5-18。
圖5─18 布爾運(yùn)算保留操作
一般來(lái)說(shuō)對(duì)依附于高級(jí)圖元的低級(jí)圖元進(jìn)行布爾運(yùn)算是允許的。
不能對(duì)已劃分網(wǎng)格的圖元進(jìn)行布爾操作。必須在執(zhí)行布爾操作前將網(wǎng)格從圖元中清除。
5.4.2 其它有用的BOPTN設(shè)置
BOPTN命令中的NWARN項(xiàng)允許用戶(hù)控制警告信息。值“0”將使布爾運(yùn)算無(wú)效時(shí)顯示警告信息。值“1”將消除布爾運(yùn)算無(wú)效的所有警告或錯(cuò)誤信息。值“-1”將允許布爾運(yùn)算無(wú)效時(shí)的錯(cuò)誤信息。
版本標(biāo)記用來(lái)控制采用何種版本ANSYS程序?qū)τ刹紶柌僮鳟a(chǎn)生的圖元編號(hào)。缺省地,ANSYS將用5.2版本的編號(hào)程序?qū)D元進(jìn)行編號(hào),但可以令A(yù)NSYS使用5.1版本的編號(hào)程序。通常在使用5.2或更新版本的ANSYS程序時(shí)可以使用缺省的編號(hào)程序?？墒钱?dāng)讀入由5.1版本生成的模型時(shí),應(yīng)當(dāng)在讀入文件〔/INPUT〕之前激活5.1版本的編號(hào)程序〔BOPTN,VERSION,RV51〕,這樣程序就會(huì)正常運(yùn)行。
注:除非指定了5.1版本的編號(hào)程序〔BOPIN,VERSION,RV51〕,否則在5.1版本中生成的輸入命令流會(huì)在5.2或5.3版本中產(chǎn)生不同的圖元編號(hào)。DEFA將重置所有的BOPTN設(shè)置為缺省值,STAT將列表當(dāng)前設(shè)置的狀態(tài)。
5.4.3 布爾運(yùn)算之后的圖元編號(hào)
編號(hào)程序?qū)Σ紶栠\(yùn)算輸出圖元依據(jù)其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和幾何形狀進(jìn)行編號(hào)。例如,面的拓?fù)湫畔ǘx的邊數(shù),組成面的線數(shù)(即三邊形面或四邊形面等),面中任何原始線(在布爾操作之前存在的線)的線號(hào),任意原始關(guān)鍵點(diǎn)的關(guān)鍵點(diǎn)號(hào)等等。面的幾何信息包括形心的坐標(biāo)、端點(diǎn)和其它相對(duì)于一些任意的參考坐標(biāo)系的控制點(diǎn)。控制點(diǎn)是由NURBS定義的描述模型的參數(shù)。編號(hào)程序首先給輸出圖元分配按其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)唯一識(shí)別的編號(hào)(以下一下數(shù)字開(kāi)始)。任何剩余圖元按幾何編號(hào),不幸的是,按幾何的圖元編號(hào)可能會(huì)與通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化循環(huán)不一致,尤其是當(dāng)從一個(gè)循環(huán)到另一個(gè)循環(huán)幾何模型改變的情況。因此,當(dāng)出現(xiàn)按幾何給圖元編號(hào)時(shí),程序會(huì)顯示下列警告信息:
*** WARNING ***
Entity numbers from the Boolean operation were assigned based on geometry. If you areplanning to do optimization, (or input looping), do not rely on the entity numbers forloads, etc. To suppress this warning, issue "BOPT,NWARN,0".
5.4.4 交運(yùn)算
交運(yùn)算的結(jié)果是由每個(gè)初始圖元的共同部分形成一個(gè)新圖元。也就是說(shuō),交表示二個(gè)或多個(gè)圖元的重復(fù)區(qū)域。這個(gè)新的圖元可能與原始的圖元有相同的維數(shù),也可能低于原始圖元的維數(shù)。例如兩條的交可能只是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)(或關(guān)鍵點(diǎn)的集合),也可能是一條線(或線的集合)。布爾交命令有如下形式:
·生成線的交
命令:LINL
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Intersect>-Common-Lines
·生成面的交
命令:AINA
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Intersect>-Common-Areas
·生成體的交
命令:VINV
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Intersect>-Common-Volumes
·生成線與面的交:
命令:LINA
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Intersect>Line with Area
·生成面與體的交
命令:AINV
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Intersect>Area with Volume
·生成線與體的交
命令:LINV
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Intersect>Line with Volume
5.4.4.1相交的例子
下列圖為上述相交的例子:
圖5─19 線與線相交
圖5─20 面與面相交
圖5─21 體與體相交
圖5─22 線與面相交
圖5─23 面與體相交
圖5─24 線與體相交
5.4.5 兩兩相交
兩兩相交是由圖元集疊加而形成的一個(gè)新的圖元集。就是說(shuō),兩兩相交表示至少任意兩個(gè)源圖元的相交區(qū)域。比如,線集的兩兩相交可能是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)(或關(guān)鍵點(diǎn)的集合),或是一條線(或線的集合)。布爾運(yùn)算的兩兩相交命令為:
·線的兩兩相交
命令:LINP
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Intersect>-Pairwise-Lines
·面的兩兩相交
命令:AINP
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Intersect>-Pairwise-Areas
·體的兩兩相交
命令:VINP
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Intersect>-Pairwise-Volumes
5.4.5.1 兩兩相交的例子
圖5-25、5-26和5-27是兩兩相交的例子:
圖5─25線的兩兩相交
圖5─26面的兩兩相交
圖5─27體的兩兩相交
5.4.6 加運(yùn)算:
加運(yùn)算的結(jié)果是得到一個(gè)包含各個(gè)原始圖元所有部分的新圖元。(這種運(yùn)算也可稱(chēng)為并、連接或和)。這樣形成的新圖元是一個(gè)單一的整體,沒(méi)有接縫。(實(shí)際上,加運(yùn)算形成的圖元在網(wǎng)格劃分時(shí)常不如搭接形成的圖元好)。在ANSYS程序中只能對(duì)三維實(shí)體或二維共面的面進(jìn)行加操作。面相加可以包含有面內(nèi)的孔,即內(nèi)環(huán)。布爾加命令如下:
·將分開(kāi)的面相加生成一個(gè)面:
命令:AADD
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Add>Areas
·將分開(kāi)的體相加生成一個(gè)體:
命令:VADD
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Add>Volumes
5.4.6.1 加運(yùn)算的例子
下圖為以上加運(yùn)算的例子
圖5─28面的相加
圖5─29體的相加
5.4.7 減運(yùn)算
如果從某個(gè)圖元(E1)減去另一個(gè)圖元(E2),其結(jié)果可能有兩種情況:一是生成一個(gè)或多個(gè)新圖元E3(E1-E2=>E3),E3與E1有同樣的維數(shù),且與E2無(wú)搭接部分。另一種情況是E1與E2的搭接部分是個(gè)低維的實(shí)體。這時(shí),結(jié)果將E1分成兩個(gè)或多個(gè)新的實(shí)體(E1-E2=>E3,E4)。
如果減命令的SEPO命令域置空(缺省),圖元的減運(yùn)算會(huì)產(chǎn)生帶有公共端點(diǎn)的線;或帶有公共邊界線的面;或帶有公共邊界的體。命令域置為“SEPO”,結(jié)果圖元將不再有公共的邊界而是不同但重合的邊界。后一個(gè)操作如果圖元的搭接部分不能將輸入圖元中的一個(gè)分成至少二個(gè)不同的線、面或體,則該運(yùn)算無(wú)效。布爾減命令(及相應(yīng)的GUI途徑)如下:
·從線中減去線
命令:LSBL
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Subtract>Lines
Main Menu>Preprocessor>Operate>Subtract>With Options>Lines
Main Menu>Preprocessor>Operate>Divide>Line by Line
Main Menu>Preprocessor>Operate>Divide>With Options>Line by Line
·從面中減去面
命令:ASBA
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Subtract>Areas
Main Menu>Preprocessor>Operate>Subtract>With Options>Areas
Main Menu>Preprocessor>Operate>Divide>Area by Area
Main Menu>Preprocessor>Operate>Divide>With Options>Area by Area
·從體中減去體:
命令:VSBV
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Subtract>Volumes
Main Menu>Preprocessor>Operate>Subtract>With Options>Volumes
·從線中減去面:
命令:LSBA
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Divide>Line by Area
Main Menu>Preprocessor>Operate>Divide>With Options>Line by Area
·從線中減去體:
命令:LSBV
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Divide>Line by Volume
Main Menu>Preprocessor>Operate>Divide>With Options>Line by Volume
·從面中減去體:
命令:ASBV
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Divide>Area by Volume
Main Menu>Preprocessor>Operate>Divide>With Options>Area by Volume
·從面中減去線:
命令:ASBL
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Divide>Area by Line
Main Menu>Preprocessor>Operate>Divide>With Options>Area by Line
注意:使用ASBL命令時(shí)不出現(xiàn)SEPO域。
·從體中減去面:
命令:VSBA
GUI : Main Menu>Preprocessor>Operate>Divide>Volume by Area
Main Menu>Preprocessor>Operate>Divide>With Options>Volume by Area
5.4.7.1 減運(yùn)算的例子
圖5-30到圖5-37 是簡(jiǎn)單減運(yùn)算的例子。詳見(jiàn)《ANSYS Commands Reference》中LSBL,ASBA,VSBV,LSBA,LSBV,ASBV,ASBL和VSBA命令。
圖5-30 LSBL線線相減
圖5-31 ASBA面面相減
圖5-32 VSBV體體相減
圖5-33 LSBA線中減去面
圖5-34 LSBV線中減去體
圖5-35 ASBV面中減去體
圖5-36 ASBL面中減去線
圖5-37 VSBA體中減去面
圖元相減命令有多種輸入?？梢詮亩鄠€(gè)圖元減去一個(gè)圖元,或可以從一個(gè)圖元減去多個(gè)圖元。還可以從多個(gè)圖元減去多個(gè)圖元。圖5-38到圖5-45描述了多個(gè)圖元相減。
圖5-38 LSBL多條線減去線
圖5-39 ASBA多個(gè)面減去面
圖5-40 VSBV 多個(gè)體中減去一個(gè)體
圖5-41 LSBA多條線減去一個(gè)面
圖5-42 LSBV多條線中減去體
圖5-43 ASBV多個(gè)面中減去一個(gè)體
圖5-44 ASBL多個(gè)面中減去一條線
圖5-45 VSBA單個(gè)體中減去多個(gè)面
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