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ANSYS12.0Workbench热分析教程-第3章 ANSYS12.0几何模型

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第3章 ANSYS12.0 DesignModeler几何模型?
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3.1 ?ANSYS12.0 DesignModeler几何模型?
创建设计模型是产品研发处理的第一步,也是核心内容。CAD模型通常不会考虑CAE分析的需要,DesignModeler是它们之间的桥梁。DesignModeler全参数化实体建模,基于ANSYS12.0 Workbench,提供适用于有限元计算的建模功能,包含具体模型创建,CAD模型修复,CAD模型简化以及概念化模型创建功能。?
工程流程图中建立几何模型是通过DesignModeler(以下简称DM)程序实现的。DM的功能主要用于建立和编辑几何模型,由于它采用特征描述,参数化的实体设计方法,因此可以很方便的构造2D草图和3D实体模型,以及载入3D CAD模型用于后续的工程分析。对于没有使用过参数化实体建模的初学者来说,DM是极为易学易用的,而对于有经验的使用者而言,DM也提供将各种2D草图转换为3D实体模型的功能。?
DM几何模型主要关注以下四个基本方面:?
1. 草图模式:包括创建二维几何体工具,这些二维草图为3D几何体创建和概念建模作准备。?
2. 3D几何体:将草图进行拉伸、旋转、表面建模等操作得到的几何体。?
3. 几何体输入:直接导入CAD模型进入DM并对其进行修补,使之适应有限元网格划分。?
4. 概念建模:用于创建和修补直线和表面实体使之能应用于创建梁和壳体。?
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3.1.1 ?DesignModeler用户界面?
从组件系统【Component Systems】中将【Geometry】拖入工程流程图区域【Project Schematic】,选择【Geometry】?【New Geometry】进入DesignModeler程序窗口,如图3-1。?
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图3-1 ?调入几何模型组件?
DesignModeler用户界面类似于大多数特征建模软件,见图3-2。菜单和工具条可以接受使用者输入的命令,主菜单文件操作【File】,3D建模【Creat】,线体及面体的概念建模【Concept】,建模工具【Tools】,窗口视图管理【View】,帮助信息【Help】。?
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图3-2 DesignModeler用户界面?
工具条可以根据用户要求放置在任何地方也可以自行改变其尺寸,基本工具条包括常用命令按钮,如新建、保存、模型导出、抓图等,以及目标选择方式按钮如点选、线选、面选、体选等。视图工具条上的命令按钮可以激活鼠标操作目标对象,如旋转、平移、缩放、聚焦等见图3-3。工作平面工具条可以用来设置工作平面和定义草图。3D建模工具条提供三维建模的各种命令按钮,如拉伸【Extrude】、旋转【Revolve】、扫掠【Sweep】、蒙皮【Skin/Loft】等。?
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图3-3 视图工具条命令?
导航树【Tree Outline】区域显示整个建模流程中的所有特征操作,模型的变化跟随特征操作的改变。导航树下每个分支命令的详细描述及设置都显示在详细信息窗口【Details View】。图形窗口【Graphics】显示当前模型状态,状态栏区域显示当前模型的状态提示。?
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3.1.2 选择过滤器及案例?
选择命令?
选择工具条命令见图3-4?
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图3-4 选择工具条命令?
功能介绍?
激活选择过滤器【Select】可以进行特征选取,完成最初的选择后,图形窗口左下角的选择窗格用来选择被遮盖的线、面等几何元素,其中每个待选方块代表一个几何元素,方块的颜色和装配体零件颜色相配,见图3-5。?
用户可以通过工具条的选择方式按钮选择对象,单选【Single Select】或框选【Box Select】,相邻选择则用于选取相邻的面或边。?
图3-5特征选取?
案例演示 ?
下面用实例演示选择过滤器中各个命令用法:?
1. 【Componet Systems】?【Geomety】拖入【Project Schematic】中。?
2. 【Project Schematic】中,鼠标右键选择【Geomety】?【Import Geometry】?【Browse】输入文件resistance.x_t,见图3-6。?
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图3-6 ?导入几何文件?
3. 【Project Schematic】中,鼠标右键选择【Geomety】?【Edit】进入DesignModeler程序窗口。?
4. DM中关闭单位选择窗口,鼠标点击【Generate】按钮,点击视图工具条的各个视图按钮显示模型,参见图3-7。?
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图3-7显示模型?
5. ?点取选面按钮,【BoxSelect】框选面如图3-8。?
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图3-8 ?框选面?
提示: ?
框选时,拖动鼠标从左到右将选择完全在选择框中的对象,从右到左将选择包含或经过选择框的对象,选择框边框的识别符号有助于用户确定正在使用的是那种拾取模式。?
6. 单选模式【Single Select】?选择面?【Extend to Adjacent】,选择相邻面结果如图3-9。 ? ? ?
图3-9 选择相邻面?
7. 单选模式【Single Select】?选择面?【Extend to Limits】,选择相邻扩展面结果如图3-10。 ? ?
图3-10 选择相邻扩展面?
8. 单选模式【Single Select】?选择面?【Flood Blends】,选择相邻倒圆面结果如图3-11。 ? ?
图3-11 选择相邻倒圆面?
9. 单选模式【Single Select】?选择面?【Flood Area】,选择所有相邻面结果如图3-12。 ?
图3-12 选择所有相邻面?
3.1.3 长度单位?
开始一个新的设计模型之前会出现一个长度单位对话框,以选择需要的长度单位,默认单位为米【Meter】,也可以选择厘米【Centimeter】、毫米【Millimeter】、微米【Micrometer】、英寸【Inch】或英尺【Foot】如图3-13。?
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图3-13 长度单位?
3.1.4 草图模式?
DesignModeler主要包含2个基本操作模式,2D草图【Sketching】和3D建模【Modeling】,在2D草图模式中,提供画图【Draw】、修改【Modify】、尺寸定义【Dimensions】、约束【Constraints】、设置【Settings】 5个工具用于创建2D草图。3D建模中,利用草图轮廓创建特征模型,DesignModeler中,使用特征可以分割实体以提高网格质量,或者加入印记面以施加局部载荷。建立新模型一般是从草图开始。?
下文中将以案例演示方式创建草图,对其中涉及的概念及命令在案例中加以解释。?
3.1.4.1 平面和草图及案例?
平面和草图工具条说明见图3-14,DM草图首先定义绘制草图的平面,然后在所希望的平面上绘制或识别草图。一个新的DM交互对话中在全局直角坐标系原点有三个默认的正交平面(XY, ZX, YZ),可以根据需要定义原点和方位创建平面,也可以通过使用现有几何体作参考平面创建和放置新的工作平面,一个平面可以和多个草图关联,构建平面的六种类型见表3-1.?
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图3-14 平面和草图工具条?
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表3-1 构建平面的六种类型?
构建平面命令 说明?
From Plane 基于另一个已有面创建平面?
From Face 利用已有几何体表面创建平面?
From Point and Edge 用一点和一条直线的边界定义平面?
From Point and Normal 用一点和一条边界方向的法线定义平面?
From Three Point 用三点定义平面?
From Coordinates 通过键入距离原点的坐标和法线定义平面?
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案例演示:?
从组件系统【Component Systems】中将【Geometry】拖入工程流程图区域【Project Schematic】,保存文件DM1-Sketch.wbpj,选择【Geometry】?【New Geometry】进入DesignModeler程序窗口,开始草图过程如下(见图3-15):?
1. 选择【XYPlane】?
2. 创建新平面【New Plane】?
3. 导航树显示新平面对象【Plane4】?
4. 构建平面的六种类型(见表3-1),【Plane4】属性设置:【Type】?【From Plane】,平面变换【Transform 1】?【Offset ?Z】;偏移距离【FD1】=10m?
5. 【Generate】生成平面?
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??提示:这并非创建草图的必要步骤?
6. 将草图放到平面中,草图用来创建3D几何体。选择新建草图按钮,在激活平面上新建草图【Sketh1】,新草图放在树形目录中与其相关平面的下方。可以通过导航树或下拉列表激活草图,保存文件。?
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图3-15 生成草图?
提示:?
下拉列表仅显示以当前激活平面为参照的草图。平面和草图的详细视图【Details View】控制着基本操作,用鼠标右键点击【Transform】可以迅速完成选定平面的变换,一旦选择了
变换, 将出现附加属性选项,允许键入偏移距离, 旋转角度, 旋转轴等更多的控制参数,多种平面变换方式见图3-16。 ?
图3-16 平面变换选择方式?
3.1.4.2 绘制草图及案例 ?
绘图命令说明见图3-17?
1. 接上例,选中草图【Sketh1】,切换到草图标签【Skething】开始绘制草图?
2. 选择矩形命令【Rectangle】?
3. 按照状态条的提示操作::将光标定位,单击鼠标按住并拖动,在图形区域绘制矩形,松开鼠标创建一个矩形。?
4. 选择画圆命令【Circle】?
5. 按照状态条的提示操作,选择圆心位置,坐标原点出现“P” (点约束) 标志,拖放鼠标以获得圆。见图3-18,保存文件。?
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图3-18 绘制草图?
3.1.4.3 草图标注及案例?
DM包括一个完整的标注工具箱,见图3-19,除了可以逐个标注尺寸之外,还可以进行半自动标注,半自动标注循环链给出待标注的尺寸的选项,直到模型完全约束或用户选择退出自动模式,单击鼠标右键按钮跳出或结束此项功能。?
用鼠标右键单击【General】标注工具可以迅速标注所有主要的标注工具。【Move】功能可以修改尺寸放置的位置。【Animate】用来浏览对所选定尺寸的动态变化。?
【Display】可以显示尺寸的具体数值或尺寸名称。编辑尺寸功能,选择待修改的尺寸,然后在详细列表窗口键入新值即可完成修改,或用鼠标右键菜单弹出选项也可以快速进行尺寸编辑。 ? ? ? ? ? ? ? ?图3-19 草图尺寸标注命令 ? ? ?
案例演示(见图3-20-图3-21)?
1. 接上例,选择【Dimensions】标签选项?
2. 选择命令【Dimensions】?【General】?
3. 分别点击图形区的矩形外边框,拖放鼠标,得到矩形边长的尺寸标注?
4. 选择命令【Dimensions】?【Horizontal】?
5. 点击图形区的矩形短边和Y轴中心线,拖放鼠标,得到矩形短边到中心线的水平尺寸标注?
6. 选择命令【Dimensions】?【Vertical】?
7. 点击图形区的矩形长边和X轴中心线,拖放鼠标,得到矩形长边到中心线的垂直尺寸标注?
8. 选择命令【Dimensions】?【Radius】?
9. 点击图形区的圆,拖放鼠标,得到圆半径尺寸标注?
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10. 【Details View】?【Dimensions: 5】显示当前尺寸名称及数值?
11. 编辑【Details View】?【Dimensions: 5】各个尺寸数值?
12. 选择【Dimensions】?【Display】?【Value】中打勾?
13. 显示修改尺寸及数值?
14. 选择【Dimensions】?【Edit】?
15. 点击水平尺寸H12?
16. 编辑【Details View】?【Details of H12】名称和数值:Horizontal=hor1, Value=10m?
17. 同样修改别的尺寸见图3-22,保存文件。?
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图3-20 草图尺寸标注A?
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图3-21 草图尺寸标注B?
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图3-22 ?草图尺寸标注C?
3.1.4.4 草图约束及案例?
草图约束命令如图3-23,详细信息窗口可以显示草图约束的详细情况,约束可以通过自动约束产生也可以由用户定义,选中定义的约束后用【Delete】键即可删除约束,?
草图实体还用颜色显示当前的约束状态:?
凫蓝色: 未约束,欠约束?
蓝色: 完整定义的?
黑色: 固定?
红色: 过约束?
灰色: 矛盾或未知?
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?图3-23 草图约束命令?
提示:?
如果一个草图没有在空间内固定,则开始草图中的线是凫蓝色的,表明没有约束,即使在标注后这些线也是欠约束,此时加入尺寸约束固定该草图,则草图定义完整,所有的线为蓝色。如果加入过多的尺寸或约束使草图成为过约束,则草图模式下过约束线为红色。如图3-24?
一个矛盾约束的示例为灰色线。 ?如图3-25是一个矛盾约束, 这里定义圆弧的半径为5, 然而已给出的竖直尺寸为15,显然无法在维持现有尺寸的情况下将2条水平线和圆弧连接起来。?
图3-24 颜色显示约束状态?
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图3-25 矛盾约束示例?
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3.1.4.5 编辑草图及案例?
Modify工具箱有许多编辑草图的工具,见图3-26,一些功能如倒圆角、倒角等是显而易见的,GUI底端的状态条可以实时显示每一个功能的提示。下文将主要阐述一些无法从名称上直接看出功能的命令。?
1、 分割【Split】命令 ?
【Split】命令用于分割边线,案例操作如图3-27,其相关命令解释如下:?
【Split Edge at Selection】:缺省选项,表示在选定位置将一条边线分割成两段,但指定边线不能是整个圆或椭圆,要对整个圆或椭圆做分割操作, 必须指定起点和终点的位置。?
【Split Edges at Point】:用点分割边线: 选定一个点后,所有过此点的边线都将被分割成两段。?
【Split Edge at all Points】:用边上的所有点分割: 选择一条边线,它被所有通过的点分割。?
【Split Edge into n Equal Segments】:将线n 等分: 先在编辑框中设定n 值,然后选择待分割的线,n 最大为100。?
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案例演示?
1) 接上例,选择【Modify】?【Split】?
2) 选择边线之前,在图形区选择鼠标右键选项,选择边等分n段命令【Split Edge into n Equal Segments】?
3) 在【Modify】?【Split Equal Segments】中设置n=8?
4) 在图形区选择圆,圆被分割成8段,保存文件。 ?
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图3-27 ?分割操作?
提示?
【Split】命令对草图蒙皮【Skin/Loft】是非常有用的,【Split】线操作对将要进行的划分网格和或加入边界条件操作也很有用。?
2、 拖曳【Drag】?
用光标可以拖曳一个点或一条边。可以在使用拖曳【Drag】功能前预先选择多个实体,模型如何变化取决于所选定的内容、所加的约束和尺寸。?
3、 剪切【Cut】、拷贝【Copy】和粘帖【Paste】命令:?
【Cut】+【Paste】或【Copy】+【Paste】用于移动或复制对象,案例操作如图3-28,鼠标右键粘贴操作点选项命令解释如下:?
【End / Set Paste Handle】:指定粘贴点位置?
【End / Use Plane Origin as Handle】:指定粘贴点在平面原点?
【 End / Use Default Paste Handle】:将第一条线的起始点作为粘贴点?
【Rotate by +/- r Degrees】: 正向旋转+或反向旋转- r 度?
【Flip Horizontally / Vertically】:水平或垂直翻转?
【Scale by Factor f or 1/f】:放大f 倍或缩小1/f?
【Paste at Plane Origin】:在平面原点粘贴?
【Change Paste Handl】:修改粘贴点?
【End】:结束?
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案例演示?
1) 接上例,选择【Modify】?【Copy】?
2) 选择框选【Box Select】?
3) 图形区选择对象:圆?
4) 图形区点击鼠标右键,设置粘帖点为圆中心【End / Use Plane Origin as Handle】?
5) 选择【Modify】?【Paste】,设置缩放比例f=0.5?
6) 图形区点击鼠标右键,选择比例缩放【Scale by Factor f 】?
7) 移动鼠标到矩形左端,点击鼠标?
8) 图形区点击鼠标右键,选择结束【End】,保存文件。?
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图3-28 草图复制?
提示: 完成【Copy】后,可以进行多次粘帖操作,可以从一个草图复制后粘帖到另一个草图,在进行粘帖操作时可以改变粘帖操作点.?
4、 复制【Replicate】命令:?
?【Replicate】命令和【Copy】+【Paste】命令等效,选取其中一个【End】选项后, 再次单击【Replicate】鼠标右键就变成了粘贴功能右键。?
5、 移动【Move】命令?
【Move】命令和【Replicate】命令相似,但操作后选取的对象移动到一个新的位置而不是被复制。?
6、 偏移【Offset】命令?
可以从一组已有的线和圆弧偏移相等的距离来创建一组线和圆弧,原始的一组线和圆弧必须相互连接构成一个开放或封闭的轮廓。选择边,然后在鼠标右键弹出菜单中选择“结束选择/ 设定偏移” 。用光标位置设定一下三个值:偏移距离、偏移侧方向、偏移区域。如果按照指定的偏移方向和偏移距离操作,选定的曲线的一部分将被破坏或相互交叉,那么光标的所在位置将决定偏移曲线的哪一个区域将被保存下来,示例如图3-29。?
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图3-29 ?草图偏移命令?
3.1.4.6 草图援引及案例演示?
草图援引【Instance】命令?
草图援引用来复制源草图并将其加入到目标面中,复制的草图和源草图始终保持一致,也就是说复制对象随着源对象的更新而更新。?
提示?
草图援引中的边界是固定的,不能通过草图操作进行移动、编辑或删除。?
基准草图中改变时,援引草图将被更新。?
源草图所在的面必须在目标面之前创建,援引的草图不能放在XY平面前。?
草图援引可以像正常草图一样用于生成其他特征,但不能作为基准草图被其他草图援引。?
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案例演示:?
从组件系统【Component Systems】中将【Geometry】拖入工程流程图区域【Project Schematic】,保存文件DM2-Instance.wbpj,选择【Geometry】?【New Geometry】进入DesignModeler程序窗口:?
1) 【XYPlane】工作平面上创建草图【Sketch1】。?
2) 草图1为带中心圆孔的矩形,尺寸任意。?
3) 选择【ZXPlane】工作平面。?
4) 鼠标右键选择【Insert Skectch Instance】。?
5) 选取所要援引的目标面。【Details View】?【Details of Sketch2】?【Base Sketch】=Sketch1,用【Apply/Cancel】按钮选择源对象。?
6) 修改放置位置选项,草图援引可以偏移,旋转或按比例缩放,这里缩小一半:【Details View】?【Details of Sketch2】?【FD6,Scale】=0.5。?
7) 点击【Generate】按钮完成草图援引。?
8) 生成缩小一半的草图【Sketch2】如图3-30显示.?
9) 【Extrude】特征拉伸草图成实体,保存文件。?
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图3-30 草图援引?
3.1.4.7 草图技巧?
提示与技巧?
1) Ruler工具可以快捷的看到图形的比例范围。?
2) 默认的设计模型是自动约束模式,自动约束可以在新的草图实体中自动捕捉位置和方向,光标表示所施加的约束类型。?
3) 当创建或改变平面和草图时, 运用“Look At” 工具可以立即改变视图方向,使该平面、草图或选定的实体与你的视线垂直。?
4) 用鼠标右键从图形屏幕上点击上下文菜单有时是必须的或者是更有效的。?
5) 只有在草图模式下才可以使用Undo/Redo按钮进行撤销/恢复操作。任何时候只能激活一个草图。?
6) GUI状态条包括进行每一步操作的提示。?
7) 一些操作要求用鼠标右键点击完成!?
3.1.5 3D实体模型?
3.1.5.1 ?体和零件?
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DM中为便于建立有限元模型,将几何模型分为三种不同体类型如图3-31:?
实体:由表面和体组成?
面体: 由表面但没有体组成?
线体:完全由边线组成,没有面和体?
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体在DM中呈现激活和冻结两种状态:?
图3-31 三种体类型?
激活状态:体可以进行常规的建模操作
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修改(不能被切片),激活体在导航树中显示为蓝色, 体在导航树中的图标取决于它是实体、表面、 还是线体类型。?
冻结状态: 体冻结可以将零件切片【Slice】分割成不同部分,为数值模拟分析中装配建模提供不同选择的方式,冻结体中只能使用“切片”操作,用冻结特征【Freeze】可以将所有的激活体转到冻结状态,选取体对象后用解冻特征【Unfreeze】可以激活单个体,冻结体在导航树中呈现较淡的颜色。?
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1、 体抑制【Suppress Body】?
抑制体不显示在窗口中,抑制体既不能用于数值模拟也不能导出,如Parasolid (.x_t) 文件,抑制体在导航树前面有一个“X”,如图3-32。?
1) 接上例,选择第2个实体。?
2) 体抑制:鼠标右键选择【Suppress Body】?
3) 图形区体不再显示该实体,保存文件。?
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图3-32 ?体抑制?
2、 多体零件?
缺省时,DM将每一个体自动放入一个零件中,可以将多个体置于同一零件中,这些零件将作为含有多个体素的零件传递到数值模拟分析中,该命令可以描述为:选择多个体,选命令【Tools】?【Form New Part】。?
提示?
只有在选择体之后才可以创建新零件选项,同时不能处在特征创建或特征编辑状态。?
默认时,单体零件的装配模型中,零件实体间接触连接,每一个实体都独立地划分网格,节点不共享。?
多体零件的装配模型中,零件实体间无接触,1个零件可以有多种材料实体,每个实体独立划分网格但实体间的关联被保留。?
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?多体零件网格划分案例演示?
1) 接上例,生成的实体中选择面体【Surface Body】和线体【Line Body】?
2) 鼠标右键选择生成新零件【Form?
New Part】。?
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图3-33A ?生成多体零件?
3) 工程流程图中选择【Geometry】?【Properties】。 ? ? ??
4) 设置线体输入选项:【Properties of Schematic A2: Geometry】?【Basic Geometry Options】?【Line Bodies】勾选。?
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图3-33B ?设置输出线体?
5) 机械分析模型组件【Mechanical Model】拖入工程流程图。?
6) 几何模型设置共享:几何组件中【Geometry】拖到机械模型中的【Geometry】。?
7) 编辑分析模型:选择【Mechanical Model】?【Model】?【Edit】。?
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图3-33C ?进入网格划分环境?
8) 机械分析模型中生成网格:选择【Model】?【Mesh】,鼠标右键选【Generate Mesh】?
9) 视图显示设置:【View】?【Thick Shells and Beams】取消勾选。?
10) 导航树中零件【Part4】由面体和线体组成。?
11) 图形区显示网格模型,面体网格和线体网格共享连接节点。?
12) 导航树中两个实体为各自独立。?
13) 图形区显示两个实体网格模型各自独立,实体交接处节点不共享,保存文件。?
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图3-33D ?多体零件网格划分?
3.1.5.2 3D特征?
3D几何特征命令可以从【Creat】下拉菜单获得,命令及相关说明见表3-2,其生成包括两个步骤:?
1. 选择特征并在详细信息窗口指定细节?
2. 生成【Generate】特征体?
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表3-2 ?3D特征操作命令及说明?
?3D特征操作命令及说明?
拉伸?
旋转?
扫掠?
蒙皮?
抽壳?
固定半径导圆角?
变半径导圆角?
点导圆角?
倒角?
阵列?
体操作?
布尔操作?
切片?
面删除?
边删除?
生成点?
简单几何体-球体?
简单几何体-块体?
简单几何体-平行六面体?
简单几何体-圆柱体?
简单几何体-圆锥体?
简单几何体-棱柱体?
简单几何体-棱锥体?
简单几何体-圆环体?
简单几何体-弯曲体?
?
3.1.5.3 布尔操作及案例?
对3D特征可以运用以下5种不同的布尔操作:?
1. 添加材料【Add Material】: 创建材料并合并到激活体中。?
2. 切除材料【Cut Material】: 从激活体上切除材料。?
3. 切片材料【Slice Material】: 将冻结体切片,仅当体全部被冻结时才可用?
4. 给表面添加印记【Imprint Faces】: 和切片相似, 但仅仅分割体上的面,如果需要
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也可以在边线上增加印记(不创建新体)。?
5. 加入冻结【Add Frozen】: 和加入材料相似, 但新增特征体不被合并到已有的模型中,而是作为冻结体加入,线体不能进行切除, 印记和切片操作。?
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案例演示:?
1. 草图拉伸:?
?
打开文件DM1sketch.wbpj,另存为文件DM3-Solid.wbpj,双击【Geometry】,进入DesignModeler程序窗口,?
1) 选择【Modeling】标签选项。?
2) 选择要拉伸的草图【Plane4】?【Sketch1】。?
3) 在激活的草图中选择拉伸特征【Extrude】。?
4) 默认布尔操作为添加材料【Details View】?【Operation】?【Add Material】,设置拉伸长度FD1=40m。?
5) 点击生成按钮【Generate】。?
6) 获得拉伸3D模型,见图3-34 。 ? ? ? ? ??
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?
图3-34 草图拉伸?
2. 添加材料:?
7) 选择面。?
8) 图形区选择上表面。?
9) 生成新平面。?
10) 导航树选择【Plane6】。?
11) 生成新草图【Sketch3】。?
12) 切换草图模式【Sketching】。?
13) 绘制草图如图3-35所示平面中。?
14) 切换到模型【Modeling】。?
15) 选择草图【Sketch3】。?
16) 拉伸草图【Extrude】。?
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17) 拉伸属性设置添加材料【Details View】?【Operation】?【Add Material】 ? ??
18) 点击生成按钮【Generate】生成模型,由于体已经存在, 添加材料生成的对象会自动合并到几何体中,如图3-35。?
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图3-35 添加材料?
3. 加入冰冻体:?
19) 选择面?
20) 图形区选择侧表面?
21) 生成新平面?
22) 导航树选择【Plane7】?
23) 生成新草图?
24) 选择草图【Sketch4】?
25) 切换草图模式【Sketching】?
26) 绘制草图如图3-27所示六边形。?
27) 切换到模型【Modeling】?
28) 拉伸草图【Extrude】?
29) 拉伸属性设置添加冰冻【Details View】?【Operation】?【Add Frozen】?
30) 设置拉伸长度FD1=30m?
31) 点击生成按钮【Generate】
生成模型。?
32) 生成新的冰冻实体。?
33) 和添加材料操作相似,但产生的是各个独立的体(或单个冻结体),导航树显示2个实体,如图3-36。?
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图3-36 加入冰冻体?
4. 加入印记面?
34) 选择面?
35) 图形区选择卵形体侧表面?
36) 生成新平面?
37) 导航树选择【Plane8】?
38) 生成新草图?
39) 选择草图【Sketch5】?
40) 切换草图模式【Sketching】?
41) 绘制草图如图3-37所示圆形。?
42) 切换到模型【Modeling】?
43) 拉伸草图【Extrude】?
44) 拉伸属性设置加入印记面【Details?
View】?【Operation】
?【Imprint Faces】?
45) 点击生成按钮【Generate】生成模型,印记面操作将连续面进行分割,这使得在任意位置加入有限元边界条件变得非常方便,如图3-37。?
5. 切除材料?
46) 导航树选择【Plane8】?
47) 生成新草图?
48) 选择草图【Sketch7】?
49) 切换草图模式【Sketching】?
50) 绘制草图如图3-29所示矩形。?
51) 拉伸草图【Extrude】?
52) 拉伸属性设置切除材料【Details View】?【Operation】?【Cut Material】?
53) 设置去除材料长度FD1=10m?
54) 点击生成按钮【Generate】生成模型,如图3-38。?
?
图3-37 加入印记面?
图3-38 切除材料?
3.1.5.4 特征方向?
激活特征,则特征属性中方向和草图平面有关,有些操作(如切除) 会自动改变,见图3-39。?
??
3.1.5.5 特征类型?
特征延伸类型有如下几种,见图3-40:?
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图3-40 特征延伸类型?
1. 固定【Fixed】:固定界限将使草图轮廓按指定的距离进行拉伸,特征预览精确地显示出创建特征后的情形。?
2. 穿过所有【Through All】:将剖面延伸到整个模型,在添加材料操作中延伸轮廓必须完全和模型相交。?
3. 到下一个【To Next】:在添加材料操作将延伸轮廓到所遇到的第一个面,在剪切、印记和切片操作中,将轮廓延伸至所遇到的第一个面或体。?
4. 到面【To Faces】:可以延伸拉伸特征到有一个或多个面形成的边界,对多个轮廓而言要确保每一个轮廓至少有一个面和延伸线相交否则导致延伸错误,“到面”选项不同于“到下一个”选项,到“下一个”并不意味着“到下一个面”, 而是“到下一个块的体(实体或薄片)”,“到面”选项可以用于到冻结体的面。?
5. 到表面【To Surface】:和到面选项类似, 但只能选择一个面,延伸长度可以由到所选表面的下一个并且有可能是无约束的面所定义。?
?
3.1.5.6 特征创建及案例?
1、拉伸【Extrude】?
1) 拉伸包括实体,表面和薄壁特征。属性设置如图3-41。?
2) 创建表面要先选择【As Thin/Surface】,然后内、外厚度设置为零。?
3) 激活的草图作为默认输入,但可以通过在导航树中选择想要的草图改变输入。?
4) 详细列表菜单用来设定拉伸深度, 方向和布尔操作(添加、切除、切片、印记或加入冻结)?
5) 点击生成按钮完成特征创建。?
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图3-41 拉伸特征详细信息设置?
2、旋转【Revolve】?
1) 旋转激活草图创建3D几何体,如图3-42,从详细信息窗口菜单中选择旋转轴,如果在草图中有一条孤立(自由)的线,它将被作为缺省的旋转轴。?
2) 旋转方向特性:?
a) 正常:按基本对象的正Z方向旋转。?
b) 反向:按基本对象的负Z方向旋转。?
c) 双向-对称:在两个方向上创建特征,两个方向角度相同。?
d) 双向-不对称:在两个方向上创建特征,每一个方向角度不同。?
3) 单击生成按钮完成特征创建。?
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?
图3-42 旋转特征详细信息设置?
案例演示:?
1) 接上例,工具条选择【Revolve】旋转按钮。?
2) 设置要旋转的草图:【Details View】?【Details of Revolve】?【Base Object】=Sketch5。?
3) 指定旋转轴:图形区选择面体边线。?
4) 【Details View】?【Details of Revolve】?【Axis】中选【Apply】确认后出现【Selected】。?
5) 设置旋转角度:【Details View】?【Details of Revolve】?【FD1,Angle】=90。?
6) 生成旋转体:工具条中选择【Generate】。?
7) 旋转体生成如图3-43,保存文件。?
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图3-43 旋转特征操作?
3、 扫掠【Sweep】?
1) 实体、表面、和薄壁特征都可以通过沿一条路径扫掠一个剖面创建。图3-44 为扫掠特征详细信息设置窗口。?
2) 比例和圈数特征可用来创建螺旋扫掠?
a) 比例:沿扫掠路径逐渐扩张或收缩。?
b) 圈数:沿扫掠路径转动剖面。负圈数要求剖面沿与路径相反的方向旋转,正圈数为逆时针旋转。?
3) 对齐:?
a) 路径相切:沿路径扫掠时自动调整剖面以保证沿路径的切线方向。?
b) 全局:沿路径扫掠时,不管路径的形状如何剖面的方向保持不变。?
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图3-44 扫掠特征详细信息设置窗口?
螺旋扫掠案例演示:?
1) 接上例,图形区选择轴对称面。?
2) 创建工作平面【Plane10】。?
3) 【Plane10】中创建草图【Sketch11】。?
4) 草图【Sketch11】中建立一根线作为扫掠路径。?
5) 同样,选择另一轴对称面创建工作平面【Plane11】。?
6) 【Plane11】创建草图【Sketch12】。?
7) 草图【Sketch12】中建立一个圆作为扫掠轮廓。?
?
8) 工具条中选择扫掠命令【Sweep】,导航树出现特征【Sweep6】。?
9) 扫掠属性设置:选择扫掠轮廓【Details View】?【Details of Sweep6】?【Profile】=Sketch12。?
10) 选择扫掠路径:【Details View】?【Details of Sweep6】?【Path】=Sketch11。?
11) 选择切除材料操作:【Details View】?【Details of Sweep6】?【Operation】=Cut Material。?
12) 定义圈数确定的螺旋扫掠:【Details View】?【Details of Sweep6】?【Twist Specification】=Turns。?
13) 定义螺旋圈数:【Details View】?【Details of Sweep6】?【FD5,Turns】=4。?
14) 生成螺旋扫掠。?
15) 图形区显示螺旋扫掠特征操作结果,如图3-45。?
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?
图3-45 ?螺旋扫掠?
4、 蒙皮/放样【Skin/Loft】?
1. 从不同平面上的一系列剖面轮廓产生一个样条面拟合的三维几何体(必须选两个或更多的剖面)。?
a) 剖面可以是一个闭合或开放的环路草图,或由表面得到的一个面。?
b) 所有的剖面必须有同样的边数。?
c) 不能混杂开放和闭合的剖面。?
2. 草图和面可以通过在图形区域内点击它们的边或点。?
3. 选取好足够数量的剖面轮廓后,可以预览选定的剖面和导引多边形。?
4. 导引多边形是一段灰色的多义线,它用来显示剖面轮廓的顶点如何相互连接的。?
5. 蒙皮/放样操作非常依赖鼠标右键弹出菜单的选项。?
?
蒙皮/放样实例:?
从组件系统【Component Systems】中将【Geometry】拖入工程流程图区域【Project Schematic】,保存文件DM4-Skin.wbpj,选择【Geometry】?【New Geometry】进入DesignModeler程序窗口:?
1) 选择工作平面【XYPlane】。?
2) 创建草图【Sketch1】。?
3) 绘制草图为圆,直径100mm。?
4) 创建偏移工作平面【Plane4】,偏移【XYPlane】距离50mm。?
5) 创建草图援引【Sketch2】,其援引草图【Sketch1】,比例0.5。?
6) 如图形区显示中截面。?
7) 创建偏移工作平面【Plane5】,偏移【XYPlane】距离80mm。?
8) 创建草图援引【Sketch3】,其援引草图【Sketch1】,比例0.8。?
9) 如图形区显示上截面。?
10) 工具条选择蒙皮命令【Skin/Loft】。?
11) ?选择要蒙皮的所有草图:按住CTRL 键,选取好每个草图轮廓后,显示灰色的引导线,鼠标右键弹出菜单用于引导线的修改,继续通过所有的剖面,【Apply】确认后,【Details View】?【Details of Skin1】?【Profiles】=3 Sketches。?
12) 【Generate】操作生成3D实体,见图3-46,保存文件。?
?
?
图3-46 蒙皮/放样?
提示:鼠标右键弹出菜单中可以对引导线重新排列,排列方向出现差错可能导致出现不可预知的形状。?
5、 抽壳【Thin/Surface】:?
1. 抽壳特征有两个明显的用处:?
a) 创建薄壁实体【Thin】?
b) 创建简化壳【Surface】?
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2. 详细菜单中的选择方式:?
a) 删除面【Face to Remove】: 所选面将从体中删除。?
b) 保留面【Face to Keep】: 保留所选面, 删除没有选择的面。?
c) 仅对体操作【Boldies only】: 只对所选体上操作不删除任何面。?
3. 将实体转换成薄壁体或面时,可以采用以下三种方向中的一种偏移方向指定模型的厚度:向内,向外,中面。?
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提示?
1) 创建面几何体并非薄壁实体时, 必须将厚度属性域设为零。?
2) 如果所选面是表面体的一部分,则可以将【Thin/Surface】 特征的厚度设为> 0,这个操作可以对某个输入的面增厚。?
3) 中面选项:并非意味着中面抽取体是中空的。?
?
案例演示:?
1) 接上例,工具条中选择抽壳命令【Thin/Surface】。?
2) 属性设置去除面:【Details View】?【Details of Thin1】?【Selection Type】=Face to Remove。?
3) 图形区选择上表面。?
4) 确认要去除的面:【Details View】?【Details of Thin1】?【Geometry】=Apply。?
5) 抽壳成面体:【Details View】?【Details of Thin1】?【FD1,Thickness】=0?
6) 选择【Generate】生成抽壳特征。?
7) 图形区显示结果。?
8) 导航树零件下由原来的实体【Solid】变成面体【Surface Body】见图3-47,保存文件。?
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图3-47 抽壳特征操作?
6、圆角【Blend】?
1) 固定半径圆角【Fixed Radius】:?
?
固定半径圆角可以在模型边界上创建圆角。选择3D 边或面用于圆角,如果面选将圆角面上的所有边,在详细列表菜单中可以编辑圆角半径,点击【Generate】完成特征。案例操作见图3-48?
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图3-48 固定半径导圆角?
2) 可变半径圆角【Variable Radius】:?
?
用详细列表菜单可以改变每边的起始和结尾的圆角半径,也可以设定圆角间的过渡形式为光滑还是线性,点击生成完成特征,创建更新模型,如图3-49。?
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图3-49 可变半径导圆角?
3) 顶点倒圆(Vertex Radius)?
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允许在面体和线体上的顶点导圆角,但顶点必须和两条边相连,围绕顶点的几何模型必须共面。?
7、 倒角:?
倒角特征用来在模型边上创建平面过渡。?
1) 选择3D 边或面来倒角,如果选择的是面, 那个面上的所有边缘将被倒角。?
2) 面上的每条边都有方向, 该方向定义右侧和左侧。?
3) 可以用平面(倒角面)过渡的两条边的距离或距离(左或右)和角度来定义斜面。?
4) 在详细列表菜单中设定倒角类型包括设定距离和角度。?
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图3-50 ?倒角特征操作?
8、点特征?
点特征可以使点相对面或边的位置按尺寸放置。?
1) 选取一组基准面和引导边。?
2) 选择点分析类型:。?
(1) 焊点:用于将装配体中的分离的零件焊接在一起,仅那些成功匹配的点才能作为焊点传到数值模拟中。?
(2) 加载点:用于分析的“hard points” 节点,所有成功生成的点都可以传到数值模拟中。?
(3) 构造点:这类点不能够传到数值模拟中。?
3) 从三种可能的点定义中选择,每一种明确地定义了位置,如图3-51:?
(1) 单点【Single】: Sigma and Offset?
(2) 根据间隔控制序列点【Sequence By Delta】: Sigma, Offset, Delta?
(3) 根据数量控制序列点【Sequence By N】: Sigma, Offset, N, Omega?
(4) 坐标点【From Coordinates File】:文本格式文件,类似于3D曲线。?
参数【Sigma】:导引边起始端和起始点之间的距离。?
边偏移【Edge Offset】:导引边和基准面上点阵放置处之间的距离。?
参数【Delta】:对于按间隔控制序列点【Sequence By Delta】选项,这项指的
?
是引导上测得的两个连续点之间的距离。?
N:放置的点数,与导引边相关,在根据数量控制序列点【Sequence By N 】选项情况下使用。?
参数Omega:对根据数量控制序列点【Sequence By N】 选项,这项是导引边末端和末点之间的距离。?
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?
图3-51 点特征参数示例?
9、阵列特征【Pattern】?
阵列特征可以以下列形式复制面或体,如图3-52:?
1) 线性(方向+ 偏移距离)。?
2) 环形(旋转轴+ 角度):将角度设为0,系统会自动计算均布放置。?
3) ?矩形(两个方向+ 偏移)。?
?
提示: 对于面选定, 每个复制的对象实例必须和原始体保持一致,复制对象不能彼此接触或相交,复制的总数= “Copies” + 1?
?
图3-52 ?阵列特征?
3.1.5.7 ?3D实体建模案例——排气装置?
创建一个排气装置如图3-53主要操作: 建立草图,草图分割,工作面偏移,草图援引,草图投影,蒙皮/放样,旋转,抽壳及面体生成 。?
?
图3-53 ?排气装置模型?
操作过程:?
1. 组件窗口中将【Geometry】拖入工程流程图,保存工程文件为DM5-exhaust.wbpj 。?
2. 几何组件命名exhaust。 ?
3. 选择几何建模【Geometry】,鼠标右键选【New ?Geometry】如图3-54?
?
?
图3-54 创建新的几何模型?
4. ?在XY面上创建草图【sketch1】 ?
1) 在导航树点击【XYPlane】。 ?
2) 工具条选新草图 。?
3) ?切换到【Sketching】草图选项,将在XY面上创建草图。?
4) ?创建图示圆,并将圆分割为8分,旋转22.5 。?
5) 设置圆半径2.5cm,如图3-55。?
?
?
图3-55 创建草图1?
5. 生成草图【Sketch2】?
1) XY平面Z轴平移2cm生成新平面【Plane4】 ?
2) 插入草图援引【Insert】>【Skech Instance】 ?
3) ?援引草图设置:【Base Skeitch】?
4) 缩放比例1.2倍:【Scale】=1.2?
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5) 如图3-56?
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?
图3-56 创建草图2?
6. 生成草图【Sketch3】?
1) XY平面Z轴平移7cm生成新平面【Plane5】 ?
2) 建立草图【Skech 3】 ?
3) 绘制图示圆角四边形 ?
4) 标注相关尺寸 ,如图3-57?
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?
图3-57 创建草图3?
7. 生成草图【Sketch4】?
1) XY平面Z轴平移9cm生成新平面【Plane6】 ?
2) 插入草图援引【Insert】>【Skech Instance】生成草图【Sketch4】 ?
3) ?援引草图设置:【Base Sketch】=Sketch3?
4) 缩放比例1.2倍:【Scale】=1.2?
5) 如图 3-58?
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?
图3-58 创建草图4?
8. 生成蒙皮特征 ?
1) 工具条选择蒙皮命令【Skin/Loft】 ?
2) 显示4个草图轮廓,按顺序同时选中图中草图黄色线段,提示引导线的方向 ?
3) 选择【Generate】 ?
4) ?生成蒙皮图形 ?
5) 导航树显示生成的蒙皮特征包含4个草图轮廓,如图3-59?
?
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图3-59 创建蒙皮特征?
9. 生成旋转特征 ?
1) 平面【Plane6】生成草图【Sketch5】。?
2) 【Sketch5】上画旋转轴线。?
3) 体上表面生成平面【Plane7】>【Insert 】>【Sketch Projection】。 ?
4) 选择体上表面确认【Plane7】上建草图【Sketch6】。?
5) 选择旋转命令【Revolve】。 ?
6) 旋转面为【Sketch6】。?
7) 旋转轴为【Sketch5】中的线 。?
8) 旋转角为【Angle】=45?
9) 【Generate】生成 ?
10) 导航树显示生成旋转特征,如图3-60?
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图3-60 创建旋转特征?
10. 生成抽壳特征 ?
1) 选择抽壳命令【Thin/Surface】 ?
2) 设置面去除【Face to Remove】?
3) 选择图形中上下两个表面。 ?
4) 设置零厚度【Thickness】=0?
5) 【Generate】生成,如图3-61,保存文件。?
?
?
图3-61 创建抽壳特征?
3.1.6 概念建模及案例?
【Concept】菜单中的特征用于创建和修改线体或表面体,这些体将变成有限元梁和板壳模型,可以用绘图工具箱中的特征创建线或表面体,用来设计2D草图或生成3D模型;也可以导入外部几何体文件特征。概念建模工具命令如下表3-3:?
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?
?
表3-3:概念建模命令?
【Concept】概念建模命令 说明 【Cross Section】横截面?
?用点生成线体 ?
用草图生成线体?
用边生成线体?
3D曲线?
分割线体?
用边生成面体?
用草图生成面体?
线体横截面?
?
3.1.6.1 创建线体及案例?
1) 点生成线体【Line From Points】?
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点可以是任何2D 草图点、3D 模型顶点或点特征点,一个点分段通常是一条连接两个选定点的直线,该特征可以产生多个线体,这一点取决于所选点分段的连接性质。操作域允许在线体中选择添加材料或添加冻结选择。?
2) 草图生成线体【Line From Sketches】:基于草图创建线体。?
3) 边生成线体【Line From Edges】:基于已有的2D和3D模型边界创建线体。?
4) 分割线体【Split Edges】:分割线体边成段,用比例特性控制分割位置,如0.5等效于在一半处分割。?
5) 横截面【Cross Section】:横截面作为一种属性赋给线体,这样就可以在有限元数值模拟中定义梁的属性。?
(1) DM中在草图中描绘横截面并通过一组尺寸控制横截面的形状。?
(2) DM中可以自定义横截面,不用画出横截面,而只需在详细列表窗口填写截面的属性。?
(3) DM中横截面位于XY平面,定义横截面对齐采用局部坐标系或横截面的+Y方向,默认的对齐是全局坐标系的+Y 方向。?
(4) DM中用有色编码显示线体横截面的状态:?
a) 紫色: 线体未赋值截面属性。?
b) 黑色: 线体赋予了截面属性且对齐合法。?
c) 红色: 线体赋予了截面属性但对齐非法。?
(5) 树形目录中的线体图标有同样的可视化帮助:?
a) 绿色:有合法对齐的赋值横截面。?
b) 黄色:没有赋值横截面或使用默认对齐。?
c) 红色:非法的横截面对齐用视图菜单进行图形化的截面对齐检查。 ?
?
?
图3-62 线体图标表示横截面状态?
6) 选择默认的对齐总是要修改横截面方向,有2种方式可以进行横截面对齐,选择法或矢量法。任何一种方式都可以输入旋转角度或是否反向如图3-63:?
a) 选择使用现有几何体:边、点等作为对齐参照方式。?
b) 矢量方式法输入相应的X, Y, Z 坐标方向。?
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?
图3-63 ?修改横截面方向?
7) 横截面偏移:将横截面赋给一个线体后, 详细列表窗口中允许用户对横截面进行偏移:?
a) 质心:横截面中心和线体质心相重合(默认)。?
b) 剪力中心:横截面剪力中心和线体中心相重合,提示质心和剪力中心的图形显示看起来是一样的,但分析时使用的是剪力中心。?
c) 原点:横截面不偏移。?
3.1.6.2 3D 曲线特征及案例?
?
?3D 曲线可用于:为概念建模定制曲线,建立特征时的基本对象?
1. ?创建3D 曲线:可以从现有模型点【Point Select】或者坐标(文本) 文件【From Coordinates File】。?
2. ?曲线通过链路上所有的点:所有点必须唯一的,曲线可能是开放的也可能是闭合的。?
?
演示:?
1. 接上例,选择【Concept】?【3D Curve】?
2. 选择【Definition】?【Point Select】?
3. ?选择已有模型上的点按住 键选择多个点?
4. 【Apply】确认选择的4个点?
5. ?曲线可以是开放的也可以是闭合的, 产生的曲线通过所有选取的点,如图3-64?
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图3-64 创建3D曲线?
提示:通过XYZ坐标的文本文件创建3D曲线,文本需要满足一定的格式如图,格式化文本文件,# 表示此行是注解,忽略空行,数据行包括5个数据域, 被空格或TAB键隔开,依次为组号(整数), 点号(整数),X 坐标,Y 坐标,Z 坐标,对于封闭曲线, 最后一行的点号应该是0,如图3-65。?
?
图3-65 3D曲线文本文件格式?
3.1.6.2 创建面体及案例?
平面体是在XY面的表面体,在DM中创建的平面体用于进行2D 数值模拟,应用于平面应变、 平面应力、轴对称,在数值运算上比3D模型高效的模型。3D曲面则用于数值模拟壳体模型。?
1. 用边生成表面体【Surface From Edges】?
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用线体边作为边界创建表面体,线体边必须是没有交叉的闭合回路,每个闭合回路都创建一个冻结表面体,回路应该形成一个可以插入模型的简单表面形状,如平面、圆柱面、圆环面、 圆锥面、球面和简单扭曲面。?
?
3-66 边生成面体?
提示:无横截面属性的线体能用于将表面模型连在一起,在这种情况下线体仅仅起到确保表面边界有连续网格的作用。?
2. 草图生成面体【Surface From Sketches】?
?
由草图作为边界创建面体,单个或多个草图都是可以的,但基本草图必须是不自相交叉的闭合剖面,可以选择“添加” 或“加入冻结体” 操作。?
3. 边接合显示【Edge Joints】?
?
边接合【Joint】就是将放在一起的面体以及概念模型中梁和表面相粘合,每当生成一个接合,从边界生成线或从线特征生成表面时,DM就隐含地创建了边接合,在视图菜单中打开边接合显示【Edge Joints】选项就可以浏览边连接:蓝色表示边接合包含在已正确定义的多体素零件中, 红色表示边接合没有分组进同一个零件中。 ? ? ? ?
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图3-67 边接合显示?
3.1.7 ?高级工具及案例?
【Tools】工具菜单给出用于数值模拟分析常用命令,见表3-4,其中一些命令及案例演示如下:?
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表3-4:高级工具菜单命令列表?
?命令 说明 修补命令Repair及说明?
Freeze 冰冻 Repair Edges 小边修补?
Unfreeze 解冻 Repair Seams 缝隙修补?
Named Selection 命名选择 Repair Holes 孔洞修补?
Attribute 属性 Repair Sharp Angles 尖角修补?
Mid-Surface 抽取中面 Repair Slivers ?裂痕修补?
Joint 接合 Repair Spikes 钉修补?
Encolsure 包围 Repair Face ?碎面修补?
Symmetry 对称 ? ?
Fill 填充 分析工具Analysis Tools及说明?
Surface Extension 表面延伸 Distance Finder 检测距离?
Surface Patch 表面修补 Entity Information 实体信息?
Surface Flip 表面翻转 Bounding Box 边界框?
Solid Extensior 实体扩展 Mass Properties 质量属性?
Merge 合并 Fault Detection 默认检测?
Connect 连接 Small Entity Search 查找小体?
Projection 投影 ? ??
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3.1.7.1 ?冰冻【Freeze】及案例?
?
通常3D 实体特征操作如下:?
1. 创建3D特征体(例如拉伸特征)?
2. 通过布尔操作将特征体和现有模型合并: 加入材料, 切除材料,表面印记等?
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而冰冻特征【Freeze】的作用是构造模型历程的隔离器,也就是在冰冻前创建的特征将变成冰冻体,冰冻特征之后,对任何特征所做的添加、去除、印记面材料操作都将忽略所有的冰冻体。?
案例演示:?
1) 打开文件DM5-exhaust.wbpj,另存为DM6-Frozent.wbpj,双击【Geometry】,进入DM环境,加入冰冻命令【Tools】?【Freeze】。?
2) 导航树在最后的特征处【Thin1】出现冰冻特征【Freeze1】。?
3) 图形区显示冰冻面体。?
4) 选择工作面【Plane6】点击鼠标右键插入草图援引【Insert】?【Sketch Instance】建立新草图【Sketch9】。?
5) 草图属性:援引草图【Details View】?【Details of Sketch9】?【Base Sketch】=Sketch3?
6) 草图属性:草图比例【Details View】?【Details of Sketch9】?【FD6,Scale】=1.2?
7) 生成草图【Sketch9】,如图3-68。?
?
?
图3-68 创建冰冻体?
8) 创建拉伸特征【Extrude2】?
9) 拉伸特征属性设置:【Details of Extrude2】?【Base Object】=Sketch9?
10) 拉伸特征属性:拉伸草图【Details of Extrude2】?【Base Object】=Sketch9?
11) 拉伸特征属性:拉伸长度【Details of Extrude2】?【FD1,Depth】=5cm?
12) 拉伸特征属性:拉伸为面体【Details of Extrude2】?【As Thin/Surface】=Yes?
13) 拉伸特征属性:输入厚度【Details of Extrude2】?【FD2,Inward Thickness】=0cm?
14) 【Generate】生成拉伸面体如图?
15) 导航树显示两个面体,前一个冰冻,后一个激活,如果没有冰冻特征,则两个面体将合并为一个面体,如图3-69,保存文件。?
?
?
图3-69 创建薄壁拉伸?
3.1.7.2 ?解冻【Unfreeze】?
?
冻结是全局操作,解冻【Unfreeze】可以有选择地移除对单个或多个体的冻结。?
提示: 如果从CAD软件中导入一个装配体,DM将默认为装配体是没有冻结的分离零件,然而接下来的任何3D建模操作将合并装配体中的任何相互接触体,这些合并可以用冻结和解
冻工具避免。?
3.1.7.3 ?命名选择【Named Selection】?
?
命名选择【Named Selection】将一组实体组织在一个名字下,可以传递到数值模拟分析模块中。?
3.1.7.4 接合【Joint】?
?
接合【Joint】将表面体接合在一起,以便在分析模块中对其适当处理,可用于激活体或冻结体,拓扑结构可以共享网格或不共享成接触区域。将共享拓扑设为【Yes】(缺省),分析模型沿边界的网格是连续的;将共享拓扑设为【No】则用接触单元对边/面的边界进行建模,提示:表面/边探测必须设为【Yes】。?
3.1.7.5 包围【Enclosure】及案例?
?
包围命令【Enclosure】沿体创建一个环绕区域以便于对场效应区进行数值模拟,如流体和电磁场等。可以使用块体、 球体、柱体或自定义的形状创建包围体,夹层特性允许将包围体边界延伸至指定值但须> 0,可以将包围应用于所有的体或仅对选定目标,合并特性可以对多体零件自动创建包围体,确保划分网格时原始零件和包围体有公共节点。?
1. 接上例,加入包围特征【Tools】?【Enclosure】。?
2. 导航树显示包围特征【Enclosure1】。?
3. 设置包围体为球体:【Details View】?【Details of Enclosure1】?【Shape】=Sphere?
4. 设置球体半径:【Details View】?【Details of Enclosure1】?【FD1,Cushion】=10cm?
5. 【Generate】生成。?
6. 图形区显示球体包围。?
7. 导航树选实体。?
8. 图形区显示包围的球体,如图3-70,保存文件。?
?
?
图3-70 创建包围区域?
3.1.7.6 ?填充【Fill】及案例?
填充命令【Fill】用于创建充满内部空腔的实体,可在激活或冻结体中操作,但只能在实体中操作。该操作对大量的CFD应用软件非常有用。填充可以通过指定空腔内部表面或创建封盖面完成,见下面的案例演示:?
1. 拖入【Geometry】到【Project Schematic】。?
2. 调入填充模型文件:【Geometry】?【Import Geometry】=fill model.agdb,如图3-71。?
?
?
图3-71 调入填充模型文件?
3. 创建空腔表面填充:?
1) 选择填充命令:【Tools】?【Fill】?
2) 选择空腔内表面。?
3) 确认选择的表面【Details View】?【Details of Fill1】?【Faces】=Apply?
4) 【Generate】生成特征。?
5) 导航树显示出现2个实体,选择空腔生成的实体。?
6) 图形区显示内部实体,如图3-72。?
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如图3-72 创建空腔表面填充?
4. 创建封盖面填充:?
1) 创建封盖面:【Concept】?【Surface From Edges】。?
2) 图形区选择边。?
3) 确认选择的表面【Details View】?【Details of Surf1】?【Edges】=Apply。?
4) 【Generate】生成表面特征。?
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5) 导航树显示出现2个面体,。?
6) 生成填充特征【Fill3】。?
7) 设置封盖面填充【Details View】?【Details of Fill3】?【Extraction Type】=by Caps?
8) 图形区显示填充后实体,如图3-73。?
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图3-73 创建封盖面填充?
3.1.7.7 抽取中面【Mid-Surface】与表面延伸【Face Extend】及案例?
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抽取中面【Mid-Surface】将实体模型转化为面体,表面延伸【Face Extend】则在所选边上创建表面延伸,延伸可以是固定或延伸到选定表面,使用DM表面模型工具实例演示如下:?
1. 拖入几何建模系统【Geometry】到工程流程图【Project Schematic】。?
2. 命名工程为Surface。?
3. 选择【Geometry】-【Import Geometry】-【Browse】加入文件MidSurfaceBracket.agdb。绿勾标记表明模型加载成功。?
4. 保存工程文件。?
5. 选择【Geometry】-【Edit】如图3-74。?
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图3-74 ?调入几何模型?
6. 【DM】窗口中出现支座模型,该模型有两个实体,前支架为一单独实体,选择【Generate】更新模型。?
7. 使用抽取中面工具获得实体中间截面的面体,如图3-75,选择【Tools】-【Mid-Surface】?
8. 点击面选过滤器。?
9. 图形区选择面。?
10. 选面小窗口,按住【Ctrl】键,也选择被遮盖的面。?
11. 确认,【Details View】-【Face Pairs】-【Apply】。?
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图3-75A 抽取中面?
12. 前面只选择一对面,需要增加其它的面对,设置选择方法【Selection Method】=Automatic,?
13. 实体面对之间的控制距离为【Minimum Threshold】=1mm。?
14. 【Maximum Threshold】=2mm。?
15. 自动查找匹配的面对追加到前面的面对【Find Face Pairs Now】=Yes,Add to Face Pairs ?
16. 现在生成11个面对【Face Pairs】=11。?
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图3-75B 抽取中面?
17. 选择【Generate】更新模型?
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18. 需要删除多余的面对,右击鼠标【Midsurf】-【Edit Selections】。?
19. 图形区选择多的面。?
20. 图形区右击鼠标选择【Remove Face Pairs】。?
21. 选择【Generate】更新模型。?
22. 得到面体模型。?
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23. 前支架和支座需要用表面延伸命令连接起来,因此使用延伸工具延伸面体,如图3-76,选择【Tools】-【Surface-Extension】。?
24. 图形区选择前支架边。?
25. 确认选择边:【DetailsView】-【Surface Extension Group 1】-【Edges】=Apply。?
26. 所选边延伸到表面:【Surface Extension Group 1】-【Extend】-【To Surface】。?
27. 图形区选择要延伸到的面。?
28. 确认目标面:【Surface Extension Group 1】-【Target Face】-【Apply】。?
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图3-76A 创建表面延伸?
29. 延伸前支架另一边,增加新的延伸组,点击鼠标右键【Surface Extension Group 1】-【Add?
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New Extension Group】。?
30. 图形区选择前支架另一边。?
31. 确认选择边:【DetailsView】-【Surface Extension Group 2】-【Edges】=Apply?
32. 所选边延伸到表面:【Surface Extension Group 2】-【Extend】-【To Surface】。?
33. 图形区选择要延伸到的面。?
34. 确认目标面:【Surface Extension Group 2】-【Target Face】-【Apply】。?
35. 选择【Generate】更新模型。?
36. 输出几何模型,【File】-【Export】-Surface.agdb 。?
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图3-76B 创建表面延伸?
3.1.7.8 切片【Slice】?
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?当模型完全由冰冻体组成时才可以使用切片【Slice】,切片有两个选项:?
1. 用平面切片: 选定一个面并用此面对模型进行切片操作?
2. 切开表面:在模型中选择表面,DM将这些表面切开,然后就可以用这些切开的面创建一个分离体?
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详细原文,详见附件:
详细原文,详见附件:ANSYS_12.0_Workbench-热分析教程.pdf
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