ANSYS 入门教程 (6) - 几何建模技术与技巧.pdf

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1、ANSYS入门教程(6)-几何建模技术与技巧第2章几何建模技术与技巧2.1坐标系和工作平面2.2创建几何模型2.3几何模型的布尔运算2.4几何建模的其它常用命令2.5几何建模技巧2.6几何建模实例ANSYS中的模型可分：★几何模型(也称实体模型)★有限元模型ANSYS求解必须使用有限元模型。几何模型通过定义各种属性和网格划分转成有限元模型，从而才能进行计算分析。ANSYS的建模方法：●直接建模：直接在ANSYS中建立有限元模型，而不必先建几何模型。先对结构进行节点和单元编号，然后输入节点坐标建立节点，再输入每个单元的节点编号，从而建立有限元模型。该方法缺点是大量

2、输入数据令人无法忍受，且对于复杂的3D实体靠人工去划分网格极易出错。●几何建模：在ANSYS软件中建立模型或从其它CAD软件导入模型，建模软件如AutoCAD、Pro/E、SolidWork、UG、SolidEdge等。●混合建模：在几何建模并网分后，再增加其它单元或特征的方法。该法基本是在有限元模型生成后，再建立少量的单元，例如接触单元、约束方程、耦合自由度等。2.1坐标系和工作平面2.1.1坐标系类型ANSYS中有6类坐标系：总体坐标系、局部坐标系、节点坐标系、单元坐标系、显示坐标系与结果坐标系。(1)总体坐标系结构基本坐标系，用于确定空间几何结构的位置，是

3、一个绝对的参考系。有三种形式：指教坐标系、圆柱坐标系和球坐标系。☆原点相同，右手系；☆坐标系号：0-直角坐标系，1-圆柱坐标系，2-球坐标系。☆可使用任意坐标系，但同一时刻只能激活一个坐标系。☆总体坐标系均用X、Y、Z表示，当激活的不是直角坐标系时，应理解为圆柱坐标系的R、θ、Z或球坐标系的R、θ、Φ。默认为整体直角坐标系。(2)局部坐标系对于复杂的几何模型，仅使用总体坐标系不够方便，这时可建立自己的坐标系，即局部坐标系。☆局部坐标系的原点和坐标轴方向可与总体坐标系不同☆有4种坐标系，即直角坐标系、柱坐标系、球坐标系、环坐标系。☆局部坐标系的编号必须≧11，且为

4、整数号码。总体坐标系和局部坐标系主要用于几何建模。(3)节点坐标系★节点坐标系主要用于定义节点自由度的方向。★每个节点都有自己的节点坐标系，缺省的节点坐标系的方向平行于总体直角坐标系，而与建立节点时所用的坐标系无关。★当施加不同于总体坐标系方向的约束或荷载时，需要旋转节点坐标系到需要的方向，然后再施加约束或荷载。★在时程后处理（POST26）中，节点结果如节点位移、节点荷载和支座反力等都是以节点坐标系方向表示。★在通用后处理（POST1）中，节点结果数据均以结果坐标系表示。(4)单元坐标系每个单元都有自己的单元坐标系，用于定义单元材料性质、面荷载和单元结果的方向

5、。单元坐标系的缺省方向遵循以下规则：●线单元（杆、梁单元）的X轴通常从I节点指向J节点，Y和Z轴可由节点K或θ确定；当节点K省略且θ=0时，单元的Y轴总是平行于总体坐标系的XY平面；当单元的X轴平面于总体坐标系的Z轴时，单元的Y轴与总体坐标系的Y轴相同。●壳单元的X轴通常也从I节点指向J节点，Z轴通过I节点且与壳面垂直，其正方向由单元的I、J、K节点按右手规则确定。●2D/3D实体单元坐标系的方向总是平行于总体直角坐标系。(5)显示坐标系显示坐标系用来定义列表或显示几何元素的坐标系。缺省时几何元素列表总是显示为总体直角坐标系，而不管它们是在何种坐标系下生成的。显

6、示坐标系的改变会影响到图形显示和列表，无论是几何图素或有限元模型都将受到影响。但是边界条件符号、向量箭头和单元坐标系的三角符号都不会转换到显示坐标系下。显示坐标系的方向是X轴水平向右，Y轴垂直向上，Z轴垂直屏幕向外。当DSYS>0时，将不显示线和面的方向。(6)结果坐标系结果坐标系用于列表、显示或在通用后处理中将节点或单元结果旋转到一个特定坐标系中。求解结果如节点位移、单元应力或应变等，以节点坐标系或单元坐标系保存在文件中，在显示或列表时，均按当前激活的结果坐标系处理。缺省时结果坐标系与总体直角坐标系平行。2.1.2坐标系的定义与激活缺省情况下总是激活总体直角坐

7、标系，用户每定义一个局部坐标系则该坐标系自动被激活。如果要激活一个总体坐标系或以前定义的局部坐标系则要通过菜单或命令。(1)激活总体和局部坐标系命令：CSYS,KCN其中KCN表示坐标系号码，0-直角坐标系（缺省），1-圆柱坐标系，2-球坐标系，4-以工作平面为坐标系，5-柱坐标系（以Y轴为转轴），≥11-局部坐标系。由于工作平面可不断移动和旋转，因此当采用CSYS,4时也相当于不断定义了局部直角坐标，在很多情况下应用非常方便。(2)定义局部坐标系a.根据总体坐标系定义局部坐标系命令：LOCAL,KCN,KCS,XC,YC,ZC,THXY,THYZ,THZX,P

8、AR1,PAR2其中：K