ANSYS第六章-输入实体模型

第六章输入实体模型本章讨论ANSYS内置的IGES转换过滤器，它不是诸如ANSYSConnectionKitforSAT这样的ANSYS接口产品。接口产品是独立授权的，接口工具包是独立的，独立的文档产品包括在ANSYS安装CD盘中。若想获得更多的信息，可参看《ANSYSConnectionUser’sGuide》。用户可以在ANSYS里直接建立模型，当然，作为一种可供替换的方案，也可以先在用户擅长的CAD系统里建立实体模型，把模型存为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后，就可以象在ANSYS中创建的模型那样对这个模型进行网格划分。6.1从IGES文件中输入实体模型初始图形交换标准（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输入能力在工业界中是位于最强者之列。而且，因为过滤器程序可以输入部分的文件，所以用户至少可以输入模型的一些部分。对于输入IGES文件，ANSYS提供了下面两种选项：·SMOOTH(NURBS-based或RV52)--这个选项使用标准的ANSYS几何数据库。SMOOTH选项没有自动生成体的能力，而且通过这个转换器输入的模型还需要一些手工的修补。必须使用标准的PREP7几何工具来修改模型。但是，通过这个转换器输入的模型不能使用FACETED选项拓扑和几何修改工具。·FACETED(或RV53)──这个选项使用defeaturing数据库。这种转换包括自动地合并和生成体，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会提示用户并激活一组增强的拓扑和几何工具，这些工具是专门设计成采用交互方式修改输入模型的。对大而复杂的模型建议不要采用这个选项。确保在输入或创建模型之前设置了输入选项。一旦模型输入或创建就不能改变这个选项了。如果必须改变输入选项，用/CLEAR清空数据库（或离开并重启动ANSYS），设置正确的选项并重新输入或重新创建模型。改变输入选项将导致混合模式的几何模型，生成一个坏的数据库。6.1.1使用SMOOTH选项用SMOOTH选项的强大输入及建模特性输入模型并准备分析，如果必要用FACETED选项的defeaturing功能。在下列情形也需要用SMOOTH选项：Ÿ模型输出为IGES文件。Ÿ在输入模型的基础上创建新的几何图元首先应尝试用SMOOTH选项输入模型。如果不能用可用工具修复模型，尝试用FACETED选项输入并修复模型。6.1.1.1用SMOOTH选项输入IGES文件设置输入IGES文件的选项：命令:IOPTNGUI:UtilityMenuFileImportIGESŸ选择SMOOTH选项选择IGES文件：命令:IGESINGUI:设置IGES选项之后拾取文件对话框，当ANSYS问是否执行IGES命令时选择YES。6.1.1.2用SMOOTH选项的准则如果用SMOOTH选项输入IGES文件，应当注意下列准则。6.1.1.2.1当在CAD系统中建模Ÿ考虑模型的规划、对称及有限元分析要求细节的程度按照ANSYS实体建模过程进行建模。例如对轴对称模型ANSYS程序要求总体坐标系的Y轴作为旋转轴。参考§2。Ÿ避免生成封闭曲线（即线开始并终止于相同的点）及封闭曲面（诸如表面起始并终止于同一个边界）。ANSYS不能存储封闭曲线或曲面（它要求至少两个关键点）。如果一个封闭曲线，封闭曲面或修剪的封闭曲面－当读入IGES文件遇到由IGES图元120、144或128、144定义的表面时，ANSYS将试图将其分割为两个或更多的图元。Ÿ尽可能写ANSYS需要的数据到IGES文件中（参见《ANSYSCommandsReference》中IOPTN命令的描述）。6.1.1.2.2当从CAD程序写出IGES文件Ÿ只传递分析需要的部分几何模型，有限元分析并不需要CAD模型那样多的细节。Ÿ对修剪表面的传递，在IGES文件中包括总体XYZ数据及UV数据。Ÿ对待分析的大模型，用CAD程序的选择功能创建几个IGES文件，每个包含模型的一部分。ANSYS将会给每个输入的文件一个新的实体号码。可以利用前处理中的合并（MERGE）特性（NUMMRG命令或菜单路径MainMenuPreprocessorNumberingCtrlsMergeItems）合并重合的图元。Ÿ以ASCII格式写IGES文件，每条记录80个字符。Ÿ对Pro/ENGINEER程序用下列准则：-设置Config.pro选项“iges_out_trim_xyz”为“yes”-设置精度为1E-6并重新生成模型。6.1.1.2.3当将IGES文件读入到ANSYS中：关注ANSYS执行的信息。警告信息给出未能传递的IGES图元的细节及相应ANSYS的体号。如果IGES实体没有传递，用ANSYS实体建模命令重新构造。SMOOTHIGES过滤器能够读入任何小于或等于20度的有理B样条曲线（类型为126）或有理B样条曲面（类型128）。尝试读入大于20度的B样条曲线或曲面将会导致错误信息。从IGES文件传入有重复线或关键点的模型是允许的。因为建模的容差及经验在CAD模型中常常出现。有些时候需要用ANSYS命令合并重复的图元来清理实体模型（NUMMRG命令或菜单路径MainMenuPreprocessorNumberingCtrlsMergeitems）。当用ANSYSAUX15[IGESIN]读入IGES文件是合并是自动的。缺省容差用于确定关键点是否应合并成为一个关键点。有些时候缺省收敛容差不够必须改变。6.1.1.2.4当从ANSYS写出IGES文件在写IGES文件之前设定系统单位制[/UNITS]。IGES文件捕捉这个信息并被读入IGES文件的很多程度读入。（不能在GUI上直接使用/UNITS命令）。在写文件时选择所有低级实体模型图元。（ALLSEL，BELOW，ALL）或菜单路径（UtilityMenuSelectEverythingBelow）。如果要写出模型的一部分（如面），在写文件之前只选择相应的图元及相应低阶的图元（线和关键点），然后不选择任何高级图元（体）。6.1.2用FACETED选项用FACETED选项来defeature你的模型，并修复任何用SMOOTH选项的实体建模工具不能修复的缺陷。Ÿ在输入模型之后不能在FACETED和SMOOTH选项间进行切换，因此从下向上建模不允许。Ÿ该选项不能传递诸如标注、文本、注释图元的数据。而且ANSYS将忽略任何该选项不能识别的IGES图元。然而该选项将传递所有IGES拓扑及几何实体。Ÿ当用FACETED方法输入模型划分网格时，可以将模型用DB，GEOM，CM，MAT及LOAD选项归档模型（CDWRITE命令）。ŸANSYS不会合并关键点（NUMMRG，KP）；在输入操作中合并自动进行。ŸANSYS不会衔接线与面。然而可以合并面和线。Ÿ用FACETED选项输入的曲面内部表示为平的刻面的网格。对这些面（面内部）划分网格的节点将不会沿着原来的表面如关键点或线内部一样准确，也不如SOOTH选项输入的准确。有些情况下将会影响分析的精度。然而FACETED选项的defeaturing数据库提供了强大的简化模型的功能，应该利用SOOTH选项输入及建模的功能来输入并修复模型的任何缺陷。如果需要进一步简化几何模型，可以用FACETED选项的defeaturingCAD修复工具来defeature模型：1．从SMOOTH状态输入IGES文件。2．通过重新生成几何体素及利用布尔运算修复并增强模型。不要对模型划分网格。3．保存输入创建的或生成模型的数据库。4．输出ANSYSIGES文件模型。5．用/CLEAR命令清空数据库（或离开并重新启动ANSYS）。6．设置IOPTN到FACETED。7．输入你生成的IGES文件。注意—一旦输入了文件就不能恢复到SMOOTH模式了。确保在用FACETED选项输入之前使用ANSYS标准几何数据库完成了所有建模工作。8．简化模型（defeature）从模型中去掉有问题的特征。9．尝试给模型划分网格。如果在划分网格时遇到问题，需要进一步简化模型。下面几节详细覆盖了上述任务。6.1.2.1修复并增强模型在SMOOTH模式时，用几何增强工具创建额外实体或增强。这些工具设计用来同布尔运算一起用于增加通孔或增强几何体素的模型。这些工具是ANSYS可用的标准几何工具的一个子集，参见5更多的内容。6.1.2.2用FACETED选项输入IGES文件通过SMOOTH选项IGES文件的输入，主面网格划分器（Riemann空间网格划分器）是缺省的网格划分器。如果对给定模型主网格划分器网格划分失败，ANSYS会自动转换到替代的面网格划分器而不需要用户的干预。为输入IGES文件设置选项：命令：IOPTNGUI:UtilityMenuFileImportIGES·选择缺省选项。·合并重合关键点选项设置为YES（缺省）·如果可用则生成实体的选项设置为YES（缺省）选择IGES文件：命令：IGESINGUI：在设置IGES选项之后出现文件拾取对话框。当希望设置输入选项不同于上面所述的时候，如果出现以下几种情况，就不应当合并关键点或生成实体了：·模型中存在一些已知的几何图元并且在转换后要将其删掉。·模型中包含了一些已知没有进行适当修整的表面。在合并之前，应当在ANSYS中删除这些表面。·IGES模型是非常大的。在这种情况下，下面的方法是一个很好的策略，即在试图合并关键点和生成实体之前不必激活这些选项而把模型输入到ANSYS中去。·模型包含一些不共享边界的表面。在这种情况下，用户可能希望分别对这些表面进行网格划分。·输入的模型不是一个实体模型。注意：如果模型不能成功地输入的话，使用GTOLER选项可能会有帮助。具体地说，设置大的因子值可以删除模型的一些小的细节。相反，如果模型丢失了一些小的细节特征（但是重要的），使用小的因子值就可以恢复它们。大多数情况下，不推荐使用GTOLER选项。FACETED选项比SMOOTH选项输入IGES文件时需要更多的内存，对于没有干净地输入的模型或需要更多手工修复来生成的模型更是如此。下面是一些建议。1、输入模型时打开自动合并和生成体的开关选项（缺省的条件）。2、模型需要手工清理时的一些指示包括进行合并时发生失败，或ANSYS发出一些不合理的内存要求。通常情况下，如果文件包含一些不必要（或无限制的）的图元，则自动合并就会失败或要求更多的内存。用户可以逐步进行拓扑修改以删除那些图元，然后继续进行合并。否则必须：·输入文件时不必进行合并和体的生成。·通过拓扑和几何修整程序删除不想要的图元。·合并模型。·生成线和面以取代丢失的图元。·生成体。3、如果ANSYS检测到模型中包含有多个连接在一起的体，程序就会将生成体的开关关掉，而用户必须自己生成这些体。产生输入问题的一些原因·CAD程序可能用一种不完全一致，带有特殊格式的方式来定义图元。·CAD文件是用一种看起来正确但对有限元分析工具却会引起问题（例如两个面之间的间隙，重叠等）的方法生成的。·CAD文件可能包含难以进行网格划分的物理细节，例如“细长”面。6.1.2.3使用几何简化工具几何简化工具用来消除不成比例的小几何图元（如很小的线或环）、额外特征或面的某一方向比例失调（细长面）。这些图元在对模型划分网格时会产生问题。当体已经生成简化工具才最有效。建议在简化之前完成体创建的工作。警告：用这些工具编辑图元时会除去任何已添加的载荷和边界条件。因此，应当在添加载荷和边界条件之前进行简化模型的工作。ANSYS提供了绘出小的面，线和环的功能。许多这些细节特征可以用目视检查模型的方法来发现。也可以通过先进行模型网格划分然后检查错误记录和结果网格来确定这些问题。简化工具只能在还未进行网格划分的图元上使用。如果想在网格划分后还使用这些工具，必须先清理目标图元的网格。6.1.2.3.1目视检查有问题的细节下面的插图（图