ANSYS12.0中Workbench模块高级使用技术

ANSYSTRAININGAWE高级培训教程ANSYS进阶培训教程之Workbench高级使用技术ANSYSTRAININGAWE高级培训教程AWE建模高级技术ANSYSTRAINING体和零件•DesignModeler包括三个不同的体类型：–Solidbody:具有面积和体积的体。–Surfacebody:具有表面但无体积的体。–Linebody:完全由线组成的体，无边、面积和体积。•DesignModeler默认每个体为独立的一部分。ANSYSTRAINING体和零件…•在DesignModeler中存在两种状态的体：–激活（Active）:•体可以进行一般的修改操作，可以更改(但不能被切片)。•将所有激活的体切换到冻结状态，可使用冻结(Freeze)特征来完成。•在特征树中，激活的体呈蓝色。•在特征树中，体的图标根据其类型（实体,表面体,线体）而改变。–冻结（Frozen）:•除切片(slicing)操作外，建模的任何操作对其不起作用。•将体从冻结状态解冻，可利用解冻(Unfreeze)特征完成。•在特征树中，被冻结的体呈白色。激活冻结ANSYSTRAINING体和零件…•多体零件是什么?•例：–在DM中的三个零件,3个体中包括3个实体.–DS中3个实体具有2接触的区域。–每一个体网格是独立的。DMDSANSYSTRAINING体和零件…•例子(续):–在DM的一个零件,1个体中有一个实体.–在DS中为一个实体(无接触区域).–全部体网格是一个整体DMDSDMANSYSTRAINING体和零件…•Example:–DM中的一个多体零件,有3个实体.–DS中也有3个实体(无接触).–每一个体网格是独立的，但体上的节点在体之间是连续的。DMDMDSANSYSTRAINING布尔操作•可应用5种布尔操作于3D特征:–AddMaterial:生成材质并使模型与激活的体相融合。总是可用。–CutMaterial:从激活的体上移走材质。–SliceMaterial:将冻结的体切成薄片。只在模型中所有的体被冻结时才可用。–ImprintFaces:类似于Slice，只是体上的面是被分开的，若有必要，则边也可被粘附（imprinted）(不产生新体)。–AddFrozen:类似于AddMaterial，只是特征体与已存在的体不融合，而是添加了一个冻结体（frozenbodies）。–Cut,Imprint,以及Slice操作对线体不起作用。ANSYSTRAINING布尔操作…•布尔加:选择要在激活的图形上执行的特征和布尔操作。Extrude–此处显示Add.注意：如果体已存在，add得到融合的几何图形。ANSYSTRAINING布尔操作…•布尔减:已有的体(细线显示透明轮廓).利用旋转特征并进行减操作。激活的草图旋转轴ANSYSTRAINING布尔操作…•布尔粘附面:–粘附面操作允许从连续的面分离出一个区域(见下面)。例如考虑在任意位置应用有限元边界条件。激活草图以拉伸之.通过粘附面的操作拉伸.ANSYSTRAINING布尔操作…•布尔添加冻结:–类似于“加”操作，但得到独立的体(或单独的冻结体).激活草图以拉伸之.通过添加冻结的操作拉伸ANSYSTRAINING布尔操作…•布尔切片(所有体必须被冻结):–切割冻结体，在切割区域留下新的冻结体。新的冻结体.激活草图以拉伸之.通过切割操作以拉伸ANSYSTRAINING高级工具•通过Create菜单可得到高级工具，包括：–冻结(Freeze)–解冻(Unfreeze)–面删除(FaceDelete)–切片(Slice)–体操作(BodyOperation)•冻结:–冻结是一个高级建模工具，有两个应用：•多个零件装配时，可考虑使用相应的方式•允许“切割”一个给定的零件为几个子体(e.g.,为了映射网格划分而建立可扫掠的体)。ANSYSTRAINING高级工具…•通常地，一个3D实体特征操作如下：1.生成3D特征的体(e.g.,拉伸特征)。2.通过布尔操作，用当前的模型融合特征体:添加材质,减去材料,粘附表面。•冻结特征(Freezefeature)允许控制在构建历程中的第二步，使之作为独立的历程，如特征树显示的那样。•冻结生成在前，由特征创建体在后。•在特征树的分枝前用冰立方体来表示冻结体。•Add,Cut,orImprintMaterial操作对所有冻结体不起作用，因为任一特征都在冻结之后。ANSYSTRAINING高级工具…•解冻用来激活一个选中的体或一组冻结体，并将它们与模型中激活体融合在一起。•DesignModeler不是一个装配工具，而是一个“扩展”的零件工具，能处理多体。•用冻结和解冻工具，也可以对(导入的)装配体进行模型操作(e.g.,切片)。•采用默认，若从CAD包中导入一个装配体，DesignModeler的建模被限制，因为应用任何形式的3D建模操作都会将接触的体笼统地融为一体。用冻结和解冻工具可以避免这种情况。ANSYSTRAINING高级工具…•切片特征(Slicefeature)增强了DesignModeler的可用性，可以产生用来划分映射网格的可扫掠分网的体。–当模型完全由冻结体组成时，Slice才可用。–通过Create菜单得到Slice，它有两个选项：•SliceByPlane:选中一个平面，模型将被这个平面分开。•SliceOffFaces:在模型上选中一些面，这些面大概形成一定的凹面；DM将“切开”这些面。–注意:SliceOffFaces非常类似于FaceDelete:•FaceDelete:从模型中移走或删除被选中的面。然后，DM试图修复余下的体。•SliceOffFaces:从当前的模型中首先移走被选中的面，而不是删除，但是DesignModeler试图在sliced-offfaces之外，生成新的体。ANSYSTRAINING高级工具…•通过平面切片的例子:–原始导入的不规则几何模型使其在有限元模拟中很难映射(扫掠)网格。在DM中导入的几何模型有限元网格的结果=alltetsANSYSTRAINING高级工具…•使用Slice操作将模型分为4个体(单独的零件).用2次Slice操作分割原有的（冻结的）体。结果:3个体都能扫掠生成网格1个四面体网格ANSYSTRAINING概念建模•应用Concept菜单项里的特征用来创建和修改作为有限元梁模型的线体•要开始概念建模,用户可以选择以下一种方式:–应用Draw工具盒中的创建点和线特征来创建2D草图和/或生成3D模型，然后用于创建线体–利用外部导入的几何模型文件的特征.•可以采用以下的概念建模工具，创建线体:–Linesfrompoints–Linesfromsketches–LinesfromedgesANSYSTRAINING截面•截面(CrossSections):–截面是赋给线体的属性以定义有限元模拟中梁的特性.–在DM中,截面由草图表示，由一组尺寸控制.–在DesignModeler中支持的11种截面类型直接对应于ANSYS经典环境中所采用的特别的梁截面类型.ANSYSTRAINING截面…•首先从Concept菜单中选取Crosssections使之可用.•在树形图中插入crosssection的分枝，其中列出了所定义的每个截面Concept菜单树形图的显示ANSYSTRAINING截面…•高亮显示树中的截面，并在细节面板中修改尺寸.ANSYSTRAINING截面…•在DM中允许一个用户由数据定义截面.•不同于通常的截面,是在细节中给定截面的特性.•A=截面面积.•Ixx=x轴截面惯性矩.•Ixy=惯性积.•Iyy=y轴惯性惯性矩.•Iw=抗扭常数.•J=扭转常数.•CGx=质心的X坐标.•CGy=质心的X坐标.•SHx=剪切中心的X坐标.•SHy=剪切中心的Y坐标.ANSYSTRAINING由线生成面•由线生成面(SurfacesFromLines)(有限元梁和壳):–允许在DM中创建表面体，将线体的边作为边界.–选中的线体的边应为一个不相交的封闭环.–每一个封闭环将产生一包含单独的面的冻结的表面体.–封闭环应该形成如下的形状，这些简单的表面能够嵌入到模型:•平面、圆柱、圆环、锥形、球形•也能够创建简单的扭曲表面.平的表面扭曲的表面ANSYSTRAINING由线生成面…•线生成面的注意事项:–应用梁和壳(筋、加劲肋等)能够有效地模拟众多实际应用.surfacefromlines的功能使这一能力得到增强.–无截面的线体可以用于联结多个面模型.此时，线体的作用仅仅是保证在表面的边界生成连续的网格.线体(无截面)在面的交界处上得到的连续有限元网格2SurfaceBodiesANSYSTRAININGAWE高级培训教程AWE高级分析高级技术ANSYSTRAINING…体素类型•实体体素是指几何空间上的3D的体:–这些体可被划分成形函数为二次的高阶四面体单元或六面体单元。–每个节点对于结构有三个平动自由度，对于热分析有一个温度自由度。–能很好地显示CAD模型。ANSYSTRAINING…体素类型•面体素是指几何上为2D，空间上为3D的体素:–Surfacebodies是用来描述在一个尺寸上非常薄的结构，所以不显示厚度但要输入厚度的值。例如，CAD软件中可以提出中面,但是板和壳仍然是3D的，不能认为是Surfacebodies。所以，如果将板和壳按照Surfacebodies来分析，必须首先在CAD系统中提出中面。–Surfacebodies被划分成线性壳单元。–对于结构分析，每个节点上有三个平动自由度和三个转动自由度，对于热分析，每个节点上有一个温度自由度。–用于描述薄板结构。ANSYSTRAINING…体素类型•线体素是指几何上为一维空间上为三维的结构:–Linebodies是用来描述与长度方向相比较其他两个方向的尺寸很小的结构，截面的形状不用显示出来。–一般来讲，只有DS支持建立linebodies，并能定义截面和线的方向。–Linebodies可划分成为线性梁单元。–每个节点对于结构分析有三个平动自由度和三个转动自由度，对于热分析有一个温度自由度。–可以很好的描述类似梁的结构。ANSYSTRAINING…材料属性•为体添加材料属性，从目录树中选取体，然后在下拉菜单中选取“Material”–材料可以从外部的XML文件选取–新的材料数据可以在Engineering分支下添加和输入。然后新的材料就可以从下拉菜单中得到。–对于surfacebodies,如上所讲，定义一个厚度是必要的。•如果在DM中已经定义了，厚度从DM直接输入。ANSYSTRAINING…实体体素接触•输入装配体，自动检验接触面并生成接触。–在CAD软件中不支持配合关系。所以要建立两个非常接近的面来代替接触。–“ToleranceSlider”滑块，在“Contact”分支，给出检验出接触的公差。ANSYSTRAINING…实体体素接触•ANSYS的接触功能，允许用户建立零件之间没有公共节点的模型。–接触单元就像是在接触区域面上的“皮肤”，提供了零件之间的相互关系。–这意味着一个小的零件不能确定整个装配体的网格密度。用户就可以根据需要来定义一个比其他零件更密的网格。注意在零件之间网格没有匹配上。存在六面体单元和四面体单元的混合单元。ANSYSTRAINING…实体体素接触•在“contact”分支点击某个接触域，构成这个接触的零件就会变成透明的，以便观察。–选取一个接触对，接触区域就变成透明的并不包括其它的部分。–透明度可以通过“ToolsControlPanelContact:Transparency”控制.在“Contact”分支可以关掉透明显示。接触体是半透明的。不是接触体的为全透明的。接触面的法向视图是不透明的，很容易观察。ANSYSTRAINING…实体体素接触•如果几何实体是高亮度的，在图框内点击鼠标右键可以快速的选出相关的接触。–点击鼠标右键的菜单允许用户在“Geometry”分支选取相应的体或