ANSYS命令：前处理

第6章ANSYS命令：前處理143第6章ANSYS命令：前處理ANSYSCommands:Preprocessing這一章介紹preprocessing命令。請你回顧Figure5-2，我們把preprocessing的命令區分成solidmodeling、elementattributes、meshgeneration三大類。Solidmodeling可以使用bottom-up及top-down兩種方法，所以我們依此將命令分成兩類：與bottom-upapproach有關的keypoints、lines、areas、volumes，和與top-downapproach有關的primitives、booleans。Meshinggeneration則可以使用directgeneration或auto-meshing兩種方法，所以我們也依此將命令細分成兩類：與directgeneration有關的nodes、elements命令，和與auto-meshing有關的meshsize/shape、auto-meshing命令。如此，preprocessing的命令分為5類，分述於5節中：第1節是solidModeling中與bottom-upapproach有關的命令，第2節是solidModeling中與top-downapproach有關的命令，第3節是ElementAttributesCommands，第4節是meshgeneration與directgeneration有關的命令，第5節是meshgeneration中與auto-meshing有關的命令。144第6章ANSYS命令：前處理第6.1節建立實體模型：Bottom-upApproachSolidModeling:Bottom-upApproach6.1.1KeypointsCommands010203K,NPT,X,Y,ZKLIST,NP1,NP2,NINCKPLOT,NP1,NP2,NINCK命令（第1行）是去建立一個keypoint，NPT是這個keypoint的編號，X,Y,Z是座標值（參照目前的ActiveCS）。再次提醒你，在ANSYS中的命令說明書中或文字輸出時，座標一律以X,Y,Z來表示，可是它們並不一定表示直角座標；如果是圓柱座標的話（Figure5-7b），X,Y,Z必須解釋成R,,Z（或R,Y,）；如果是圓球座標的話，X,Y,Z必須解釋成R,,。KLIST（第2行）是以文字方式列出你所定義的keypoints，顯示的座標值是參照目前的DisplayCS。KPLOT（第3行），把這些keypoints畫出在GrapgicsWindow上；不過當這些keypoints被畫出來時，通常只是一些小點，肉眼很難辨識，所以最好是在每個點的旁邊再標出編號（在KPLOT命令之前使用/PNUM命令）。6.1.2LinesCommands010203L,P1,P2,NDIV,SPACECIRCLE,PCENT,RAD,PAXISLARC,P1,P2,PC,RAD第6.1節建立實體模型：Bottom-UpApproach1450405060708LFILLT,NL1,NL2,RADSPLINE,P1,P2,...,P6,...BSPLIN,P1,P2,...,P6,...LLIST,NL1,NL2,NINCLPLOT,NL1,NL2,NINCL命令（第1行）是定義一線段，起迄點是編號P1及P2的keypoints。當你定義此線段時，你可以利用參數NDIV及SPACE去指定將線段切割成NDIV段，及切割的spaceratio。所謂spaceratio是切割後，最後一段（靠近P2的一段）與第一段（靠近P1的一段）長度的比值，而中間線段則依此漸變；換句話說，spaceratio小於1時，線段切割是越來越細；反之，spaceratio大於1時，線段切割是越來越粗。但你在使用L命令時，並不一定要輸入這些參數（NDIV及SPACE），你可以在完成solidmodeling以後，再來處理這些meshing的事情。L命令是定義一線段，但是並不一定是直線段，而是依當時的ActiveCS而定──當使用直角座標時的確會產生直線，但若是使用其它的CS，則不一定是直線。譬如說在圓柱座標（R,,Z）時，假設P1=（1,0,0），P2=（1,90,0），則L,P1,P2命令就會產生一個圓弧。廣泛而言，L命令在P1（假設座標是X1,Y1,Z1）與P2（假設座標是X2,Y2,Z2）兩個點之間是如此產生線段的：當X座標由X1增加至X2的同時，Y座標也是由Y1依比例增加至Y2，Z座標也是由Z1依比例增加至Z2。CIRCLE命令（第2行）可以用來定義一個圓，PCENT是圓心，RAD是指半徑；如果該圓不是在X-Y平面的話，還要輸入PAXIS去定義通過圓心的軸，PAXIS省略的話，內定的圓心軸是垂直於WP。CIRCLE命令最後面還有幾個參數可以用來定義圓弧，但是下一個命令（LARC）可能較方便。LARC（第3行）是去定義一個圓弧，圓弧的起點P1、終點P2，半徑是RAD；因為若只有這3個參數會定146第6章ANSYS命令：前處理義出兩個可能的圓弧，所以PC是用來定義圓弧的凹方向是在那一邊。LFILLT（第4行）是在NL1及NL2兩個lines之間產生一個半徑是RAD的圓角SPLINE及BSPLIN兩個命令（第5、6行）都是在產生稱為splines的圓滑曲線，通過P1、P2、…、P6等最多六個點。這兩個命令不一樣的地方在於，SPLINE命令產生出來的曲線是許多獨立的線段，而BSPLIN命令產生出來的是單一的曲線。兩個命令的最後還有幾個參數可以去指定曲線頭尾的斜率。LLIST命令（第7行）把所定義的lines列印出來。LPLOT命令（第8行）是把所定義的lines畫出來。6.1.3AreasCommands01020304050607A,P1,P2,...,P18AL,L1,L2,...,L10ADRAG,NL1,...,NL6,NLP1,...,NLP6AROTAT,NL1,...,NL6,PAX1,PAX2,ARCAFILLT,NA1,NA2,RADALIST,NA1,NA2,NINCAPLOT,NA1,NA2,NINCA命令（第1行）是由keypoints來定義一個area，這些keypoints必須在一個平面上（當使用非直角座標系統時，所謂「平面」是廣義的[Ref.5,A]），輸入時必須依順時針或逆時針的順序，這個順序也用來決定area的「正面」方向（依右手規則）。在產生area之前，keypoints間會先產生「直線段」作為area的邊界，但是如果keypoints間已經有lines存在，則會直接以現存的lines作為area的邊第6.1節建立實體模型：Bottom-UpApproach147界。AL命令（第2行）是由lines去定義一個area，亦即用這些lines去圍成一個area；這些lines必須在一個「平面」上，順序可以任意排列，但是必須要有意義，比如某些lines沒有連接在一起，或是互相交叉，這些都會出現錯誤訊息，基本上這些lines必須要形成一個simplyconnectedclosedcurve[Ref.5,AL]。我們知道一條線段往某一方向拖拉（drag）可以「掃」（sweep）出一個area出來。ADRAG命令（第3行）就是基於這種構想來產生一個area；NL1,NL2等連接線段定義出欲被拖拉的線段，而NLP1,NLP2等定義出拖拉的路徑（path）。AROTAT命令（第4行）和ADRAG類似，但是AROTAT是對著某一軸做旋轉來產生一個area，PAX1和PAX2兩個keypoints定義出旋轉軸（方向依右手規則），ARC（degree）則定義其旋轉角度。關於ADRAG與AROTAT有一點特別要強調的：這些欲被拖拉或旋轉的lines上，如果已經有定義了elements，那麼這些1D的elements也會隨著「長」成2D的elements，關於這點，我們在解說VDRAG及VROTAT命令時再舉例說明可能會比較清楚。因為通常由1D的元素「長」成2D元素的應用比較少，而由2D的元素「長」成3D元素的應用會比較多。AFILLT命令（第5行）是在兩個areas間去產生一個圓角面。ALIST命令（第6行）把所定義的areas列印出來。APLOT命令（第7行）是把所定義的area畫出來。6.1.4VolumesCommands010203V,P1,P2,...,P8VA,A1,A2,...,A10VOFFST,NAREA,DIST148第6章ANSYS命令：前處理040506070809VEXT,NA1,NA2,NINC,DX,DY,DZ,RX,RY,RZVDRAG,NA1,...,NA6,NLP1,...,NLP6VROTAT,NA1,...,NA6,PAX1,PAX2,ARCVSWEEP,VNUM,SRCA,TRGA,LSMOVLIST,NV1,NV2,NINCVPLOT,NV1,NV2,NINCV命令（第1行）是由keypoints來定義一個volume；這些keypoints的順序雖沒有嚴格規定，但是太雜亂的順序有可能會產生錯誤訊息[Ref.5,V]。VA命令（第2行）則是由areas定義一個volume，當然這些areas必須形成一個封閉的邊界。接下來的幾個命令（第3-7行）在某方面很相似。想像一個或以上的areas往某一方向偏移（offset）、擠出（extrude）、拖拉（drag）、或對著某一軸旋轉（rotate），可以「掃」（sweep）出一個volume出來。VOFFST（第3行）、VEXT（第4行）、VDRAG（第5行）、及VROTAT（第6行）就是基於這樣的構想來產生一個volume。VOFFST命令中的NAREA定義了欲被偏移的areas，DIST是偏移量（往垂直area的方向偏移）。VEXT命令中的NA1,NA2,NINC定義了欲被擠出的areas，DX,DY,DZ是擠出的方向，RX,RY,RZ則容許擠出時各方向縮放的比例。VDRAG命令中的NA1,NA2等定義了欲被拖拉的areas，而NLP1,NLP2等定義出拖拉的路徑。VROTAT命令中的NA1,NA2等定義了欲被旋轉的areas，PAX1和PAX2兩個keypoints定義出旋轉軸（方向依右手規則），ARC（度）則定義其旋轉角度。以上這些欲被偏移、擠出、拖拉、或旋轉的areas上，如果已經有定義了elements，那麼這些2D的elements也會隨著「長」成3D的elements。一般使用這個方法來產生網格的程序如下[Ref.19,Sec.5.2.5.1.ExtrudingVolumes]：第6.1節建立實體模型：Bottom-UpApproach149（一）使用MESH200元素將欲被偏移、擠出、拖拉、或旋轉的areas先做2D的網格切割，（二）使用TYPE命令去選用適當的3D元素型態，（三）使用ESIZE命令去指定沿著偏移、擠出、拖拉、或旋轉方向的元素數目，（四）使用VOFFST、VEXT、VDRAG、或VROTAT命令。在以後的章節中，我們會透過練習來說明這個方法的使用。注意，使用這個方法來產生3D網格時，volume和mesh是一起產生的。但是在許多工業應用的實例上，solidmodel是在ANSYS之外使用獨立的程式（Pro/Engineer或其他CAD軟體）建構完成後再輸入ANSYS做切割的工作；很明顯的VOFFST、VEXT、VDRAG、或VROTAT命令無法用在這種場合去產生元素。VSWEEP命令即是為此而設計的命令，詳細說明請自行參閱說明書[Ref.5,VSWEEP]。VLIST命令（第8行）把所定義的volumes列印出來。VPLOT命令（第9行）是把所定義的volumes畫出來。150第6章ANSYS命令：前處理第6.2節建立實體模型：Top-downAppr