经典仿真案例教程 | 04 - 实体模型创建
2020年7月10日 14:10实体模型创建
介绍
实体建模教程将介绍可以在ANSYS中创建实体模型的各种技术。将详细介绍圆角、拉伸/扫掠、复制和工作平面方向。本教程将创建两个实体模型。
问题描述A
我们将创建一个滑轮的实体模型，如下图所示。
几何图形生成
我们将通过首先追踪滑轮的横截面，然后围绕y轴扫掠该区域来创建此模型。
创建横截面积
1. 创建3个矩形
主菜单>预处理器>（-Modeling-）创建>矩形>按2个角blc4，
Main Menu > Preprocessor > (-Modeling-) Create > Rectangle > By 2 Corners
BLC4, XCORNER, YCORNER, WIDTH, HEIGHT
您应获得以下信息：
2. 添加区域
主菜单>预处理器>（-Modeling-）操作>（-Boolean-）添加>区域添加，全部
Main Menu > Preprocessor > (-Modeling-) Operate > (-Boolean-) Add > Areas
AADD, ALL
ANSYS将联合区域标记为区域4，前三个区域将被删除。
3. 使用圆创建圆边
Preprocessor > (-Modeling-) Create > (-Areas-) Circle > Solid circles
CYL4,XCENTER,YCENTER,RAD
几何结构：
Circle 1 Circle 2
WP X (XCENTER) 3 8.5
WP Y (YCENTER) 5.5 0.2
RADIUS 0.5 0.2
4. 从底边减去大圆
Preprocessor > Operate > Subtract > Areas
ASBA,BASE,SUBTRACT
5. 复制顶部圆边的较小圆 Preprocessor > (-Modeling-) Copy > Areas
单击小圆，然后单击“确定”。
{ 将出现以下窗口。它要求复制区域的x、y和z偏移。输入y
偏移为4.6，然后单击“确定”。
{ 现在用-0.5的x偏移量复制这个新区域
6. 把小圆圈加到大面积上。
预处理器>操作>添加>区域
Preprocessor > Operate > Add > Areas
AADD,ALL
7. 对区域预处理器>创建>（-Lines-）线圆角上半部分的内边缘进行圆角
{ 选择下面显示的两行，然后单击“确定”。
Preprocessor > Create > (-Lines-) Line Fillet
{ 将出现以下窗口，提示输入圆角半径。输入0.1
{ 按照相同的步骤，在以下直线之间创建半径相同的圆角
8. 创建圆角区域
{ 如下图所示，放大圆角半径，并对线进行打印和编号。
Preprocessor > (-Modeling-) Create > (-Areas-) Arbitrary > By Lines，如下所示
{ 对另一个圆角重复此操作
9. 把所有的面积加起来
预处理器>操作>添加>区域
Preprocessor > Operate > Add > Areas
AADD,ALL
10. 绘制区域（实用程序菜单>绘图-区域Utility Menu > Plot - Areas）
扫过横截面积
现在我们需要在x=0和z=0处扫掠y轴周围的区域，以创建皮带轮。
1. 创建定义y轴的两个关键点
在（0，0,0）和（0，5,0）处创建关键点，并分别为它们编号1001和1002。
K、 #，X，Y，Z
2. 默认情况下，图形现在将显示所有关键点。Plot Areas
3. 沿y轴扫掠该区域
预处理器>（-Modeling-）操作>挤出>（-Areas-）关于轴
Preprocessor > (-Modeling-) Operate > Extrude > (-Areas-) About axis
{ 首先会提示您选择要扫掠的区域，因此单击该区域。
{ 然后将要求您输入或拾取两个定义轴的关键点。
{ 绘制关键点（实用程序菜单>绘图>关键点Utility Menu > Plot > Keypoints）。然后选择以下两个关键点
{ 将出现以下窗口，提示扫描角度。单击“确定”。
现在您应该可以在图形屏幕中看到以下内容。
创建螺栓孔
1. 更改工作平面
默认情况下，ANSYS中的工作平面位于全局笛卡尔X-Y平面上。但是，为了定义螺栓孔，我们需要使用不同的工作平面。定义工作平面有几种方法，其中之一是通过三个关键点定义它。
{ 创建以下关键点
{ 将视图切换到俯视图并仅打印关键点。
2. 将工作平面与关键点对齐
工具菜单>工作平面>对齐WP与>关键点+
Utility Menu > WorkPlane > Align WP with > Keypoints +
{ 按顺序选择“Keypoints 2001”、“2002”、“2003”。第一个关键点（2001）定义工作平面坐标系的原点，第二个关键点（2002）定义x轴方向，而第三个关键点（2003）定义工作平面的方向。当在原点选择关键点时，将出现以下警告，因为此位置有多个关键点。
只需点击“下一步”，直到选择的是2001年。
{ 选择3个关键点并单击“确定”后，WP符号（绿色）应出现在图形窗口中。另一种确保活动WP有移动的方法是：
“工具”菜单>“工作平面”>“显示WP状态”
Utility Menu > WorkPlane > Show WP Status
注意工作平面的原点。默认情况下，这些值为0,0,0。
3. 创建一个x=5.5 y=0 r=0.5深度=1的圆柱体（实心圆柱体），在图形屏幕中应该可以看到以下内容
我们现在复制这个卷，以便每隔45度重复一次。请注意，在使用布尔运算进行减法之前，必须先复制圆柱体，因为无法复制空白空间。
4. 我们需要把活动的CS改成圆柱形的Y
Utility Menu > WorkPlane > Change Active CS to > Global Cylindrical Y
这将允许我们沿Y轴径向复制
5. 创建8个螺栓孔
Preprocessor > Copy > Volumes
{ 选择圆柱体体积并单击“确定”。将出现以下窗口；如图所示填充空白，
你应该得到以下型号，
{ 从皮带轮轮毂减去气缸（布尔运算）以创建螺栓孔。得到以下完整结构：
解决方案的命令文件模式
上面的例子是用ANSYS的图形用户界面（GUI）和命令语言界面相结合来解决的。这个问题也已经通过您可能想要浏览的界面得到了解决。打开文件并将其保存到计算机。现在转到“文件>从…读取输入”，然后选择该文件。
问题描述B
我们将创建一个主轴座的实体模型，如下图所示。
几何图形生成
我们将通过创建底部和背部，然后创建肋供来创建此模型。
创建基础
1. 创建基准矩形
2. 创建曲线边（使用关键点和线创建区域）
{ 创建以下关键点
得到：
创建连接关键点的圆弧
Main Menu > Preprocessor > (-Modeling-) Create > (-Lines-) Arcs > By End KPs &
Rad
„ 出现提示时，选择关键点4和5（单击它们或在命令行中键入4,5）。
„ 出现提示时，选择关键点7作为曲率中心。
„ 在“弧按端点KPs和半径”窗口中输入圆弧的半径（20）
„ 重复此操作，从关键点1和6创建圆弧
（或者，在命令行中键入后跟）LARC，4,5,7,20 LARC，1,6,8,20
{ 创建一条从关键点5到6的线
Main Menu > Preprocessor > (-Modeling-) Create > (-Lines-) Lines > Straight Line
L,5,6
{ 在线条边界内创建任意区域
Main Menu > Preprocessor > (-Modeling-) Create > (-Areas-) Arbitrary > By Lines
AL,4,5,6,7
{ 将2个区域合并为1（形成区域3）
Main Menu > Preprocessor > (-Modeling-) Operate > (-Booleans-) Add > Volumes
AADD,1,2
得到：
3. 在底部创建4个孔
我们将利用ANSYS中的“复制”功能创建所有4个孔
{ 创建左下角的圆（XCENTER=0，YCENTER=20，RADIUS=10）
{ 复制区域以创建右下角的圆（DX=69）
(AGEN,# Copies (include original),Area#,Area2# (if 2 areas to be copied),DX,DY,DZ)
{ 复制两个圆以创建上部圆（DY=62）
{ 从主基减去三个圆
(ASBA,3,ALL)
得到：
4. 挤出底座
Preprocessor > (-Modeling-) Operate > Extrude > (-Areas-) Along Normal
选择区域后，将出现以下窗口
{ 如图所示填充窗口（挤出长度=26mm）。注意，要在z轴负方向挤出该区域，只需输入-26。
（或者，在命令行中键入 VOFFST,6,26）
创造后面
1. 更改工作平面
与前面的示例一样，我们需要更改工作平面。您可能已经注意到，只能在X-Y平面中创建几何体。因此，为了创建主轴座的背面，我们需要创建一个新的工作平面，其中X-Y平面与背面平行。再次，我们将通过将其与3个关键点对齐来定义工作平面。
{ 创建以下关键点
{ 将工作平面与3个关键点对齐
回想一下定义工作平面时的情景：第一个关键点定义原点，第二个关键点定义x轴方向，而第三个关键点定义工作平面的方向。（或者，在命令行中键入KWPLAN，1、100、101、102）
2. 创建后面区域
{ 创建基矩形（XCORNER=0，YCORNER=0，WIDTH=102，HEIGHT=180）
{ 创建一个圆以获得曲面顶部（XCENTER=51，YCENTER=180，RADIUS=51）
将两个区域相加
3. 挤出该区域（挤出长度=26mm）
Preprocessor > (-Modeling-) Operate > Extrude > (-Areas-) Along Normal
VOFFST,27,26
4. 把底座和背面加在一起
{ 把这两卷书加在一起
Preprocessor > (-Modeling-) Operate > (-Booleans-) Add > Volumes
VADD,1,2
现在应该有以下几何体
请注意，两个体积之间的平面区域没有相加。
{ 把平面区域加在一起（别忘了另一边！）
Preprocessor > (-Modeling-) Operate > (-Booleans-) Add > Areas
AADD, Area 1, Area 2, Area 3
5. 创建上圆柱体
{ 创建外圆柱体（XCENTER=51，YCENTER=180，RADIUS=32，DEPTH=60）Preprocessor > (-Modeling-) Create > (-Volumes-) Cylinder > Solid Cylinder
CYL4,51,180,32, , , ,60
{ 把这些卷加在一起
{ 创建内圆柱（XCENTER=51，YCENTER=180，RADIUS=18.5，DEPTH=60）
{减去体积得到一个孔
现在应该具有以下几何体：
创建加强筋
1. 更改工作平面
{ 首先将激活的坐标系改回全局坐标系（这样可以更容易地与新坐标系对齐）
Utility Menu > WorkPlane > Align WP with > Global Cartesian
（或者，在命令行中键入WPCSYS，-1,0）
{ 创建以下关键点
{ 将工作平面与3个关键点对齐
回想一下定义工作平面时的情景：第一个关键点定义原点，第二个关键点定义x轴方向，而第三个关键点定义工作平面的方向。
（或者，在命令行中键入 KWPLAN,1,200,201,202）
2. 更改活动坐标系
我们现在需要更新坐标系统来跟踪工作平面的变化（即
工作平面原点激活坐标）
Utility Menu > WorkPlane > Change Active CS to > Working Plane
CSYS,4
3. 创建区域
{ 创建与肋骨顶点相对应的关键点
{ 通过关键点200、203、204创建加强筋区域
Preprocessor > (-Modeling-) Create > (-Areas-) Arbitrary > Through KPs
A,200,203,204
4. 挤出该区域（挤出长度=20mm）
5. 把这些卷加在一起
得到：
解决方案的命令文件模式
上面的例子是用ANSYS的图形用户界面（GUI）和命令语言界面相结合来解决的。这个问题也已经通过您可能想要浏览的界面得到了解决。打开文件并将其保存到计算机。现在转到“文件>从…读取输入”，然后选择该文件。
退出ANSYS
要退出ANSYS，请从ANSYS工具栏中选择“退出”，或选择“实用程序菜单”/“文件”/“退出…”。在出现的对话框中，单击“保存所有内容”（假设您愿意），然后单击“确定”。
-end-
斯姆勒数值仿真技术研究院
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