ANSYS课件3创建实体模型
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分割运算的功能是将两个或多个图元连接以生成三个或更多新的图元集合。
线分割线 面分割面 体分割体
粘接（Glue）
粘接命令的功能与搭接类似，只是图元之间仅在公共边界处相关，且
工作边界的图元等级低于原始图元。粘接运算后的图元仍然保持相互独立， 只是它们在交界处共用低级图元。
粘接线 粘接面 粘接体
§3 工作平面与坐标系
Area
Volume 输出对象
2. 布尔操作
Main Menu: Preprocessor > Modeling > Operate >Booleans
布尔操作命令
选择图形类 型. 将弹出 选取菜单， 提示选择图 形进行布尔 操作.
相交运算（Intersect）
相交运算就是由每个初始图元的共同部分形成一个新的图元。
当用户直接建立一个体时，ANSYS会自动生成所有从属于该体的低
级图元。这种一开始就从较高级图元开始建模的方法就叫做自顶向下建 模。 实例：一个正方体的两种建模过程
2.3 自底向上建模
1. 创建关键点的操作
Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Keypoints
直接生成
1.对于小型模型的生成比较方便。
1.往往比较耗时。
2.使用户对几何形状及每个节点和单元 2.改变网格和模型十分难。
的编号有完全的控制。
§2 ANSYS自主实体建模
2.1 ANSYS中图元的及其层次关系 关键点
低阶
线
面
体
高阶
如果低阶的图元附于高阶图元上，则低阶图元不能删除。
Volumes Areas Areas
建模的方法 优 点 缺点
先实体建模 1.对于庞大而复杂的模型，特别是对三 1. 对于小型、简单的模型有 再转化为有 维实体模型，一般要采用实体建模的 时比直接生成有限元模型 限元模型 方法。 分析需要更多的数据。 2.相对而言需要处理的数据少一些。 3.可以使用ANSYS建模工具建模。 4.便于几何上的改进。 5.便于改变单元类型。 2. 在某些条件下ANSYS可 能不能生成有限元网格。
减运算（ Subtract ）
从一个图元中去除另一个图元的重叠的运算叫做减运算。
公共线 新体
三条新线
两个新面
体与体相减
减后的线
线与线相减
新面
面与面相减
分解（Divide）
将一个图元分解为多个图元。
公共点 公共点 公共面 公共线
新面 新线 两条新线
面减去线的运算 工作平面对体的减运算 面减去体的运算 体减去面的运算
创 建 面 的 命 令
通过关键点生成面
通过边界线定义一个面
将线沿某个路径延展生成面
MainMenu>Preprocessor>Modeling>Ope rate>Extrude>Lines
4. 创建体的操作
Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Volumes
X、Y、Z
R、θ、Z
R、θ、ϕ
3.3 局部坐标系
同全局坐标系一样，局部坐标系也可分为三类，且可设置多个
局部坐标系。 通过建立局部坐标系有利于建模。 建立局部坐标系的方法。有四种方法： Utility Menu: WorkPlane>Local Coordinate Systems>Create Local Cs 定义局部坐标系时，局部坐 标系号一定大于10，一旦定 义了局部坐标系，它便成为
先实体建模再转 化为有限元模型
建模方式
1、在ANSYS环境中建立实体模型 2、网络划分 1、在其它软件中创建实体模型 2、将模型导入ANSYS，进行修改 3、网络划分 在ANSYS环境中直接创建节点和单元
B
C
直接建模
D
1、在其它软件中创建有限元模型 2、将节点、单元数据导入ANSYS
模型生成方法的优缺点比较
了活动坐标系，随后所有的
操作都在该坐标系中进行。
3.3.1 按总体笛卡儿坐标系定义局部坐标系
新生成的面
新生成的点 新生成的线 新生成的线 新生成的关键点 新生成的线 新生成的体 新生成的面
线与体相交 面与体相交
线与线相交 线与面相交 体与体相交 面与面相交
新生成的线 新生成的面
相加运算（Add）
加运算的结是将所有参加运算的实体都包含在内，
圆柱
面与面相加
立方体
新生成的复杂体（无内边界）
体与体相加
选择方向平移
Utility Menu: WorkPlane > Offset WP by Increments ...
选择沿坐标轴 通过移动、转动，可 以使工作平面至于任 何所需的位置及方向 方向移动工作 平面 选择沿坐标轴 方向旋转工作 平面
工作平面，然 后选择OK 或 Apply.
3.2 全局（总体）坐标系
wy y x wx 辅助网格，间距可调
原点
工作平面
设置、定义、改变工作平面的命令
Utility Menu: WorkPlane >
设置、选择工作平面
定义、移动工作 平面的选项
有关坐标系统的选项
1. 工作平面的显示：用于把握当前坐标的位置
Utility Menu: WorkPlane > Display Working Plane
与有限元分析。所有施加在几何实体模型上的载荷或约束必须最终转
移到有限元模型上（节点或单元上）进行求解。 几何实体模型通过网络划分（meshing)就可以建立有限元模型
网络划分 （meshing) 几何实体模型 有限元模型
1.2 几何实体模型和有限元模型的创建方法 创建ANSYS模型的四种途径
选项
A
创 建 实 体 体 素 的 命 令
2.5 图元—质量和惯量的计算 在结构分析中，有时 需要计算与几何形状相关 的物理特性，包括图元的 质心位置、转动惯量、面
积、体积等。
2.6 图元的显示
创建2D体素后，
也可以显示低阶的图
元，如线
ANSYS缺省显示面
……或关键点
显示图元的操作
Utility Menu | Plot
改变辅助网络的间距
3.移动工作平面: 工作平面原点的缺省位置与总体坐标原点重合，但可以平 移工作平面（类似于定义局部坐标系），便于创建几何模型.
缺省：工作平面原点与总体坐标原点重合.
移动了工作平面以后.
从当前的工作平面位置进行平移操作
设定平移量
将工作平面平移 到一个目标上
定义工作平面的 取向
以设置增量方式平移工作平面
第3章 实体模型的建立
学习目标: 学习如何利用ANSYS的实体建模功 能建立问题的几何模型
1
关于建立模型的基本概念
2
ANSYS自主实体建模
3
工作平面与坐标系
4
ANSYS实体建模实例
§1 关于建立模型的基本概念
1.1 区分实体模型与有限元模型
几乎所有的有限元分析模型都用实体模型建模。几何实体并不参
• 也可以连这个图元包含的低阶图元一块删去.
只删除面，保留面 上的线及关键点
删除面以及面所包含的低 阶图元（线，关键点）
删除图元的操作
Main Menu: Preprocessor > -Modeling- Delete
删除图元的命令
2.9 布尔操作
布尔操作 是指几何图元进行组合计算. ANSYS的布尔操作包括add, subtract, intersect, divide, glue以及 overlap. 它们不仅适用于简单的体素中
自动生成所有必要的低级图元，包括关键点。
体素是指预先定义好的、具有共同形状的面或体.
ANSYS造型常用词一览
Arc Arbitrary Rectangle Dimension Circle 弧线 任意的 矩形 尺寸 圆形 Polygon Triangle Square Pentagon Block 多边形 三角形 正方形 五边形 立方体 Prism Sphere Hollow Cone Extrude 棱柱 球体 空心的 圆锥体 延展出
全局坐标系（Gobal Cs）：为建模刚开始的坐标系，相对于模型 而言不变，仅一个，全部遵循右手螺旋法则。 笛卡尔坐标（Cartesian System，代码为0） 柱坐标系（Cylindrical System，代码为1） 球坐标系（Spherical System，代码为2） 空间中的任何一点都可以用其中任何一坐标系来表示其位置， 均需要3个参数来描述。
工作平面 全局坐标系 局部坐标系
用来定位几何形状的空间位置(本章讲述内容)。
节点坐标系 单元坐标系 结果坐标系
3.1 工作平面
实体模型的建立必须有一个参考坐标以供利用，该参考坐标
为工作平面（Working Plane），建立不同位置的实体需要通过移 动或旋转工作平面，工作平面是一个可移动的参考平面，类似于 “绘图板” 。
的图元，也适用于从CAD系统传入的复杂几何模型.
这个看起来复杂的模型，
实际上是一个方块与一个
WZ WY WX
空心的球进行相交（
intersect）布尔操作的结
果.
1. 布尔操作的功能
ANSYS具有七种布尔操作功能
加（Add）
减（Subtract） KeyPoints line Area Volume 输入对象 分割（Partition） 粘接（Glue） 分解（Divide） 相交（Intersect） KeyPoints 搭接（Overlap） line
显示工作平面标记 ，表示工作平面的 原点。
当工作平面不与坐标系重 合时，建议显示工作平面
标记，以及时掌握当前的
坐标位置。
2. 工作平面辅助网格开关: Utility Menu: WorkPlane > WP Settings ... 选取二者其中任意一个，显示 工作平面辅助网格，然后选择 OK 或 Apply. 选取则打开捕捉、不选取择关闭捕捉
创 建 关 键 点 的 命 令
在活动坐标系中定义关键点
2. 创建线的操作
Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Lines> Lines
创 建 线 的 命 令
在指定两个关键点之间生成直线
3. 创建面的操作
Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Areas
新线
新面 新体
线减去面的运算 线减去体的运算
新线
搭接（Overlap）
搭接运算的功能是将两个或多个图元连接，以生成三个或更多个新
的图元。搭接运算在搭接域周围与加运算非常类似，搭接运算生成的是
多个相对简单的区域，而加运算生成的是一个相对复杂的区域。
线与线搭接 V5内主体 面与面搭接 体与体搭接
分割（ Partition ）
Lines
Keypoints
Lines Keypoints
2.2 ANSYS实体建模基本思路
实体建模有两种思路：自底向上建模和自顶向下建模。
1．自底向上建模 自底向上建立实体模型时，首先要定义关键点，再利用这些已有的
关键点定义较高级的图元（线、面或体），这样由点到线，由线到面，
由面到体，由低级到高级。 2．自顶向下建模
Annulus
环面
Cylinder
圆柱体
Booleans
布尔运算
1. 创建面体素的操作
面体素包括矩形、圆形或环形、正多边形，还可以建立任意多边形区域。
矩形
圆
多边形
创 建 面 体 素 的 命 令
2. 创建实体体素的操作
实体体素包括长方体、柱体（圆柱和正棱柱，还可以通过命令方式建
立任意的多棱柱体）、球体、环体和锥体。
上
• 对于面或体，热点为图形
中心。
• 对于线，有三个热点: . .
这一点非常重要Biblioteka 需要在图形窗口拾取取图元时，应该点取图形的热点， 确保拾取所需要的图元。这对于有多个图形重叠的情况非常重要。
2.8 删除图元
当删除图元时，ANSYS提供两种选择: • 可以只删除指定的图元，保留这个图元所包含的低阶图元
创 建 体 的 命 令
通过关键点定义体 通过边界面定义体
将面沿某个路径延展生成体
MainMenu>Preprocessor>Modeling>Ope rate>Extrude>Lines>Areas
2.4 自顶向下建模
几何体素是可用单个ANSYS命令创建的常用的实体建模的形状（如一
个圆柱体）。因为体素是高级图元，可不用首先定义任何关键点而形成， 所以称利用体素进行建模为自顶向下建模，当生成一个体素时，ANSYS会
显示关键点、线、面、体或指定图元
2.7 区分图元
当多个图元同时在窗口中显示时，可以通过打开某种图元类型编号 来区分它们，这些图元以不同的标号和颜色显示。
打开面编 号的结果
打开编号显示的操作
Utility Menu | PlotCtrls > Numbering……
选择需要 的项目然 后点击OK
编号显示在图元的“热点”
线分割线 面分割面 体分割体
粘接（Glue）
粘接命令的功能与搭接类似，只是图元之间仅在公共边界处相关，且
工作边界的图元等级低于原始图元。粘接运算后的图元仍然保持相互独立， 只是它们在交界处共用低级图元。
粘接线 粘接面 粘接体
§3 工作平面与坐标系
Area
Volume 输出对象
2. 布尔操作
Main Menu: Preprocessor > Modeling > Operate >Booleans
布尔操作命令
选择图形类 型. 将弹出 选取菜单， 提示选择图 形进行布尔 操作.
相交运算（Intersect）
相交运算就是由每个初始图元的共同部分形成一个新的图元。
当用户直接建立一个体时，ANSYS会自动生成所有从属于该体的低
级图元。这种一开始就从较高级图元开始建模的方法就叫做自顶向下建 模。 实例：一个正方体的两种建模过程
2.3 自底向上建模
1. 创建关键点的操作
Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Keypoints
直接生成
1.对于小型模型的生成比较方便。
1.往往比较耗时。
2.使用户对几何形状及每个节点和单元 2.改变网格和模型十分难。
的编号有完全的控制。
§2 ANSYS自主实体建模
2.1 ANSYS中图元的及其层次关系 关键点
低阶
线
面
体
高阶
如果低阶的图元附于高阶图元上，则低阶图元不能删除。
Volumes Areas Areas
建模的方法 优 点 缺点
先实体建模 1.对于庞大而复杂的模型，特别是对三 1. 对于小型、简单的模型有 再转化为有 维实体模型，一般要采用实体建模的 时比直接生成有限元模型 限元模型 方法。 分析需要更多的数据。 2.相对而言需要处理的数据少一些。 3.可以使用ANSYS建模工具建模。 4.便于几何上的改进。 5.便于改变单元类型。 2. 在某些条件下ANSYS可 能不能生成有限元网格。
减运算（ Subtract ）
从一个图元中去除另一个图元的重叠的运算叫做减运算。
公共线 新体
三条新线
两个新面
体与体相减
减后的线
线与线相减
新面
面与面相减
分解（Divide）
将一个图元分解为多个图元。
公共点 公共点 公共面 公共线
新面 新线 两条新线
面减去线的运算 工作平面对体的减运算 面减去体的运算 体减去面的运算
创 建 面 的 命 令
通过关键点生成面
通过边界线定义一个面
将线沿某个路径延展生成面
MainMenu>Preprocessor>Modeling>Ope rate>Extrude>Lines
4. 创建体的操作
Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Volumes
X、Y、Z
R、θ、Z
R、θ、ϕ
3.3 局部坐标系
同全局坐标系一样，局部坐标系也可分为三类，且可设置多个
局部坐标系。 通过建立局部坐标系有利于建模。 建立局部坐标系的方法。有四种方法： Utility Menu: WorkPlane>Local Coordinate Systems>Create Local Cs 定义局部坐标系时，局部坐 标系号一定大于10，一旦定 义了局部坐标系，它便成为
先实体建模再转 化为有限元模型
建模方式
1、在ANSYS环境中建立实体模型 2、网络划分 1、在其它软件中创建实体模型 2、将模型导入ANSYS，进行修改 3、网络划分 在ANSYS环境中直接创建节点和单元
B
C
直接建模
D
1、在其它软件中创建有限元模型 2、将节点、单元数据导入ANSYS
模型生成方法的优缺点比较
了活动坐标系，随后所有的
操作都在该坐标系中进行。
3.3.1 按总体笛卡儿坐标系定义局部坐标系
新生成的面
新生成的点 新生成的线 新生成的线 新生成的关键点 新生成的线 新生成的体 新生成的面
线与体相交 面与体相交
线与线相交 线与面相交 体与体相交 面与面相交
新生成的线 新生成的面
相加运算（Add）
加运算的结是将所有参加运算的实体都包含在内，
圆柱
面与面相加
立方体
新生成的复杂体（无内边界）
体与体相加
选择方向平移
Utility Menu: WorkPlane > Offset WP by Increments ...
选择沿坐标轴 通过移动、转动，可 以使工作平面至于任 何所需的位置及方向 方向移动工作 平面 选择沿坐标轴 方向旋转工作 平面
工作平面，然 后选择OK 或 Apply.
3.2 全局（总体）坐标系
wy y x wx 辅助网格，间距可调
原点
工作平面
设置、定义、改变工作平面的命令
Utility Menu: WorkPlane >
设置、选择工作平面
定义、移动工作 平面的选项
有关坐标系统的选项
1. 工作平面的显示：用于把握当前坐标的位置
Utility Menu: WorkPlane > Display Working Plane
与有限元分析。所有施加在几何实体模型上的载荷或约束必须最终转
移到有限元模型上（节点或单元上）进行求解。 几何实体模型通过网络划分（meshing)就可以建立有限元模型
网络划分 （meshing) 几何实体模型 有限元模型
1.2 几何实体模型和有限元模型的创建方法 创建ANSYS模型的四种途径
选项
A
创 建 实 体 体 素 的 命 令
2.5 图元—质量和惯量的计算 在结构分析中，有时 需要计算与几何形状相关 的物理特性，包括图元的 质心位置、转动惯量、面
积、体积等。
2.6 图元的显示
创建2D体素后，
也可以显示低阶的图
元，如线
ANSYS缺省显示面
……或关键点
显示图元的操作
Utility Menu | Plot
改变辅助网络的间距
3.移动工作平面: 工作平面原点的缺省位置与总体坐标原点重合，但可以平 移工作平面（类似于定义局部坐标系），便于创建几何模型.
缺省：工作平面原点与总体坐标原点重合.
移动了工作平面以后.
从当前的工作平面位置进行平移操作
设定平移量
将工作平面平移 到一个目标上
定义工作平面的 取向
以设置增量方式平移工作平面
第3章 实体模型的建立
学习目标: 学习如何利用ANSYS的实体建模功 能建立问题的几何模型
1
关于建立模型的基本概念
2
ANSYS自主实体建模
3
工作平面与坐标系
4
ANSYS实体建模实例
§1 关于建立模型的基本概念
1.1 区分实体模型与有限元模型
几乎所有的有限元分析模型都用实体模型建模。几何实体并不参
• 也可以连这个图元包含的低阶图元一块删去.
只删除面，保留面 上的线及关键点
删除面以及面所包含的低 阶图元（线，关键点）
删除图元的操作
Main Menu: Preprocessor > -Modeling- Delete
删除图元的命令
2.9 布尔操作
布尔操作 是指几何图元进行组合计算. ANSYS的布尔操作包括add, subtract, intersect, divide, glue以及 overlap. 它们不仅适用于简单的体素中
自动生成所有必要的低级图元，包括关键点。
体素是指预先定义好的、具有共同形状的面或体.
ANSYS造型常用词一览
Arc Arbitrary Rectangle Dimension Circle 弧线 任意的 矩形 尺寸 圆形 Polygon Triangle Square Pentagon Block 多边形 三角形 正方形 五边形 立方体 Prism Sphere Hollow Cone Extrude 棱柱 球体 空心的 圆锥体 延展出
全局坐标系（Gobal Cs）：为建模刚开始的坐标系，相对于模型 而言不变，仅一个，全部遵循右手螺旋法则。 笛卡尔坐标（Cartesian System，代码为0） 柱坐标系（Cylindrical System，代码为1） 球坐标系（Spherical System，代码为2） 空间中的任何一点都可以用其中任何一坐标系来表示其位置， 均需要3个参数来描述。
工作平面 全局坐标系 局部坐标系
用来定位几何形状的空间位置(本章讲述内容)。
节点坐标系 单元坐标系 结果坐标系
3.1 工作平面
实体模型的建立必须有一个参考坐标以供利用，该参考坐标
为工作平面（Working Plane），建立不同位置的实体需要通过移 动或旋转工作平面，工作平面是一个可移动的参考平面，类似于 “绘图板” 。
的图元，也适用于从CAD系统传入的复杂几何模型.
这个看起来复杂的模型，
实际上是一个方块与一个
WZ WY WX
空心的球进行相交（
intersect）布尔操作的结
果.
1. 布尔操作的功能
ANSYS具有七种布尔操作功能
加（Add）
减（Subtract） KeyPoints line Area Volume 输入对象 分割（Partition） 粘接（Glue） 分解（Divide） 相交（Intersect） KeyPoints 搭接（Overlap） line
显示工作平面标记 ，表示工作平面的 原点。
当工作平面不与坐标系重 合时，建议显示工作平面
标记，以及时掌握当前的
坐标位置。
2. 工作平面辅助网格开关: Utility Menu: WorkPlane > WP Settings ... 选取二者其中任意一个，显示 工作平面辅助网格，然后选择 OK 或 Apply. 选取则打开捕捉、不选取择关闭捕捉
创 建 关 键 点 的 命 令
在活动坐标系中定义关键点
2. 创建线的操作
Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Lines> Lines
创 建 线 的 命 令
在指定两个关键点之间生成直线
3. 创建面的操作
Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Areas
新线
新面 新体
线减去面的运算 线减去体的运算
新线
搭接（Overlap）
搭接运算的功能是将两个或多个图元连接，以生成三个或更多个新
的图元。搭接运算在搭接域周围与加运算非常类似，搭接运算生成的是
多个相对简单的区域，而加运算生成的是一个相对复杂的区域。
线与线搭接 V5内主体 面与面搭接 体与体搭接
分割（ Partition ）
Lines
Keypoints
Lines Keypoints
2.2 ANSYS实体建模基本思路
实体建模有两种思路：自底向上建模和自顶向下建模。
1．自底向上建模 自底向上建立实体模型时，首先要定义关键点，再利用这些已有的
关键点定义较高级的图元（线、面或体），这样由点到线，由线到面，
由面到体，由低级到高级。 2．自顶向下建模
Annulus
环面
Cylinder
圆柱体
Booleans
布尔运算
1. 创建面体素的操作
面体素包括矩形、圆形或环形、正多边形，还可以建立任意多边形区域。
矩形
圆
多边形
创 建 面 体 素 的 命 令
2. 创建实体体素的操作
实体体素包括长方体、柱体（圆柱和正棱柱，还可以通过命令方式建
立任意的多棱柱体）、球体、环体和锥体。
上
• 对于面或体，热点为图形
中心。
• 对于线，有三个热点: . .
这一点非常重要Biblioteka 需要在图形窗口拾取取图元时，应该点取图形的热点， 确保拾取所需要的图元。这对于有多个图形重叠的情况非常重要。
2.8 删除图元
当删除图元时，ANSYS提供两种选择: • 可以只删除指定的图元，保留这个图元所包含的低阶图元
创 建 体 的 命 令
通过关键点定义体 通过边界面定义体
将面沿某个路径延展生成体
MainMenu>Preprocessor>Modeling>Ope rate>Extrude>Lines>Areas
2.4 自顶向下建模
几何体素是可用单个ANSYS命令创建的常用的实体建模的形状（如一
个圆柱体）。因为体素是高级图元，可不用首先定义任何关键点而形成， 所以称利用体素进行建模为自顶向下建模，当生成一个体素时，ANSYS会
显示关键点、线、面、体或指定图元
2.7 区分图元
当多个图元同时在窗口中显示时，可以通过打开某种图元类型编号 来区分它们，这些图元以不同的标号和颜色显示。
打开面编 号的结果
打开编号显示的操作
Utility Menu | PlotCtrls > Numbering……
选择需要 的项目然 后点击OK
编号显示在图元的“热点”