--机械零件有限元分析--4--第三讲--实体模型的建立

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有限元实体模型的建立

有限元实体模型的建立

有限元及ANSYS
B 图元生成-线
通过拟合系列两关键点生成Spline曲线
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Lines >Spline > Spline thru KPs 拾取关键点,然后单击 拾取菜单中的OK键。
有限元及ANSYS
B 图元生成-面
Entity Font ... 2. 选择需要的字体、尺寸等 3. 选择 OK. 4. Utility Menu > Plot > Replot
有限元及ANSYS
C 图元编辑-选择显示
有限元及ANSYS
D 图元编辑
有限元及ANSYS
编辑方法
平移(Move) 复制(Copy) 镜像(Reflect) 缩放(Scale) 删除(Delete)
1. 关键点是实体模型的一个点的坐标,它本身 不具有物理属性。
2. 关键点的建立按实体模型的需要设定,但有 时会建立些辅助点以帮助其他命令的执行, 如圆弧的建立。
有限元及ANSYS
B 图元生成-关键点
关键点的生成:
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints
A 实体模型概述
直接建模法适合于简单模型,对于构造复杂模 型费时费力。实体建模法(间接法)可以方便 模型的建立。
实体模型的层次结构:
一个实体模型有体、面、线及关键点组成。 实体的层次从低到高: 关键点 → 线→ 面→体。
注:不能删除依附于较高级图元上的低级图元, 只能自上而下删除图元。
实体建模两种方法:
在方便的位置生成几何体,然后将其移动到所需之处, 这样往往比直接改变工作平面生成所需的体更为方便。

第二讲创建实体模型

第二讲创建实体模型

二、工作平面
三、布尔操作
布尔操作
指几何图元进行组合计算.
ANSYS的布尔操作包括:
add, subtract, intersect, divide, glue, overlap.
不仅适用于简单的体素中的图元,也适用于从CAD系统传入的复杂几何模型.
一个方块与一个空心的球进行求交(intersect)布尔操作的结果.
练习 - 布尔操作
练习 - 角支架: 建模
练习 - 轴承座
0.85 Bushing radius 1.0 Counterbore radius 0.1875 deep
Base 6 x 3 x 1
1.5
.75
.75
Web .15thick
Unit:cm
1.75
.75
.75
1.5
0.85
1
Bushing
ANSYS读入输入的数值,不检验单位制是否正确。
单位制将影响输入的实体模型尺寸、材料属性、实常数以及载荷等.
一、实体模型与有限元模型
多数的有限元分析模型是对实体模型进行网格划分得到的。
几何实体模型并不参与有限元分析!
几何模型也方便荷载的施加.
所有施加在几何实体边界上的载荷或约束必须最终传递到有限元模型上(节点或单元上)进行求解.
由几何模型创建有限元模型的过程叫作网格划分(meshing).
几何实体模型
前者是Subtract与Overlap的组合。
注意:
在缺省情况下,布尔操作完成后,输入的图元被删除.
被删除的图元编号变成“自由”的 (这些自由的编号将附给新创建的图元,从最小的自由编号开始).
练习创建不同类型的面体素,使用前面介绍的布尔操作,观察结果. 确认打开相应的编号显示,观察布尔操作前后,图元编号的变化.

第三章 实体模型-4

第三章 实体模型-4

第三章Solids Modeling 实体模型第一节实体概念什么是实体模型实体相关术语实体文件实体模型的应用什么是实体模型?实体模型是一个三维的数据三角网. 例如,一张3DM就是通过用包裹一个DTM的方式而形成的一种实体形式,用线条描述了通过实体的剖面。

实体模型与DTM(数字化地形图)基于同样的原理,在Surpac中已经使用很多年了。

您也许已经听说过与实体模型相关的3DM或者“线框模型”等概念。

实体模型用多边形联结来定义一个实体或空心体,所产生的实体用于:∙可视化∙体积计算∙在任意方向上产生剖面∙与来自于地质数据库的数据相交DTM是用于定义一个表面的。

在Surpac中,DTM的创建是自动的。

三角网的创建是通过计算将大批的三维空间点计算到X-Y平面上联结形成的。

实体模型是能过将线中所含的点联结为一系列三角形建立起来的。

这些三角形在平面上看可能是重叠的,但实际上在三维空间里就不是重叠或相交的了。

实体模型的三角网可以很彻底地闭合为一个空间结构。

尽管在Surpac中有很多工具能自动地完成很多过程,但是创建一个实体模型要比创建一个DTM需要更多的交互过程。

下图就是一个实体模型的例子(地下矿山设计和矿体).实体术语一个实体模型是由一系列不重叠的三角形联结而形成的。

实体的这些三角形可以用1到32,000的数字进行标识。

体(体)表示了实体中不连续的部件。

例如在上图,下山和矿体都有不同的体数字标识,因为它们表示不同的部件。

然而,像矿体一样,体里可能包含有一小群相对独立的细节,你又想给它们相同的体标识号以表示它们是相同结构的,这时,每一个小部分必须再给予三角网(三角网)号,一个三角网三角网是体的一部分,您可以给它赋以任何正整数。

体与三角网号涉及到实体模型中的所有部件。

体和三角网可以是开放的或者是闭合的。

在组成三角网的三角形之间如果存在缝隙,那么它就是开放的。

一个体可以包含开放的或者是闭合的三角网。

区分体为开放的或者是闭合的,其原因在于:∙一个闭合的体可以通过计算每个三角形到任一平面的体积关系来得出体的体积。

ANSYS-有限元分析基本流程

ANSYS-有限元分析基本流程

第一章实体建模第一节基本知识建模在ANSYS系统中包括广义与狭义两层含义,广义模型包括实体模型和在载荷与边界条件下的有限元模型,狭义则仅仅指建立的实体模型与有限元模型。

建模的最终目的是获得正确的有限元网格模型,保证网格具有合理的单元形状,单元大小密度分布合理,以便施加边界条件和载荷,保证变形后仍具有合理的单元形状,场量分布描述清晰等.一、实体造型简介1.建立实体模型的两种途径①利用ANSYS自带的实体建模功能创建实体建模:②利用ANSYS与其他软件接口导入其他二维或三维软件所建立的实体模型。

2.实体建模的三种方式(1)自底向上的实体建模由建立最低图元对象的点到最高图元对象的体,即先定义实体各顶点的关键点,再通过关键点连成线,然后由线组合成面,最后由面组合成体。

(2)自顶向下的实体建模直接建立最高图元对象,其对应的较低图元面、线和关键点同时被创建。

(3)混合法自底向上和自顶向下的实体建模可根据个人习惯采用混合法建模,但应该考虑要获得什么样的有限元模型,即在网格划分时采用自由网格划分或映射网格划分。

自由网格划分时,实体模型的建立比较1e单,只要所有的面或体能接合成一体就可以:映射网格划分时,平面结构一定要四边形或三边形的面相接而成。

二、ANSYS的坐标系ANSYS为用户提供了以下几种坐标系,每种都有其特定的用途。

①全局坐标系与局部坐标系:用于定位几何对象(如节点、关键点等)的空间位置。

②显示坐标系:定义了列出或显示几何对象的系统。

③节点坐标系:定义每个节点的自由度方向和节点结果数据的方向。

④单元坐标系:确定材料特性主轴和单元结果数据的方向。

1.全局坐标系全局坐标系和局部坐标系是用来定位几何体。

在默认状态下,建模操作时使用的坐标系是全局坐标系即笛卡尔坐标系。

总体坐标系是一个绝对的参考系。

ANSYS提供了4种全局坐标系:笛卡尔坐标系、柱坐标系、球坐标系、Y—柱坐标系.4种全局坐标系有相同的原点,且遵循右手定则,它们的坐标系识别号分别为:0是笛卡尔坐标系(cartesian),1是柱坐标系(Cyliadrical),2是球坐标系(Spherical),5是Y-柱坐标系(Y-aylindrical),如图2-1所示。

机械零件有限元分析概述基本原理与基本原则

机械零件有限元分析概述基本原理与基本原则

1、按照分析目标来选取计算模型 2、先整体后局部、先粗后细 3、对刚度相差悬殊的构件进行主从处理 4、采用等效结构取代不必要的复杂细节
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五、有限元建模的三个技巧
①结构对称性的利用; ②删除细节; ③减维。
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六、ansys软件简介
Ansys-----通用有限元工程分析软件 可以1、结构静力分析(线形、非线性) 2、结构动 力分析(瞬时、模态、谐波响应、随机振动) 3、结构非线性4、结构屈曲分析 (线性与非 线性的稳定性分析) 5、热力学分析(对热的 传导、对流、辐射进行稳态和瞬态、线性和非 线性分析) 6、电磁场分析 7、声场分析 8、 压电分析 9、流体动态分析
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热分析
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电磁场分析
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流体分析
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微电子机械系统
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动力学分析
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接触分析
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模态分析
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Stresses (2/4)
A
y x z
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Stresses (3/4)
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Stresses (4/4)

ANSYS建立实体模型

ANSYS建立实体模型
第3章 建立实体模型
实体模型是分析的基础,约束和载荷加载在实体模型才能进行分析 计算。实体模型的建立,可以视为前处理器中阶段性的任务。设计工程 师可以通过CAD软件所提供的构建、旋转、平移、放大、缩小等功能, 达到建立、查看和修改产品实体模型的目的。
ANSYS中实体模型的来源有两种,一种方法可以通过常用的中间 文件格式导入;另外一种方式就是在ANSYS前处理器中直接建模。当来 自CAD软件时,可以通过IGES,SAT,STEP,PARASOLID等中间文件格 式进行转换,而输入ANSYS,或者经由直接转换界面,将CAD模型直接 转换至ANSYS中。使用这种方式时,最好先在CAD软件中对模型进行简 化,再把模型输出,这样可以节省处理模型的时间。
显示坐标系:用于几何形状参数的列表和显示。 点坐标系:定义每个节点的自由度方向和节点结果数据 的方向。 单元坐标系:确定材料特性主轴和单元结果数据的方向 。 结果坐标系:用来列表、显示节点或单元结果。
3.5.1 总体和局部坐标系
总体坐标系和局部坐标系是用来定位几何体。默认情况 下,建模操作时使用的坐标系是总体笛卡尔坐标系。但是很 多情况下,采用其它坐标表达形式往往会更加方便,比如旋 转模型时需要用到柱坐标表达形式。
3.2 导入CAD软件创建的实体模型
为了提高工作效率,通常在商业CAD软件中建立复杂的 产品实体模型,然后通过ANSYS和CAD软件的接口将CAD模 型导入到ANSYS系统中。
3.2.1 图形交换数据格式
将CAD模型文件导入ANSYS可以通过以下3种方法实现。 中间格式:IGES、SAT、STEP等。 双向接口:即ANSYS与UG、Pro/E、ADAMS、FEMAP、 PATRAN、I-DEAS、COSMOS、ALGOR等软件的有限元模型可 相互转换。 直接几何接口:即ANSYS可直接调入Pro/E、UG、SAT、 Parasolid、Solid Works、Solid Edge等软件生成的几何模型。

《计算机辅助机械设计实训教程》试题库 第一章

《计算机辅助机械设计实训教程》试题库 第一章
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第三节实训2—机械零件实体模型 的装配
1.3.1 问题描述 完成零件设计后,将设计的零件按照设计要求的约束条件或
连接方式装配在一起才能形成一个完整的产品或机构装置。 要完成一个零件的完全约束,一般可能需要同时满足多个约
束条件,Pro/E提供了十几种约束类型供用户选用,现将常 用约束类型的意义简介如下:
1.2.4 实训步骤 建立轴的零件模型 六、建立一个基准平面 七、切割键槽 八、建立倒角特征 九、分析模型树 十、设置模型材料属性 十一、分析模型质量属性
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第二节实训1—机械零件实体模型 的建立
1.2.4 实训步骤 建立平键模型 一、建立新文件 二、使用拉伸工具建立平键模型
配模型图。
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第三节实训2—机械零件实体模型 的装配
1.3.4 实训步骤 一、建立新文件 二、装载零件轴 三、装配键 四、装配半联轴器 五、模型分析 六、建立组件分解图
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第四节 实训3—机械零件工程图的 制作
1.4.1 问题描述 Pro/E具有强大的工程图设计功能,用户可直接将建立的三
维模型生成工程图,其“参数化”与“全相关”的特点使得 三维模型或工程图的任何一方进行尺寸修改,另一方会同时 做出相应的尺寸修改,确保二者始终保持一致,避免产生人 为差错。 在完成零件或装配模型的建立后使用“绘图”模块,可快速 建立符合工程标准的工程图。
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第四节 实训3—机械零件工程图的 制作
Pro/ENGINEER软件系统是美国PTC公司研制的一套由设 计到制造的一体化三维设计软件,是新一代的产品造型系统。
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第二节实训1—机械零件实体模型 的建立

ANSYS有限元_机械零件_CAD分析

ANSYS有限元_机械零件_CAD分析

Radius Depths
40
如右图设置数据,OK.
30
T 3. 设置工作平面
Utility Menu>Work Plane>Offset WP by Increments 输入 Offset WP 所示,OK
4.依次重复步骤 1,2,3,分别输入以下参数,直到建模完成。
S 圆柱 2
WP 3
WP 4
Modeling>Create>Volumes>
Block>By Dimensions
输入:
Block 1
Block 2
MainMenu>Proprocessor>Modeling>Create>Volumes>Cylinder>Solid Cylinder
输入:
2.设置工作平面 Utility Menu> WorkPlane> Display
X
0
Working Plane
Y
0
Utility Menu> WorkPlane> WP Settings 弹出对话框,
4. 求解 Main Menu >Solution> Solve >Current LS
五. 后处理 1. 查看总体变形 Main Menu >General Postproc>Plot Results > Deformed shape
2. 查看位移分布图 Main Menu >General Postproc>Plot Results> Contour Plot>Nodal Solu, 在弹出对
3. 查看应力分布图

主轴部件三维实体模型的有限元分析法

主轴部件三维实体模型的有限元分析法

《机械设计与制造》主轴部件三维实体模型的有限元分析法主轴是机床的重要部件之一,它的静、动态刚度一直是设计计算的重要内容,但传统的计算方法是把主轴简化为等截面的梁单元进行计算,显然是静不定问题,用这样的力学模型计算主轴的静、动态特性与实际情况有很大的差距。

目前主轴部件设计采用有限元法,可以满足设计过程要求,为主轴结构的优化设计提供依据。

1.主轴部件的结构简化图1是卧式加工中心主轴的结构简图,它是一个多阶梯空心的圆柱体,此结构必须经过一定简化后,方可进行有限元分析,本主轴部件在以下方面进行简化:(1)各处倒角简化成直角,忽略空刀槽;(2)润滑油孔、工艺孔、键槽、螺纹孔等均按实体处理;(3)主轴轴承简化成弹性元件;(4)主轴上齿轮、锁紧螺母、中间隔套、拉刀机构组件等零件简化成集中质量。

图1主轴部件1—铣刀;2—主轴;3—轴承组件;4—隔套;5—密封套;6—齿轮;7—锁紧螺母;8—拉刀机构组件2.单元类型的选择及结构剖分如图1所示主轴部件总长719mm,平均直径为160mm,其长径比值为1∶4.49,对于这类主轴部件,常采用三维实体等参元建立有限元分析模型。

在结构剖分过程中,遵循以下原则:(1)不连接处自然分割。

结构在几何形状,载荷分布等方面存在着不连接处,在离散化过程中,应把有限元模型的结点单元的分界线或分界面设置在这些不连续处。

(2)几何形状的近似。

结构离散化使结构原边界变成了单元边界的集合,因而就产生了结构几何形状的离散化误差。

减少几何形状离散化误差的措施:一是采用较小的单元,较密的网络;二是采用高次单元。

(3)单元形态的选择。

单元形状是指单元的形状状态,包括单元形状、边界中点的位置,细长比等。

在结构离散化过程中必须合理选择。

单元最大尺寸和最小尺寸之比称之为细长比。

为了保证有限元分析的精度,单元的细长比不能过大。

根据以上三项原则,可将主轴部件离散为78个实体单元,4个弹簧元素单元模型,如图2。

(a)主视图(b)俯视图图2主轴部件三维实体模型图3.约束条件的建立合理确定有限元模型约束条件是成功地进行有限元分析的基本条件,约束条件的确定,应尽可能符合原结构的实际情况。

三维实体零件模型的建立_model2

三维实体零件模型的建立_model2

课程设计COURSE PROJECT题目:UGNX实训1——三维实体零件模型的建立系别:机械工程系专业:机械设计制造及自动化学制:四年姓名:学号:导师:徐滟2012年11月14日目录第 1 章UGNX实训——三维实体零件模型的建立任务书 (1)1.1.实训题目 (1)1.2.实训要求 (1)1.3.实训目的 (2)第 2 章零件建模步骤 (3)2.1.建模的步骤 (3)第 3 章三维零件模型 (4)实训小结 (5)i第 1 章UGNX实训——三维实体零件模型的建立任务书1.1.实训题目三维软件基础I主要介绍机械CADCAM的应用软件——UG NX中文版软件的应用知识及使用技巧。

本次实训主要是使学生了解零件建模的概念、几何建模的方法及其缺陷、相关参数化特征建模的特点;熟悉草图去建立二维轮廓的使用、各种特征的使用,能正确的建模策略去建立—基于相关参数化的特征零件模型。

将下列工程图通过UGNX的三维特征零件建模,生成一个三维实体零件模型。

图1工程图1.2.实训要求1.完成三维实体图,存盘文件名是:学号,扩展名为PRT,存盘的位置是Z盘指定处。

2.设计说明书一份,存盘的位置是Z盘指定处,并打印一份纸质上缴存档。

1.3.实训目的1.了解建模的概念、几何建模的方法及其缺陷、参数化特征建模的特点。

2.能正确地使用草图去建立二维轮廓。

3.能正确地使用各种特征。

4.能选择正确的建模策略去建立——基于相关参数化的特征零件模型。

第 2 章零件建模步骤2.1.建模的步骤3第 3 章三维零件模型实训小结通过本次三维建模实训,深刻体会到三维建模软件功能的强大,要想熟练掌握该软件的各项操作技能还是非常困难的。

由于我的建模技能水平还不够高,操作步骤不够熟练,方法不够简捷,导致建模过程中花费很长时间,所建模型文件很大。

经过老师的指导,同学的帮助,才比较熟练的建出模型。

这次实训我明白了合作的重要性,并且掌握了很多技能。

5。

2D实体模型及有限元模型的建立

2D实体模型及有限元模型的建立

2D实体模型及有限元模型的建立1. 设定分析模块:main menu: preferences: structural-OK (结构静解析选择)2. 创建实体模型:main menu: preprocessor>modeling-create-areas-rectangle(矩形例)-by 2 corners(三种方法)输入:x,0; y,0: W,10; H,20; OK或,拾取2对角点(拾取栏同时显示2点的坐标)-OK3. 材料属性定义:main menu: preprocessor>material properties>constant-isotropic(各向同性,各向异性两种),指定材料1-OK, 定义EX=某常数(15)-OK4. 定义单元类型:main menu: preprocessor>element type>add/edit/delet选择add,单元类型选择solid(实体)-quad 4node 42-OK-close5. 网格划分:main menu: preprocessor>meshtool-smart sizing-Mesh, Pick拾取区域,OK(智能网格划分,多种划分方法)6. 加载约束载荷:main menu: solution>loads-apply-structural-displacement>symmetry B.C.>on lines, 拾取约束线,对称约束,OK实体模型加载:main menu: solution>loads-apply>pressure(应为拉应力)>on linesPick,拾取顶线,Apply, p=30, OK(施加均布压力于拾取线上,输入均布压力值,apply, OK)7. 进行求解:main menu: solution>solve-current LS, OK8. 结果的绘图和列表:(1)绘变形图:main menu: general postprocessor>plot results>deformed shape(变形/原形)(2)变形动画:utility menu: plotctrls>animate> deformed shape(变形/原形)(3)节点反力列表:main menu: general postprocessor>list results>reaction solution(4)应力等值线:main menu: general postprocessor>plot results>contour plot nodal solution (5)应力等值线动画:utility menu: plotctrls>animate> deformed results均布载荷p 对称性1/4解析注:各向同性材料薄板拉伸,均布载荷p=50N/cm,材料E=15Mpa,交互模式下分析。

ANSYS有限元分析与实体建模

ANSYS有限元分析与实体建模

第五章实体建模5.1实体建模操作概述用直接生成的方法构造复杂的有限元模型费时费力,使用实体建模的方法就是要减轻这部分工作量。

我们先简要地讨论一下使用实体建模和网格划分操作的功能是怎样加速有限元分析的建模过程。

自下向上地模造有限元模型:定义有限元模型顶点的关键点是实体模型中最低级的图元。

在构造实体模型时,首先定义关键点,再利用这些关键点定义较高级的实体图元(即线、面和体)。

这就是所谓的自下向上的建模方法。

一定要牢记的是自下向上构造的有限元模型是在当前激活的坐标系内定义的。

图5-1自下向上构造模型自上向下构造有限元模型:ANSYS程序允许通过汇集线、面、体等几何体素的方法构造模型。

当生成一种体素时,ANSYS程序会自动生成所有从属于该体素的较低级图元。

这种一开始就从较高级的实体图元构造模型的方法就是所谓的自上向下的建模方法。

用户可以根据需要自由地组合自下向上和自上向下的建模技术。

注意几何体素是在工作平面内创建的,而自下向上的建模技术是在激活的坐标系上定义的。

如果用户混合使用这两种技术,那么应该考虑使用CSYS,WP或CSYS,4命令强迫坐标系跟随工作平面变化。

图5-2自上向下构造模型(几何体素)注意:建议不要在环坐标系中进行实体建模操作,因为会生成用户不想要的面或体。

运用布尔运算:可以使用求交、相减或其它的布尔运算雕塑实体模型。

通过布尔运算用户可直接用较高级的图元生成复杂的形体。

布尔运算对于通过自下向上或自上向下方法生成的图元均有效。

图5-3使用布尔运算生成复杂形体。

拖拉或旋转:布尔运算尽管很方便,但一般需耗费较多的计算时间。

故在构造模型时,如果用拖拉或旋转的方法建模,往往可以节省计算时间,提高效率。

图5-4拖拉一个面生成一个体〔VDRAG〕移动和拷贝实体模型图元:一个复杂的面或体在模型中重复出现时仅需要构造一次。

之后可以移动、旋转或拷贝到所需的地方。

用户会发现在方便之处生成几何体素再将其移动到所需之处,这样往往比直接改变工作平面生成所需体素更方便。

机械零件有限元分析 实体模型的建立

机械零件有限元分析    实体模型的建立
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5 区分图元
在图形窗口中区分图元.
打开面编号 的结果
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区分图元 (续)
打开编号显示: Utility Menu: PlotCtrls > Numbering ...
选取需要的项目, 然后选择OK.
控制是否编号和颜 色同时显示 (缺省), 只显示编号, 或只显 示颜色.
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区分图元(续2)
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1-1定义关键点1/3
Preprocessor—Modeling—Create— Keypoints—In Active CS On Working Plane On Line On Line W/Ratio(线上比例) On Node
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定义关键点2/3
Preprocessor—Modeling—Create— Keypoints— KP Between KPS(两点间比 例与距离插入点) Fill Between KPS Kp at Center—3 KeyPoints —3 KPS And Radius(前两点加 半径定位置,第三点指方向) —Location on Line(曲线上选 3点)

Preprocessor—Modeling—Operate—Scale—*****

Preprocessor—Modeling—Move/Modify—Transfer Coord—***** -63-
五、从外部输入几何模型
File—Import—IGES —PARA (单位忽略!)
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2 圆或环形面
Preprocessor—Modeling—Create—Areas--Circle—By Dimensions(以工作平面的原点为圆心) Preprocessor—Modeling—Create—Areas--Circle—Partial Annulus(工作平面的任意位置生成圆,要输入圆心坐 标;内外径和起始终止角) Annulus(整环) Solid Circle(实心圆) Preprocessor—Modeling—Create—Areas--Circle—By End Points(通过直径的两端点生成一个圆)

三维实体建模与有限元分析在机械设计中的应用

三维实体建模与有限元分析在机械设计中的应用

三维实体建模与有限元分析在机械设计中的应用在传统的机械设计过程中,一般要经过设计-试制-改进等多次循环,很多关键零件均为经验设计,一直没给出系统的准确的设计,即使产品定型,也存在设计上的问题。

随着计算机的软件的开发和应用,在设计中,可对零件进行三维实体建模,了解实体的真实形状,对关键零件进行有限元分析。

这样,不仅缩短了设计所用时间,提高设计效率,而且优化零部件的结构、材料性能,提高了所设计的可靠性。

1.机械设计技术路线的研究在设计过程中,首先建立软硬件平台。

其次,完成零部件三维结构设计,虚拟装配分析(干涉检查零部件的准确性和装配合理性),关键零件有限元分析,总体设计,最后形成工程图样,机械设计技术路线。

本文主要介绍三维实体建模和有限元分析部分。

2.设计过程应用举例现以压槽机为例介绍三维实体建模和有限元分析方法。

2.1压槽机的工作原理如图1所示,压槽机通过电机带动主轴,主轴带动滚轮转动,工件套在滚轮上一起转动。

同时,通过液压系统传动对压辊施加压力,对工件完成压槽过程。

本压槽机可加工直径为Φ83~Φ102mm、厚5mm的钢管,能压出深3~4mm沟槽。

2.2三维实体建模三维实体建模的软件很多,现采用SolidWorks软件进行建模。

SolidWorks 可以从三维模型自动转换出二维工程图,SolidWorks支持的三维数据有STEP、IGES、VRML、STL格式;支持的二维数据格式有:DWG、DXF格式;支持的图象文件格式有TIF格式。

因此SolidWorks与分析软件COSMOS/Works和ANSYS、三维实体的运动分析软件MotionWorks、数控加工软件CAMWorks等作了无缝连接或是中间格式转化连接。

2.3关键零件的有限元分析有限元分析是将一个形状复杂的连续体的求解区域分解为有限个形状简单的子区,即将一个连续体简化为由有限个单元组成的等效组合体,通过连续体的离散化,把求解连续体的场变量(应力、应变、位移和温度)问题简化为有限单元节点上的场变量,求解系列代数方程组,得到近似的数值解。

最新ANSYS 课件 第三章 建立实体模型讲学课件

最新ANSYS 课件 第三章 建立实体模型讲学课件
提示
通过拾取
面积输入 1.)在图形窗口拾取圆心和半径 2.)或在此输入数值
ANSYS 命令—由上而下建模
建立一个块体: Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create Volumes >Block
提示
通过拾取
体输入 1.) 在图形窗口拾取对角线上 的两个端点和 Z轴方向的深度. 2.) 或在拾取对话框中键入相 关尺寸
Utility Menu > File > Import > UG...
激活Defeaturing 选项 缺省为No Defeaturing
只读入选择的层 和几何类型的选 项
ANSYS 命令
➢ 直接输入模型虽然方便,但某些情况下需要在 ANSYS中建立实体模型,例如: 需要建立参数化模型,— 在优化设计及参 数敏感性分析时,需要建立包含变量的模型。 没有ANSYS能够读入的几何模型。 用户计算机平台没有所需的接口产品。 需要对输入的几何模型进行修改或添加。
➢ ANSYS 有一系列方便的几何建模工具,以下 将讨论这些内容。
ANSYS 命令
➢ 实体建模是建立实体模型的过程.
➢ 首先回顾前面的一些定义:
一个实体模型由体、面、线及关键点组 成。
体由面围成,面由线组成,线由关键点组 成。
实体的层次由低到高: 关键点 — 线 — 面。 如果高一级的实体存在,则依附 它的低级实体不能删除。
➢ 使用接口产品,需要购买相应的授权。
输入几何模型—接口产品
➢ Pro/E接口
读入由 Pro/ENGINEER 生成的 .prt 文件 (由 PTC公司提供)。
需要 Pro/ENGINEER 软件。

4. ANSYS实体及有限元建模

4. ANSYS实体及有限元建模

WY WY X1 X2 Y1 WX WX
Y2
WP (X,Y)
3.5.3工作平面
工作平面坐标系

与工作平面相连 主要用于实体模型体素的定位和取向 可以利用工作平面通过拾取定义关键点
3.6 实体建模技术
实体建模有两种思路:自底向上构造模型和自顶向下
构造模型
1.二者的区别与联系 自底向上的建模方法是指在构造几何模型时首先定义几何 模型中最低级的图元即关键点,然后再利用这些关键点定义较 高级的图元(即线、面、体)。自底向上构造的模型是在当前 激活的坐标系内定义的。 自顶向下的建模方法是指一开始就通过较高级的的图元来 构造模型,即通过汇集线、面、体等几何体素的方法来构造模 型。当生成一种体素时,ANSYS软件自动生成所有从属于该 体素的低级图元。应该注意的是几何体素是在工作平面上创建 的,因此每一时刻都要清楚地知道当前工作平面的状态。
因为几何体素是高级图元,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。几何体素是在工作平面 上生成的。 □面体素包括矩形、圆形或环形、正多边形 创建不规则面 创建矩形面 创建圆面、圆环面
创建正多边形 创建两个面的倒角
3.7 自顶向下建模技术
□实体体素包括长方体、柱体(圆柱和正棱柱)、球体、
部件
STATOR
(体)
集合
STATASM
(体 &amR
( 体)
ROTORASM
( 体 & 线)
MOTOR
MOTOR集合由体,单元和 线组成。
WINDINGS
( 线)
AIRGAP
(单元)
2.12 布尔运算
布尔运算在建模的过程中有着极其重要的作用,只有掌握好 布尔运算强大的功能才能利用ANSYS建模工具随心所欲地建立预 期的模型。 在默认情况下,布尔操作完成后,输入的原始图元被删除,得 到的是新的并且重新编号的图元。通过设置可以改变默认方式。 被删除的图元编号变成”自由“的(这些自由得编号将附给新 创建的图元,从最小的自由编号开始)。

有限元基础与ANSYS软件第4章实体建模-精品文档

有限元基础与ANSYS软件第4章实体建模-精品文档

(一)自底向上建模
先创建关键点,再创建出相关的线、面、体等高级图元。许 多命令与直接建模法中对象(节点、单元)的命令相似。所 以可用如下群组的方式介绍之。
1、定义关键点:K 注意:关键点与节点的区别 2、线 定义线:L 3、面 定义面A,AL 4、体
(二)自顶向下建模
一开始从较高级的实体图元构造模型。ANSYS在生成一 种体素时会自动生成所有的从属于该体素的较低级的图 元,其对应号码由系统自动生成。 1、面体素的生成 基本面体素有:矩形面、圆形面、圆环面、多边形面等 2、3D体素的生成 基本的体体素有:块体、圆柱体、棱柱体、球体、圆台、 环体等。
(三)网格划分
实体模型必须经网格划分成为有限元模型后,才能进 行有限元分析求解。网格划分过程有三个步骤:定义单 元类型,定义网格生成控制,生成网格。 自由网格,对应网格
实例:连杆结构示意图如下,图中长度单位为 mm,壁厚50mm。采用自底向上的建模方法建立其 几何模型并划分网格。单元选为SOLID185。
L,10,17 K,,-62.5,5 K,,-62.5,80 L,18,19 LCSL,12,14 LCSL,13,15 LCSL,11,20 LDEL,17,19,2,1 LSEL,S,LINE,,14,15 LSEL,A,LINE,,21,22 LDEL,ALL,,,1 LSEL,S,LINE,,ALL L,11,9 L,7,21 L,5,15 L,8,12 A,2,15,20,10,9,11,4,1 AL,15,5,6,14,12 AL,14,23,13,17,7 FINISH
也可直接输入在计算机辅助设计系统(CAD)中创建 的实体模型与有限元模型。ANSYS软件提供有与这些软 件间的导入导出接口。
ANSYS的实体建模方法又有两种:自底向上,自顶 向下。前者从最低级的图元向上构造模型;后者先定义最 高级图元(基元,程序自动定义了相关的面、线、关键 点),再由它们直接构造几何模型,有布尔操作等可“雕 塑”与“粘接”出实体模型。也可采用混合法——两种方 法混合使用,依个人经验而定,无一定的准则。

三维实体建模详解

三维实体建模详解

三维实体建模三维实体建模的方法主要有以下几种方式如:三维线架建模、叠加法建模、混合建模法等。

在三维实体建模中,具体运用何种建模法,应根据模型的具体情况而定。

●三维线架法建模:三维线架建模法是指在空间各坐标平面内绘制相应的平面图,由这些平面图图形搭建起空间的三维线架图。

然后,用生成三维实体的命令,创建三维实体模型。

●叠加建模法:叠加法建模是指在创建的基本实体的基础上,通过加、减实体进行实体模型的创建。

●混合法建模:混合法是综合以上的建模方法。

【实训任务1】运用“线架结构建模法”绘制如图1所示的支架三维实体模型。

图1 支架三维实体模型●应用线架结构建模方法创建三维模型的操作步骤:在前视平面上绘制草图(1)在前视平面中绘制平面图形。

单击【视图】工具栏上的【前视】工具按钮,将【前视平面】设置为当前的绘图面。

绘制如图1-1所示的图形,并将图形2、5生成【面域】。

在前视平面上,绘制6个独立的图形,其中:二个同心圆(3、4):其中心高度为50,圆直径大小分别为“70”和“38”(将生成圆筒造型);二个矩形(1、5):下面的矩形其大小为:70 ×5(该矩形将生成支架底坐标底部的通槽)。

上面的矩形大小为:图1-2 在前视平面绘制平面图8 × 48(该矩形将生成上面的“开口通槽”)。

草图(2):用于创建圆筒两端的支撑。

长度为70,高度为35,垂直高度为50,其圆弧半径比R35略小一点。

直线(6):该直线用于定位直径分别为26和16的圆。

直线的长度为85,垂直高度为90。

在左视平面上绘制草图(2)在左视平面上绘制草图。

单击【视图】工具栏上的【左视】工具按钮,将【左视平面】设置为当前的绘图面。

绘制如图1-3所示的图形,并将各图其生成【面域】。

在左视平面上绘制4个独立的图形。

其中:底座草图(7):如图中“红色”图形所示。

坚固座草图(8):宽度为40,顶端圆弧半径为R20,圆弧中心高度为90。

两个同心圆(9、10):用于创建紧固座图1-3 在左视平面上绘制草图两端的沉孔造型。

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需要牢记的
编号显示在图元的“热点 ”上.
• 对于面或体,热点为图形 中心.
• 对于线,有三个热点:
..
为什么这一点非常重要: 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. (如上图)
17
二、自顶向下建模
直接建立面和体
18
1 矩形面
在工作平面上任意位置: Preprocessor—Modeling—Create—Areas—
Fill Between KPS
Kp at Center—3 KeyPoints
—3 KPS And Radius(前两点加 半径定位置,第三点指方向)
3点)
—Location on Line(曲线上选
8
定义关键点3/3
Preprocessor—Modeling—Create— Keypoints—Hard PT on Line Hard PT On Area
Only
12
3 定义面
Preprocessor—Modeling—Create—Areas—Arbitrary—Through KPs By Lines
(点的顺序按右手定则决定面的方向) 通过引导线生成蒙皮式的光滑曲面(由边围成): Preprocessor—Modeling—Create—Areas—Arbitrary—By Skinning 通过路径拉伸一条或几条线生成面: Preprocessor—Modeling—Operate—Extrude—Lines—Along Lines 对面倒角: Preprocessor—Modeling—Create—Areas—Area Fillet 旋转: Preprocessor—Modeling—Operate—Extrude—Lines—About Axis
Select—Entities List—Keypoints Preprocessor—Modeling—Delete—
Keypoints
(注:选好后,就指定了List的范围;选 择即构造选择集)
10
2-1 定义线
11
2-2 选择、查看、删除线
Select—Entities List—Lines Preprocessor—Modeling—Delete—Lines
13
4 定义体
Preprocessor—Modeling—Create— Volumes—Arbitrary—Through KPs (点要连续顺序)
Preprocessor—Modeling—Create— Volumes—Arbitrary—By Areas
Preprocessor—Modeling—Operate— Extrude—Areas—Along Lines(把面 按线拉伸成体)
19
2 圆或环形面
Preprocessor—Modeling—Create—Areas--Circle—By Dimensions(以工作平面的原点为圆心)
Preprocessor—Modeling—Create—Areas--Circle—Partial Annulus(工作平面的任意位置生成圆,要输入圆心坐 标;内外径和起始终止角) Annulus(整环) Solid Circle(实心圆)
4
常用英制单位:IPS单位系统
长度:in 质量:lbf s^2/in 时间:s 力:lbf 压力: psi (lbf/in^2) 应力: psi 弹性模量:psi 密度:lbf s^2/in^4 速度:in/s 加速度:in/s2 功率:in lbf/s
5
一、自底向上建模 -------由点(Keypoint)到线到面到体的建模。
第三讲、实体模型的建立
自底上建模
自顶向下建模 1
补充知识(重要)
ANSYS分析中的单位制 • 除了磁场分析以外,用户不需要告诉ANSYS
使用的是什么单位制. 只需要自己决定使用何 种单位制,然后确保所有输入的值的单位制保 持统一 (ANSYS并不转换单位制). ANSYS读 入输入的数值,并不检验单位制是否正确. [注 意: /UNITS 命令只是一种简单的记录,告诉 别的人现在使用的单位制.]
6
1-1定义关键点1/3
Preprocessor—Modeling—Create— Keypoints—In Active CS On Working Plane On Line On Line W/Ratio(线上比例) On Node
7
定义关键点2/3
Preprocessor—Modeling—Create— Keypoints— KP Between KPS(两点间比 例与距离插入点)
注:Hard Point是一种特殊点,可用来添加载 荷和获取数据,它不会改模型的几何与拓扑, 但会随这几何模型的更新而丢失或离开,如删 除一条线,其上的Hard Point也同时被删除, 但普通的Keypoint不会。所以如果必要就在 几何模型完全建立好后再加Hard Point
9
1-2 选择、查看、删除关键点
2
3
单位换算!!!(牢记)
MMNS单位系统: 长度:mm 质量:吨
时间:s 力:N 压力: MPa 应力: MPa 弹性模量:MPa 密度:吨/mm3 速度:mm/s 加速度:mm/s2 功率:mW
MMKS单位系统: 长度:mm 质量:kg 时间:s 力:mN 压力: KPa 应力: KPa 弹性模量:KPa 密度:Kg/mm3 速度:mm/s 加速度:mm/s2 功率:uW
Rectangle—By Dimensions 角点与边长: Preprocessor—Modeling—Create—Areas—
Rectangle—By 2 Corners 中心和角点: Preprocessor—Modeling—Create—Areas—
Rectangle—By Center & Corner
14
5 区分图元
在图形窗口中区分图元.
打开面编号 的结果
15
区分图元 (续)
打开编号显示: Utility Menu: PlotCtrls > Numbering ...
选取需要的项目, 然后选择OK.
控制是否编号和颜 色同时显示 (缺省), 只显示编号, 或只显 示颜色.
16
区分图元(续2)
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