ANSYS实体建模与直接建模方法比较_王丽晋
ansys实用几何建模技术与技巧
其中KCN表示坐标系号码，0-直角坐标系（缺省），1-柱坐标 系，2-球坐标系，4-以工作平面为坐标系，5-柱坐标系（以Y轴 为转轴），≥11-局部坐标系。
由于工作平面可不断移动和旋转，因此当采用CSYS,4 时也相当于不断定义了局部直角坐标，在很多情况下 应用非常方便。
January 30, 2001 Inventory #001441 4-5
2.1.1 坐标系类型
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
6类坐标系：总体、局部、节点、单元、显示与结果。 1. 总体坐标系
用于确定空间几何结构的位置，是一个绝对的参考系 。
Y Z O Z X Y Z X Z O R θ X Z O Φ R θ X Y Y
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
KTRAN
KMOVE SOURCE KSUM KEYPTS
对关键点坐标进行转换
移动关键点到一个相交位置 为未定义的关键点定义坐标 对关键点进行计算并输出几何要素 指定后续关键点状态
在不同坐标系之间转换
可用SOURCE定义的点
January 30, 2001 Inventory #001441 4-11
2.1.3 定义工作平面
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
2. 移动工作平面 将工作平面沿其自身坐标轴移动 命令：WPOFFS, XOFF, YOFF, ZOFF 其中XOFF, YOFF, ZOFF为工作平面坐标系内沿其X轴、Y轴和 Z轴的偏移增量。 例如：WPOFF,10,-20---将工作平面沿其X轴相对偏移10，沿其 Y轴相对偏移-20。 3. 工作平面的旋转 命令：WPROTA, THXY, THYZ, THZX 其中THXY, THYZ, THZX为绕工作平面坐标系Z轴、X轴和Y轴 的旋转角度。 例如：WPROTA,90---将工作平面绕其Z轴旋转90度。
ANSYS实体建模
全局坐标系（续） ■ 缺省时，全局直角坐标系是激活坐标系 ■ 激活坐标系也可为柱（或球、其它坐标系）
局部坐标系（Local CS ）
节点坐标系—用于载荷和自由度定向（续）
■ 有时，需要旋转模型中某些节点的节点坐标系，用于 有坡度的滑动支撑或施加径向位移：
节点坐标系—举例
■ 观看节点坐标系： Utility Menu: PlotCtrls > Symbols >
体的生成
选项-创建体的功能 Main Menu: Preprocessor > -Modeling- Create > Volumes-
实体建模的基本途径
■ 由底向上建模: 按点、线、面、体顺序由低级 图元起形成几何实体；
■ 由顶向下建模: 直接生成顶级图元，通过布尔 操作完成目标几何实体。
■ 利用已有的图元
模型
实体建模和直接生成有限元模型的优缺点对比
实体建模的方法
➢ 一、自底向建模：即首先定义关键点，再利用关键点 定义较高级别的图元（线、面、体），即由点到线、 由线到面、由面到体，即由低级到高级
➢ 二、自顶向下建模：即直接建立体、面或线，然后 ANSYS软件自动生成所有从属于该图元的低级图元。
图元: 点、线、面、体 图元的等级：由低至高 => 点、线、面、体
Operate其它操作（续）
➢ Extrude——拖拉，是利用低维数的几何元素按照一定 的拖拉方式获得高维数的几何对象
Operate其它操作（续）
➢ Extand Line——延伸线，在线的一端延长给定长度
Operate其它操作（续）
➢ Scale——比例缩放，是在将激活的坐标系下对单个或 多个图元进行放大或缩小，包含复制和移动两种方式。
ANSYS实体建模
12
• 相交( Intersect)
– 只保留两个或多个实体重叠的部分. – 如果输入了多于两个的实体,则有两种选择:
公共相交和两两相交
公共相交
两两相交 13
• 搭接（Overlap)
– 类似于粘合运算，但输入的实体有重叠. – 加操作生成复杂的形状,搭接操作形成多个简
单的图形，有利于网格划分。
• 由低到高排列顺序
关键点
线
面
体
节点
单元
• 说明1
• 关键点、线、面、体是几何模型图元 • 节点、单元是有限元模型图元
4
• 说明2
关键点
线
面
体
如果高一级的实体存在，则低一级的与 之依附的实体不能删除.
我要改这 条线
体 面
线 关键点
节点
单元
体
面 线及关键点
体
面
ANSYS实体建模与直接建模方法比较
Study of and Comparison Bet ween the Solid and Direct Modeling Methods by ANSYS
WANG Li2jin1 , GU Li2sheng1 , REN Zhi2guo2
1 引言
近年 ,随着计算机的飞速发展和广泛应用 ,各种 行之有效的数值计算方法得到了巨大的发展 。而有 限元方法则是计算机诞生以后 ,在计算数学 、计算力 学和计算工程科学领域里诞生的最有效的计算方 法 。随着有限元理论基础的日益完善 ,出现了很多 通用和专用的有限元计算软件 。其中 AN S YS 大型 通用程序应用十分广泛 ,它提供了两种方法生成模 型 :实体建模和直接生成模型[1] 。
4 结论
通过对钢桁梁桥和钢筋混凝土桥的实体建模与
直接生成的比较可以得到以下结论 : (1) 对于钢桁梁桥 ,采用实体建模和直接生成 ,
它们的模型差别不大 ,在进行模态分析时 ,它们的结 果相近 ,但在进行应力分析时则尽量用实体建模 。
(2) 对于钢筋混凝土桥则一般采用实体建模 ,若 采用直接生成则比较麻烦 ,在正常情况下一般不能 生成模型 。
参考文献
[ 1 ]张立明. AL GOR 、ANS YS 在桥梁工程中的应用方法与 实例[ M ] . 北京 :人民交通出版社 ,2003. 32～58
[ 2 ]李景涌. 有限元法[ M ] . 北京 :人民交通出版社 ,2002. 151 ～168
[ 3 ]王军文 ,梁志广 ,苏木标. 芜湖长江大桥连续板桁结合梁 的空间结构分析[J ] . 石家庄铁道学院学报 ,2001 , (6) :28 ～30
ANSYS基础教程—实体建模
ANSYS基础教程—实体建模ANSYS是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件，可以用于解决各种工程问题。
在使用ANSYS进行有限元分析之前，我们需要先进行实体建模，即将实际工程问题转化为计算机可解析的几何模型。
本文将介绍ANSYS基础教程中的实体建模部分。
首先，我们需要打开ANSYS软件。
在主界面上选择“几何建模”选项。
接着，我们可以选择不同的几何建模方法，如二维绘图法、三维绘图法或者实体建模法。
在这里，我们选择实体建模法。
在实体建模法中，我们可以利用ANSYS提供的几何绘图工具对几何模型进行创建。
这些绘图工具包括直线、弧线、曲线、曲面等。
我们可以根据实际情况选择不同的绘图工具来创建几何模型。
在创建几何模型之前，我们需要先选择坐标系。
ANSYS提供了多种坐标系选择，如直角坐标系、极坐标系、柱坐标系等。
我们可以根据实际情况选择适合的坐标系。
接下来，我们可以开始创建几何模型。
首先，我们可以选择直线工具来创建直线段。
在鼠标左键作用下，我们可以绘制直线段的起始点和结束点。
当我们绘制好直线段之后，可以按下鼠标右键进行确认。
除了直线段，我们还可以创建曲线和弧线。
曲线可以通过选择多个点来创建，而弧线可以通过选择起点、中点和终点来创建。
这样，我们就可以在实体建模中创建出复杂的几何曲线。
在完成几何曲线创建后，我们可以再利用这些几何曲线来创建曲面。
在ANSYS中，我们可以选择多边形工具来创建曲面。
我们只需要选择几何曲线边界上的点，然后根据需要选择特定的曲面面积来创建曲面。
ANSYS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。
第四章 ANSYS实体建模
Create：创建基本结合实体对象，包括各种类型的关键点、 ：创建基本结合实体对象，包括各种类型的关键点、 硬点、 面与体。 硬点、线、面与体。 Operate：几何运算处理，包括拖拉、延伸线、布尔运算、 ：几何运算处理，包括拖拉、延伸线、布尔运算、 比例缩放和计算几何特征等。 比例缩放和计算几何特征等。 Move/Modify：移动或者修改各种对象的位置或属性，包 ：移动或者修改各种对象的位置或属性， 括几何模型的关键点、硬点、 面或体的坐标值、 括几何模型的关键点、硬点、线、面或体的坐标值、方向 或法向等，或者有限元模型的节点和单元的坐标位置、 或法向等，或者有限元模型的节点和单元的坐标位置、坐 标系、方向或法向、材料/实常数等有限元基本属性参数 实常数等有限元基本属性参数。 标系、方向或法向、材料 实常数等有限元基本属性参数。 Copy：在激活坐标系下拷贝选中的关键点、线、面、体、 ：在激活坐标系下拷贝选中的关键点、 节点或单元。 节点或单元。 Reflect：在激活坐标系的某个坐标平面镜面映射选中的关 ： 键点、 节点或单元。 键点、线、面、体、节点或单元。 Check Geom：执行几何模型检查，检测创建的几何实体 ：执行几何模型检查， 模型中的短线、奇异点、节点或关键点之间的距离。 模型中的短线、奇异点、节点或关键点之间的距离。 Delete：删除定义的几何实体对象。 ：删除定义的几何实体对象。
实体模型包括CAD元素存在一定级别，由低到高的级别依次是：点、 元素存在一定级别，由低到高的级别依次是： 实体模型包括 元素存在一定级别 在该意义上， 提供两种实体建模思路。 线、面、体。在该意义上，ANSYS提供两种实体建模思路。 提供两种实体建模思路 1）自底向上的CAD实体建模 ）自底向上的 实体建模 首先定义各顶点的关键点，然后根据关键点定义线、面或体， 首先定义各顶点的关键点，然后根据关键点定义线、面或体， 有线定义面或体，以及由面定义体， 有线定义面或体，以及由面定义体，从低级到高级一步一步创建实体 模型。 模型。 2）自顶向下的 ）自顶向下的CAD实体建模 实体建模 直接定义高级的实体元素， 直接定义高级的实体元素，程序自动创建属于这些实体元素的 特征面、线和关键点。 特征面、线和关键点。 实体建模更多时候同时混合使用两种实体建模思路， 实体建模更多时候同时混合使用两种实体建模思路，以便更适应复 杂造型的需要，充分发挥各自的优势，相辅相成。 杂造型的需要，充分发挥各自的优势，相辅相成。
ansys实体建模
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是柱坐标系第13页(Cyliadrical)，2是球坐标系(Spherical)，5是Y-柱坐标系(Y-aylindrical)，如图2-1所示。
ansys管单元和实体单元建模
ANSYS管单元和实体单元建模一、引言在工程设计和分析领域，使用计算机辅助工程软件进行建模和仿真是一项重要的任务。
ANSYS是一款广泛使用的工程仿真软件，其中管单元和实体单元建模是常见的两种建模方法。
本文将探讨ANSYS中管单元和实体单元建模的原理、应用、优缺点以及建模实例。
二、管单元建模2.1 管单元建模原理管单元建模是指将结构或流体管道建模为一系列连续的线元素。
管单元建模的基本原理是将管道分割为多个小段，每个小段都可以看作是一根线元素。
在ANSYS中，可以通过输入管道的起始点和终止点坐标、直径和材料等参数来创建管单元模型。
2.2 管单元建模应用管单元建模广泛应用于流体力学、热传导和结构分析等领域。
例如，在流体力学中，可以使用管单元建模来模拟液体或气体在管道中的流动，分析流速、压力和温度等参数的变化。
在热传导分析中，可以使用管单元建模来研究热量在管道中的传递过程。
在结构分析中，管单元建模可以用于研究管道的强度和稳定性。
2.3 管单元建模优缺点管单元建模具有以下优点： - 管单元建模适用于长管道的分析，可以更好地描述流体或热量在管道中的传递过程。
- 管单元建模可以减少模型的复杂度，提高计算效率。
- 管单元建模可以更方便地进行参数化分析和优化设计。
然而，管单元建模也有一些缺点： - 管单元建模无法精确地描述管道内部的细节，例如内部流动的湍流和乱流现象。
- 管单元建模对于非直线管道和复杂几何形状的建模较为困难。
- 管单元建模需要对管道进行前处理和后处理操作，工作量较大。
三、实体单元建模3.1 实体单元建模原理实体单元建模是指将结构或流体建模为一系列连续的体元素。
实体单元建模的基本原理是将结构或流体分割为多个小体元素。
在ANSYS中，可以通过输入结构的几何信息、材料属性和边界条件等参数来创建实体单元模型。
3.2 实体单元建模应用实体单元建模广泛应用于结构力学、流体力学和电磁场分析等领域。
例如，在结构力学中，可以使用实体单元建模来研究零件或整体结构的强度、刚度和变形等特性。
ANSYS的建模方法讨论
ANSYS的建模方法讨论摘要：随着计算机硬件升级更新速度的不断加快，有限元技术得到空前的发展，越来越多地应用于各个领域。
ANSYS软件具有建模简单、快速、方便的特点，因而成为大型通用有限元软件的代表。
本文对有限元作了一个总体的介绍，简要叙述了ANSYS软件的主要特点，着重介绍了ANSYS软件的建模方法。
关键词：有限元ANSYS 建模CAD一、有限元简介有限单元法是随着计算机的发展而迅速发展起来的一种现代计算方法，上世纪50年代首先在连续体力学领域飞机结构静动态特性分析中得到应用，随后很快广泛应用于热传导、电磁场、流体力学等连续性问题的分析。
有限元的核心思想是结构的离散化，就是将实际结构假想地离散为有限数目的规则单元组合体，实际结构的物理性能可以通过对实际结构的分析，得出满足工程精度的近似结果来替代对实际结构的分析，这样可以解决很多实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。
二、ANSYS软件介绍1、概况ANSYS是一种应用广泛的商业套装工程分析软件。
所谓工程分析，主要是机械结构系统受到外力载荷时所出现的反应，例如应力、位移、温度等。
根据该反应可知道机械结构系统受到外力载荷后的状态，进而判断是否符合设计要求。
一般机械结构系统的几何结构相当复杂，受的载荷也相当多，理论分析往往无法进行。
想要得到解答，必须先简化结构，采用数值模拟的方法进行分析。
由于计算机行业的发展，相应的软件也应运而生，ANSYS就是其中一种。
它是由美国匹兹堡大学力学系教授JohnSwanskon博士开发出的颇有影响的大型通用有限元分析软件。
该软件在原有结构的基础上，又融热、流体、电磁、声学于一体，可广泛用于机械、航空航天、能源、交通运输、土木建筑、水利、电子、地矿、生物医学、教学科研等众多领域。
它具有结构静力分析、结构动力学分析、声场分析、压电分析等功能，同时它还具有良好的用户界面，前后处理和图形功能，因而受到国际工程界和学术界的普遍欢迎和重视。
Ansys 实体建模PPT资料51页
– 利用显示格栅，在工作平面上作图就象在方格纸上作图。
– 除了格栅的设置外，工作平面是无限的。
WY
X1 X2
WY
Y2 Y1
WX
WX
WP (X,Y)
January 30, 2001 Inventory #001441
9-13
V指令 拾取
拾取器
在图形窗口 拾取期望的位置...
…或在这儿输入值
January 30, 2001 Inventory #001441
9-12
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
实体建模 - 由上而下建模
…工作平面
Training Manual
• 工作平面 — 一个可动的二维参考平面，用来定位确定图元。缺省
January 30, 2001 Inventory #001441
9-7
实体建模 - 由上而下建模
图元
• 图元是预先定义好的几何体，如圆、多边形和球体. • 二维图元包括矩形、圆、三角形和其它多边形.
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
实体建模
A. 定义
Training Manual
• 建立实体模型可以通过两个途径:
– 由上而下 – 由下而上
• 由上而下建模；首先建立体（或面）,对这些体或面按一定规则组 合得到最终需要的形状.
加
January 30, 2001 Inventory #001441
ansys 中的实体建模
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。
两种ANSYS有限元建模方法在某框架结构中的对比
两种ANSYS有限元建模方法在某框架结构中的对比
贺林林;刘洋
【期刊名称】《山西建筑》
【年(卷),期】2011(037)004
【摘要】简要介绍了ANSYS实体建模及梁单元建模的单元类型及选择,通过对简单框架结构建模分析了实体建模与梁单元建模两种方法的优缺点,提出实际的结构计算中应根据需要选择合适的建模类型,以使ANSYS这一软件更好地应用于空间结构有限元计算.
【总页数】2页(P18-19)
【作者】贺林林;刘洋
【作者单位】重庆交通大学河海学院,重庆,400074;重庆交通大学河海学院,重庆,400000
【正文语种】中文
【中图分类】TU323.5
【相关文献】
1.两种ANSYS有限元模型在高桩码头计算中的对比研究 [J], 李王红;何良德
2.基于命令流方法的液压机ANSYS有限元建模 [J], 宋雨芳;曹文钢
3.由两种不确定性推理方法的对比分析导致的建模所需推理方法的结论 [J], 李晨
4.双半挂汽车列车两种建模方法的对比研究 [J], 王郭俊;许洪国;刘宏飞
5.两种沉积相建模方法的对比分析 [J], 王晖;刘振坤;张宇焜;张雨晴;郭晓;于斌
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
ANSYS实体建模(上机2,3)讲解
（由底向上建模：定义关键点、线、面等）
■ 缺省时，与全局坐标系 XY平面重合
工作平面的设置和定义
工作平面设置 工作平面的显示方式 栅格显示控制面板
捕捉控制面板
网格调整控制面板
工作平面的移动和旋转
工作平面移动方向
工作平面移动增量 工作平面旋转方向
工作平面旋转角度
全局坐标系 ( Global CS )
交运算
减运算 切分运算
设置
Operate Setting—设置 yes——表示保留原图元； no——表示运算之后删除原始图元
Add—加运算
Add——相加，结果是多个相同维数的几何元素被合并成 一个新的几何元素 ■ A1+A2=A3 ■ A3 包含原来所有面的区域，不再保留原来边界。
Subtract——减运算
■ 节点坐标系 — 用于载荷和自由度定向
■ 结果坐标系 — 用于显示和解释结果
■ 显示坐标系 — 用 Preprocessor > - Modeling Create > Keypoints
在工作平面上生成关键点 在激活的坐标系上生成关键点
全局坐标系（续） ■ 缺省时，全局直角坐标系是激活坐标系
■ 激活坐标系也可为柱（或球、其它坐标系）
局部坐标系（Local CS ）
节点坐标系—用于载荷和自由度定向（续）
■ 有时，需要旋转模型中某些节点的节点坐标系，用于 有坡度的滑动支撑或施加径向位移：
节点坐标系—举例 ■ 观看节点坐标系： Utility Menu: PlotCtrls > Symbols > ( Toggle ON Nodal CS )
应用坐标系创建几何模型
几何模型的定位和创建可基于三种坐标系 CS(Coordinate system) ■ 工作平面坐标系( Working Plane CS )
ANSYS软件学习经验总结及教程
ANSYS学习经验总结ANSYS的使用主要是三个方面，前处理--建模与网格划分，加载设置求解，后处理，下面就前两方面谈一下自己的使用经验。
（1）前处理--建模与网格划分要提高建模能力，需要注意以下几点：第一，建议不要使用自底向上的建模方法，而要使用自顶向下的建模方法，充分熟悉BLC4，CYLIND等几条直接生成图元的命令，通过这几条命令参数的变化，布尔操作的使用，工作平面的切割及其变换，可以得到所需的绝大部分实体模型，由于涉及的命令少，增加了使用的熟练程度，可以大大加快建模的效率。
第二，对于比较复杂的模型，一开始就要在局部坐标下建立，以方便模型的移动，在分工合作将模型组合起来时，优势特别明显，同时，图纸中有几个定位尺寸，一开始就要定义几个局部坐标，在建模的过程中可避免尺寸的换算。
第三，注重建模思想的总结，好的建模思想往往能起到事半功倍的效果，比如说，一个二维的塑性成型问题，有三个部分，凸模，凹模，胚料，上下模具如何建模比较简单了，一个一个建立吗？完全用不着，只要建出凸凹模具的吻合线，用此线分割某个面积，然后将凹模上移即可。
第四，对于面网格划分，不需要考虑映射条件，直接对整个模型使用以下命令， MSHAPE,0,2D MSHKEY,2 ESIZE,SIZE 控制单元的大小，保证长边上产生单元的大小与短边上产生单元的大小基本相等，绝大部分面都能生成非常规则的四边形网格，对于三维的壳单元，麻烦一点的就是给面赋于实常数，这可以通过充分使用选择命令，将实常数相同的面分别选出来，用AATT，REAL，MAT，赋于属性即可。
第五，对于体网格划分，要得到比较漂亮的网格，需要使用扫掠网格划分，而扫掠需要满足严格的扫掠条件，因此，复杂的三维实体模型划分网格是一件比较艰辛的工作，需要对模型反复的修改，以满足扫掠条件，或者一开始建模就要考虑到后面的网格划分；体单元大小的控制也是一个比较麻烦的事情，一般要对线生成单元的分数进行控制，要提高划分效率，需要对选择命令相当熟悉；值得注意的是，在生成网格时，应依次生成单元，即一个接着一个划分，否则，可能会发现有些体满足扫掠的条件却不能生成扫掠网格。
Ansys基础培训-几何建模建模方法和技巧
• block,-2,2, 0,2, -2,2 • sphere,2.5,2.7 • vinv,all ! intersection
Ansys基础培训-几何建模 建模方法和技巧
• 参考练习附录: 练习3-轴承座
Ansys基础培训-几何建模 建模方法和技巧
– 若想找到两条相交线的交点并保留这些线时，此命令特别有 用，如下图所示。(相交运算可以找到交点但删除线）
L2 L1
Partition
L6
L3
L4 L5
Ansys基础培训-几何建模 建模方法和技巧
• 演示:
– 在矩形中减去一个圆，实现钻孔操作（或从块体中减去柱体）。 – 建立两个相交的实体，存储数据库文件, 作搭接运算. 然后恢复数据库,对实体
– 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。
• 另外，只由面及面以下层次组成的实体， 如壳或二维平面模型，在ANSYS中仍称 为实体。
Ansys基础培训-几何建模 建模方法和技巧
体
面
线和关键点
体 面 线 关键点
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基础培训-几何建模 建模方法和技巧
– 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
两种ANSYS有限元建模方法在某框架结构中的对比
文章编号:100926825(2011)0420018202两种ANSYS 有限元建模方法在某框架结构中的对比收稿日期:2010210216作者简介:贺林林(19832),女,重庆交通大学河海学院硕士研究生,重庆 400074刘 洋(19822),男,重庆交通大学河海学院博士研究生,工程师,长江科学院重庆岩基研究中心,重庆 400000贺林林 刘 洋摘 要:简要介绍了ANSYS 实体建模及梁单元建模的单元类型及选择,通过对简单框架结构建模分析了实体建模与梁单元建模两种方法的优缺点,提出实际的结构计算中应根据需要选择合适的建模类型,以使ANSYS 这一软件更好地应用于空间结构有限元计算。
关键词:ANSYS 有限元,框架结构,实体模型,梁单元模型中图分类号:T U323.5文献标识码:A0 引言随着结构工程的发展,有限单元法(FE M )已成为分析各种结构问题的强有力的使用工具。
ANSYS 软件是美国ANSYS 公司开发的新一代大型通用有限元分析程序,它拥有丰富和完善的单元库、材料模型库和求解器,能高效地求解各类结构计算问题。
AN 2SYS 软件是第一个通过I S O9001质量认证的大型分析设计类软件,是美国机械工程师协会(AS ME )、美国核安全局(NQA )及近二十种专业技术协会认证的标准分析软件。
在国内是第一个通过了中国压力容器标准化技术委员会认证并在国务院十七个部委推广使用的。
在ANSYS 数据库中,提供了超过100种单元类型,每种都有其自身的特点,要选择适合结构本身特点的单元形式,还是比较困难的[1,2]。
本文结合某简单框架的结构特点,采用实体建模和梁单元建模两种方式,根据建模结果对两种建模方式进行了分析比较。
1 ANS Y S 实体建模的介绍ANSYS 程序提供了两种实体建模方法:自顶向下和自底向上。
自顶向下进行实体建模时,用户定义一个模型的最高级图元,如球、棱柱,称为基元,程序自动定义相关的面、线和关键点,用户可以利用这些高级图元直接构造几何模型。
ANSYS建模基本方法
显示坐标系
• 改变图形显示的坐标系 • 命令：DSYS
– Utility Menu->WorkPlane->Change Display CS to->Global Cartesian
结果坐标系
• 默认情况下，结果数据显示采用总体笛卡 尔坐标系
• 改变结果坐标系：RSYS
– GUI:Main Menu->General Postproc->Options for Output
– Utlity Menu->List->Results->Options
工作平面
• 显示工作平面：WPSTYLE,STAT
• 通过新坐标系各轴的方向余弦旋转结点坐标系：NANG – GUI->Main Menu->Preprocessor->Modeling->Create->Node->Rotate Node CS->By Vectors – GUI->Main Menu->Preprocessor->Modeling->Move/Modify->Node->Rotate Node CS>By Vectors
– Main Menu->Preprocessor->Modeling->Delete->Keypoints
• 显示关键点编号：/PNUM,KP,1
– Utility Menu->PlotCtrls->Numbering
• 计算两个关键点的直线距离：KDIST
在ANSYS中创建实体模型的优缺点
在ANSYS中创建实体模型
实体建模是先创建由关键点、线、面和体构成的几何模型，然后利用ANSYS的网格划分功能对其进行网格划分，自动生成所有的节点和单元，其优缺点如下。
优点：
适用于庞大或复杂的模型，特别是三维实体模型。
相对而言需处理的数据量少，简单，效率高。
允许对节点和单元进行几何操作，如拖拉和旋转等。
支持使用面素和体素及布尔运算等建立模型。
方便使用ANSYS程序的优化设计功能。
可以进行自适应网格划分。
可以在施加载荷之后对网格进行局部网格细化处理。
方便进行几何模型上的改进。
方便改变单元类型，不受有限元模型的限制。
缺点：
有时需要大量的CPU处理时间。
对小型、简单的模型有时很烦琐，比直接生成方法需要更多的数据。
在某些条件下可能会失败，即程序不能生成有限元网格。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
收稿日期:2005-07-14 作者简介:王丽晋(1980—),女,硕士研究生ANS YS 实体建模与直接建模方法比较王丽晋1, 顾理生1, 任志国2(1.石家庄铁道学院,河北石家庄050043;2.中铁第十二集团第二分公司,山西太原030032)摘 要:总结了A NS YS 实体建模与直接建模两种方法的优缺点,通过对钢桁梁桥和钢筋混凝土桥进行实例分析,阐述了在实际结构分析中,应根据具体情况,扬长避短,使A N SYS 通用程序更好地应用于各种结构分析中。
关键词:建模方法;A N SYS 程序;实体模型;直接生成;结构分析中图分类号:T P391.9 文献标识码:A 文章编号:1672-3953(2005)04-0045-031引言近年,随着计算机的飞速发展和广泛应用,各种行之有效的数值计算方法得到了巨大的发展。
而有限元方法则是计算机诞生以后,在计算数学、计算力学和计算工程科学领域里诞生的最有效的计算方法。
随着有限元理论基础的日益完善,出现了很多通用和专用的有限元计算软件。
其中ANSYS 大型通用程序应用十分广泛,它提供了两种方法生成模型:实体建模和直接生成模型[1]。
2两种建模方法的特点2.1实体建模实体建模,即描述模型的几何边界,建立对单元大小及形状的控制,然后用ANSYS 程序自动生成所有的节点和单元。
ANSYS 程序提供了两种方法:自顶向下与自底向上。
自顶向下进行实体建模时,定义一个模型的最高级图元———基元,程序自动定义相关的面、线及关键点。
利用这些高级图元直接构造几何模型。
自底向上进行实体建模时,首先定义关键点,然后依次得相关的线、面、体。
无论使用自顶向下还是自底向上方法建模,都能使用布尔运算来组合数据集,从而“塑造出”一个实体模型。
ANSYS 程序提供了完整的布尔运算,诸如相加、相减、相交、分割、粘贴和重叠。
在创建复杂实体模型时,对线、面、体、基元的布尔操作能减少相当可观的建模工作量[2]。
它具有如下优点:(1)需要处理的数据较少;(2)允许对节点和单元不能进行的几何操作(如拖拉和旋转);(3)支持使用面和体体素(如多边形和圆柱体)及布尔运算(相交、相减等)以顺序建模;(4)便于使用ANS YS 程序的优化设计功能;(5)便于自适应网格划分;(6)便于施加荷载之后进行局部网格细化;(7)便于几何上的改进;(8)便于改变单元的类型,不受分析模型的影响。
实体建模方法也有一些缺点:(1)需要大量的CPU 处理时间;(2)对小型简单的模型有时很繁琐,比直接生成需要更多的数据;(3)在特定的条件下可能会失败(程序不能生成有限元网格)。
2.2直接生成模型直接生成方法是在定义A NS YS 实体模型之前,确定每个节点的位置以及每个单元的大小、形状和连接。
它的优点如下:(1)对小型简单的模型生成较方便;(2)使用户对几何形状及每个节点和单元的编号有完全的控制。
直接建模方法的缺点:(1)除最简单的模型外往往比较耗时,需要处理大量数据; 与设计(2)不能使用自适应网格划分;(3)使用优化设计变得不方便;(4)改进网格划分十分困难;(5)需要用户留意网格划分的每一个细节,更容易出错。
3实例分析3.1芜湖长江正桥钢桁梁实例芜湖长江大桥正桥钢桁梁第三联(3×144m)为板桁结合的连续钢桁梁结构,桁高14m,桁宽12.5 m,节间长度12m,采用无竖杆的三角形桁式,在支点处设置强劲的桥门架,不设中间横联,杆件采用焊接整体节点连接。
连续钢桁梁下层为双线铁路,上层为四车道公路桥面,两侧设1.8m人行道,公路桥面宽21.7m。
公路桥面系为纵横梁体系,横梁间距12m,设在主桁节点处,纵梁间距2.3～2.75m。
桥面系均采用工型构件,公路横梁高1356mm,纵梁高1076mm,铁路横梁高2161mm,纵梁高1480 mm。
公路桥面板通过M22剪力键栓钉与主桁上弦杆及公路纵横梁上翼缘相结合[3,4]。
芜湖长江大桥的正桥采用钢筋混凝土板和钢桁架共同作用的结合桁梁,公路桥面采用预应力钢筋混凝土板和钢纵、横梁体系的正交异性板。
混凝土板的宽度大,空间结构行为比较复杂。
对于此结合桁梁,空间计算模型拟采用空间梁单元和壳单元的组合空间模型。
钢桁梁部分采用空间梁单元进行模拟,公路桥面板采用矩形壳单元。
分别采用实体建模和直接生成模型的方法建立有限元模型。
两种方法网格划分后的结果图相似(如图1)。
图1 芜湖长江大桥钢桁梁桥有限元模型桥梁的自振特性在很大程度上反映出桥梁刚度的大小,也就反映出桥梁的动力特性。
而桥梁自振频率计算的准确性主要取决于计算分析模型的刚度、质量和约束是否与结构的实际情况相符,以上两种方法所采用的计算分析模型可以真实地模拟结构的刚度、质量和约束。
表1为两种方法建模后前8阶自振频率计算结果对比及相应振型特点。
从表中数据可以看出,这两种方法计算出的自振频率相差不大。
表2列出了有限元分析过程中相关数据的比较。
表1桥梁自振频率计算结果阶次直接生成模型计算频率/Hz实体建模方法计算频率/Hz振型特点10.91330.8999左边跨横向挠曲振动20.94170.9012右边跨横向挠曲振动3 1.1252 1.2153竖向挠曲振动4 1.1304 1.2205中跨横向挠曲振动5 1.3647 1.3726竖向挠曲振动6 1.6973 1.7008左边跨扭转振动7 1.6977 1.7014右边跨扭转振动8 1.7292 1.7311竖向挠曲振动表2建模过程中相关数据比较项目实体建模直接生成关键点数56线条数239节点数113851891单元数29722948CP U处理时间/min433.2预应力混凝土桥实例该桥为预应力混凝土连续刚构桥,全长210m (55m+100m+55m),采用箱梁结构。
该桥箱梁采用直腹板单箱单室结构,箱梁顶面宽度为11m,箱体宽度为6m,T构端部梁高2.6m,根部梁高5.6 m。
根部5m梁段主梁高度采用直线变化,其余主梁高度采用二次抛物线变化。
箱梁采用50号混凝土。
主梁悬臂浇注梁段划分为12段,中跨合拢一段,边跨合拢分两段。
纵向预应力钢束分顶板束和底板束两种束型。
预应力钢束都采用12×j15.24 mm的钢绞线束。
对于此结构,我们只能采用实体结构建模,然后划分网格进行计算,如采用直接生成的方法,则根本无法建成。
这是因为直接生成模型时需要对结构的每个节点位置和相互连接关系很明确,而且这种方法对预应力的施加带来困难。
ANS YS中加预应力有几种方式:①直接在单元里加;②用F力加,然后在分析时打开Prestress,On;③用温度变化模拟。
预应力混凝土分析根据作用不同有分离式和整体式两类。
分离式就是将混凝土和力筋的作用分别考 与设计虑,以荷载的形式取代预应力钢筋的作用,如等效荷载法;整体式则是将二者一起考虑,如用Link 单元模拟力筋。
本例建模时采用的是整体式分析方法,直接在单元里施加预应力。
如果此例采用梁单元建模,将钢筋的预应力视为等效力将会更简单。
由于混凝土材料性质的复杂性,编制三维预应力混凝土非线性分析的通用有限元程序相当困难。
ANSYS 软件有众多的材料模型可供选择,AN -S YS8.0版本相对于以前的版本其求解非线性问题的能力有很大提高。
用实体建模建立的有限元模型如图2。
图2 预应力混凝土桥有限元模型4结论通过对钢桁梁桥和钢筋混凝土桥的实体建模与直接生成的比较可以得到以下结论:(1)对于钢桁梁桥,采用实体建模和直接生成,它们的模型差别不大,在进行模态分析时,它们的结果相近,但在进行应力分析时则尽量用实体建模。
(2)对于钢筋混凝土桥则一般采用实体建模,若采用直接生成则比较麻烦,在正常情况下一般不能生成模型。
(3)实体建模时需要处理的数据较少,建模时间缩短,且单元尺寸划分方便又灵活;而采用直接生成法虽然建模时处理数据多,但节点少,节约了CPU 处理时间。
通过以上比较可以看出,对于大型或复杂的模型,特别是对三维实体模型更合适用实体建模方法,对小型简单的模型直接生成模型较方便。
在实际结构分析中,应根据结构具体情况,扬长避短,使AN -SYS 通用程序更好地应用于各种结构分析中。
参考文献[1]张立明.A LGO R 、A NS YS 在桥梁工程中的应用方法与实例[M ].北京:人民交通出版社,2003.32～58[2]李景涌.有限元法[M ].北京:人民交通出版社,2002.151～168[3]王军文,梁志广,苏木标.芜湖长江大桥连续板桁结合梁的空间结构分析[J ].石家庄铁道学院学报,2001,(6):28～30[4]小西一郎.钢桥(第三分册)[M ].朱立冬译.北京:中国铁道出版社,1980.194～215Study of and Comparison Between the Solid and Direct Modeling Methods by ANSYSWANG Li -jin 1, GU Li -sheng 1, REN Zhi -guo 2(1.Department of Communication Engineering ,Shijiazhuang Railw ay Institute ,Shijiazhuang 050043,China ;2.T he 2nd Branch of the 12th Railway Construction Bureau ,Taiy uan 030032,China )A bstract :This paper discusses and compares both the adv antag es and disadv antages o f the so lid and directmodeling metho ds by ANSYS.Special stress is placed o n the concrete slab -steel truss co mposite structures fo r the Yang tze River Bridg e at Wuhu.Finally ,it co ncludes that A NS YS should be better applied to the analyses o f different bridge structures according to their respective characteristics.Key words :mo deling me thod ;ANSYS ;solid mo del ;direct co nstructio n ;structural analy ses 与设计。