轴类零件建模实例

轴类零件建模实例

（自顶向上的建模方法），利用基本面素，采用绕中心线旋转面素或采用面素沿法向拉伸

1、问题描述

图3-21 所示为某产品上的一根轴。

2、建模思路

根据轴的对称性，可利用面体素中的矩形形成一个平面，而后用这个平面绕其中心线进行旋转而生成轴体。轴类零件在生成有限元模型时，由于其结构特点，采用四面体单元相对简单些。

3、操作步骤

（1）定义工作文件名和工作标题

①定义工作文件名：执行Utility Menu > File > Change Jobname命令。在对话框中输入“SHAFT1”并选择【New log and error files】复选框，单击OK按钮。

②定义工作标题：Utility Menu > File > Change Title,在对话框中输入“The Shaft Model”，单击OK按钮。

③重新显示：Utility Menu > Plot > Replot。

（2）显示工作平面

①显示工作平面：Utility Menu > WorkPlane > Display Working Plane。

②关闭三角坐标符号：Utility Menu > PlotCtrls > Window Controls > Window Options，在对话框中的【Location of triad】下拉框中选择“Not Shown”，单击OK按钮。

③显示工作平面移动和旋转工具栏：Utility Menu > Workplane > Offset WP by Increments。

（3）利用矩形面素生成面

①生成矩形面：Main Menu > Preprocessor > Create > Areas > Rectangle > By > Dimension。弹出【Create Rectangle By Dimension】对话框。在“X-coordinates”和“Y-coordinates”文本框中分别输入“0，260”及“0，70”，单击Apply按钮，输入“260，620”及“0，80”，单击Apply按钮输入“620，660”及“0，100”，单击OK按钮。生产结果X1=0，X2=260，Y1=0，Y2=70。

②矩形面相加操作：Main Menu > Preprocessor > Modeling > Operate > Add > Areas，弹出拾取框，单击Pick All按钮，完成相加操作。

（4）由面绕轴线生成体

①面绕轴线操作：Main Menu > Preprocessor > Modeling > Operate > Extrude > Areas > About Axis。弹出拾取框。单击Pick All按钮，出现第二个拾取轴心线两端点的拾取框。分别取编号1和10的关键点，单击Ok按钮，弹出【Sweep Areas About Aaxis】对话框，单击OK按钮。

②显示旋转缩放工具栏：Utility Menu > Pan ,Zoom,Rotate,弹出【Pan-Zoom-Rotate】工具栏，单击Iso按钮，生成体模型。

③保存文件：Utility Menu > File > Save As，在对话框中的【Save Database to】下拉列表框中输入文件名“shaft_Volu.DB”,单击OK按钮。

（5）生成A_A键槽

①移动工作平面：在【Offset WP】工具栏中的【X，Y，Z Offset】文本框中输入“85，0，40”，按回车确认。

②生成一个圆柱体：Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Volumes > Cylinder > Solid Cylinder。在对话框【Solid Cylinder】中的【Radius】和【Depth】文本框中分别输入“25”及“50”，单击Ok按钮。

③生成一个块：Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create Volumes > Block > By Dimensions，在【Create Block by Dimensions】输入数据X1=0，X2=130，Y1=-25，Y2=25，Z1=0，Z2=50。

④移动工作平面：在“Offset WP”工具栏的【X，Y，Z Offset】文本框中输入“130，0，0”，按回车确认。

⑤生成第二个圆柱体：操作同第一个圆。

⑥进行减操作：Main Menu > Preprocessor > Modeling > Operate > Subtract > Volumes，弹出第1个拾取框。拾取编号为V1和V2的体素，单击Ok按钮，弹出第2个拾取框。分别编号为V5、V6和V7的体素，单击OK按钮。

⑦体相加操作：Main Menu > Preprocessor > Modeling > Operate > Add > Volumes，弹出拾取框，单击Pick All按钮。

⑧刷新显示：Utility Menu > Plot > Replot。

（6）生成有限元模型

①选择单元类型：Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete，出现【Element types】对话框。

②单击Add...按钮，出现【Library of Element Types】对话框。

③选择“Structural Solid”和“Tet 10node92”选项，单击OK按钮返回【Element types】对话框。单击Close按钮，完成单元类型的选择。

④设置单元尺寸：Main Menu > Preprocessor > Meshing > Size Cntrls > Manual Size > Global > Size，在【Global Element Size】中输入“20”，单击OK按钮。

⑤采用自由网格划分方式生成有限元网格：Main Menu > Preprocessor > Mesh > Volumes > Free，在拾取框中单击Pick All按钮。

⑥保存有限元模型数据件：Utility Menu > File > Save As，在【Save As】对话框中的【Save Database To】下拉列表框中输入文件名：“T2-1.DB”，单击OK按钮。

（自顶向下的建模方法），直接采用3D体素建模

1、问题描述

图3-21 所示为某产品上的一根轴。

2、建模思路

根据轴的形状为为圆柱类，因此在自顶向下建模的过程中要利用ANSYS中的体素，即圆柱。通过平移工作平面和生成体素相结合宋生成轴类零件模型。

3、操作步骤

（1）定义工作文件名和工作标题

①定义工作文件名：执行Utility Menu > File > Change Jobname命令在对话框【Change Jobname】中输入“SHAFT1”并选择【New log and error files】复选框，单击OK按钮。

②定义工作标题：Utility Menu > File > Change Title,在对话框【Change Title】中输入“The Shaft Model”，单击OK按钮。

③重新显示：Utility Menu > Plot > Replot。

（2）显示工作平面