有限元实体模型的建立
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加
自顶向下建模
有限元及ANSYS
A 实体模型概述
不是所有实体都能够通过ANSYS的实体工具直接生成。 对于有些几何特征复杂的实体，可以借助强大的布尔 运算操作来完成。
布尔运算对于自底向上或者自顶向下的方法生成的图 元均有效。
有限元及ANSYS
A 实体模型概述
一个复杂的面或体在模型中重复出现时，用户可以利 用ANSYS的移动、复制、镜像等图元编辑功能快速实 现。
C 图元编辑－图形显示控制
当多个图元同时在图形窗口中显示时，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
有限元及ANSYS
C 图元编辑－图形显示控制
打开编号显示: Utility Menu > PlotCtrls > Numbering ...
选取需要的 项目，然后 选择OK.
注意：以关键点围成面时，关键点必须以顺时针或逆时针输入，面 的法向按点的顺序依右手定则决定。
有限元及ANSYS
B 图元生成－面
通过边界线生成面
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Areas >Arbitrary > By Lines 拾取线，然后单击 拾取菜单中的OK键。
B 图元生成－体
1. 通过关键点生成几何体时，首先沿体下部依次定义一圈 连续的关键点，再沿上部依次定义一圈连续的关键点。
2. 点的输入必须依连续的顺序，连接的原则为相对应面相 同方向。
V,1,2,3,4,5,6,7,8 V,8,7,3,4,5,6,2,1
有限元及ANSYS
B 图元生成－体
有限元及ANSYS
有限元及ANSYS
D 图元编辑－镜像图元
镜像圆面
Main Menu> Preprocessor> Modeling> Reflect> Areas
有限元及ANSYS
D 图元编辑－缩放图元
缩放面
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Operate > Scale > Areas
有限元及ANSYS
B 图元生成－面
有限元及ANSYS
B 图元生成－体
1. 体用于描述三维实体，为最高图元。 2. 体的建立方法
① 由关键点组合成体，其所属面、线自动产生。 注意：最多 由8点形成六面体，8个点顺序为相应面顺时针或逆时针皆 可，但输入顺序要一致。
② 由面组合成体。此时，最多为10个面围成的封闭体。 ③ 由面拉伸或旋转成体。 ④ 由原始对象建立，如圆柱、长方体、球体等可直接建立。
有限元及ANSYS
B 图元生成－面
沿路径“拖拉”线段生成面
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Operate >Extrude/Sweep > Lines > Along Lines
注意： 1、尽量减小拉伸路径平面与
实体平面的距离d 2、拉伸路径平面与
实体平面尽量平行
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）
有限元及ANSYS
E 自底向上建模－汽车连杆
0、定义工作目录：Utility Menu>File>Change Directory，
1、定义工作文件名：Utility Menu>File>Change Jobname， 在弹出的Change Jobname 对话框中输入rod，并选择 New Log and error files 复选框，单选ok按钮。
E 自底向上建模
自底向上建模思路：由建立最低图元的点到最高图元的 体，即先建立点，再由点连成线，然后由线组合成面， 最后由面组合成体。
应用场合：当不适用体素方法创建几何模型时要 应用自底向上技术建模。
当然，你可以任意交替使用两种方法（自顶向下 和自底向上）进行建模。
有限元及ANSYS
E 自底向上建模－汽车连杆
自底向上 自顶向下
体
面
线及关键点
单元 节点
体 面 线 关键点
有限元及ANSYS
A 实体模型概述
自底向上建模：首先建立关键点，由这些关键点建立 较高级的实体图元（线、面和体）。这样由点到线， 由线到面，由面到体，由低级到高级。
自底向上建模
有限元及ANSYS
A 实体模型概述
自顶向下建模；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.
B 图元生成－体
绕轴旋转面生成几何体
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Operate > Extrude/Sweep > Areas > About Axis
有限元及ANSYS
B 图元生成－体
有限元及ANSYS
C 图元显示
有限元及ANSYS
显示方法
图形显示（Plot） 列表显示（List） 图形显示控制（PlotCtrls） 选择显示
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
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS
有限元及ANSYS
B 图元生成－关键点
在两个关键点之间建立关键点
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > Kp between KPs
CL Crank pin end
45o
1.8 0.3
1.4R 1.0R
百度文库
Wrist pin end
45o Spline through six control points
0.5 0.4 0.33 0.28
0.4R CL
0.7R
2.5 3.25 4.0 4.75 6.5
All dimensions in inches
1. 拾取起始和终止关键点，然后选择拾取菜单中的OK键 2. 选择中分比例 (ratio) [(d1-dnew) /(d1-d2)],或者相对 距离(dist)方式。 3. 指定比例或距离值 4. 单击OK
有限元及ANSYS
B 图元生成－线
1. 线为面或体的边界，由点与点连接而成，构 成不同种类的线段，例如直线、曲线、圆、 圆弧等。
1. 实体模型建立时，面为体的边界。 2. 面的建立方法
① 由关键点直接相连 ② 由线围接而成 ③ 由线拉伸或旋转成面 ④ 倒角面 ⑤ 直接构建体而产生面
有限元及ANSYS
B 图元生成－面
导圆角面
有限元及ANSYS
B 图元生成－面
通过关键点生成面
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Areas >Arbitrary > Through KPs 拾取关键点，然后单击拾取菜单中的OK键。
有限元及ANSYS
D 图元编辑－删除图元
删除图元 :Main Menu >Preprocessor >Modeling >Delete
选择图元(注 意前页所述 两种方式）.
在图形窗口中 拾取一个或多 个图元（本例 中为线），然 后选择OK..
有限元及ANSYS
D 图元编辑－删除图元
当删除图元时，ANSYS提供两种选择: 1、可以只删除指定的图元，保留这个图元所包含的低阶图元 (…only) 2、也可以连这个图元包含的低阶图元一块删去.(…and below)
有限元及ANSYS
D 图元编辑－平移图元
移动一个圆面
Main Menu> Preprocessor> Modeling> Move/Modify> Areas> Areas
有限元及ANSYS
D 图元编辑－复制图元
复制一个圆面
Main Menu> Preprocessor> Modeling> Copy> Areas
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：
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）
有限元及ANSYS
D 图元编辑－删除图元
删除面
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Delete > Area and below
有限元及ANSYS
E 自底向上建模实例
有限元及ANSYS
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.
有限元及ANSYS
C 图元编辑－图形显示控制
关于编号字体的大小
在PC上运行ANSYS，缺省的编号字体比较小，可按下 述方法放大： 要放大编号字体: 1.Utility Menu > PlotCtrls > Font Controls >
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
2、定义工作标题： Utility Menu>File>Change Title，在弹 出的Change Title 对话框中输入The model of rod, 单击 ok按钮。
有限元及ANSYS
B 图元生成－体
有限元及ANSYS
B 图元生成－体
通过关键点生成几何体
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Volumes >Arbitrary > Through KPs 拾取关键点，然后单击拾取菜单中的OK键。
有限元及ANSYS
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。
复制一个面
有限元及ANSYS
B 图元生成
有限元及ANSYS
图元类型
关键点（Keypoints） 线（Lines） 面（Areas） 体（Volumn）
有限元及ANSYS
B 图元生成－关键点
有限元及ANSYS
C 图元编辑－图形显示
Utility Menu > Plot > Keypoints or Lines or Areas……
有限元及ANSYS
C 图元编辑－列表显示
Utility Menu > List > Keypoints or Lines or Areas……
有限元及ANSYS
有限元及ANSYS
主讲：任继文
华东交通大学机制教研室
renjiwen@126.com
第三章 实体模型的建立
2
有限元及ANSYS
主要内容
A.实体模型概述 B.图元生成 C.图元显示 D.图元编辑 E.自底向上建模实例 F.布尔操作 G.自顶向下建模实例
有限元及ANSYS
A 实体模型概述
有限元及ANSYS
2. 线的建立方法
① 由关键点连接而成。 ② 通过建立面或体直接产生。
有限元及ANSYS
B 图元生成－线
导圆角线
有限元及ANSYS
B 图元生成－线
在当前激活坐标系下通过两关键点生成直线
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Lines >In Active Coord 拾取两个关键点，然后单击 拾取菜单中的OK键。
有限元及ANSYS
B 图元生成－关键点
在工作平面中定义关键点
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > On Working Plane
拾取关键点，然后选择OK键
有限元及ANSYS
B 图元生成－关键点
在活动坐标系中定义关键点
自顶向下建模
有限元及ANSYS
A 实体模型概述
不是所有实体都能够通过ANSYS的实体工具直接生成。 对于有些几何特征复杂的实体，可以借助强大的布尔 运算操作来完成。
布尔运算对于自底向上或者自顶向下的方法生成的图 元均有效。
有限元及ANSYS
A 实体模型概述
一个复杂的面或体在模型中重复出现时，用户可以利 用ANSYS的移动、复制、镜像等图元编辑功能快速实 现。
C 图元编辑－图形显示控制
当多个图元同时在图形窗口中显示时，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
有限元及ANSYS
C 图元编辑－图形显示控制
打开编号显示: Utility Menu > PlotCtrls > Numbering ...
选取需要的 项目，然后 选择OK.
注意：以关键点围成面时，关键点必须以顺时针或逆时针输入，面 的法向按点的顺序依右手定则决定。
有限元及ANSYS
B 图元生成－面
通过边界线生成面
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Areas >Arbitrary > By Lines 拾取线，然后单击 拾取菜单中的OK键。
B 图元生成－体
1. 通过关键点生成几何体时，首先沿体下部依次定义一圈 连续的关键点，再沿上部依次定义一圈连续的关键点。
2. 点的输入必须依连续的顺序，连接的原则为相对应面相 同方向。
V,1,2,3,4,5,6,7,8 V,8,7,3,4,5,6,2,1
有限元及ANSYS
B 图元生成－体
有限元及ANSYS
有限元及ANSYS
D 图元编辑－镜像图元
镜像圆面
Main Menu> Preprocessor> Modeling> Reflect> Areas
有限元及ANSYS
D 图元编辑－缩放图元
缩放面
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Operate > Scale > Areas
有限元及ANSYS
B 图元生成－面
有限元及ANSYS
B 图元生成－体
1. 体用于描述三维实体，为最高图元。 2. 体的建立方法
① 由关键点组合成体，其所属面、线自动产生。 注意：最多 由8点形成六面体，8个点顺序为相应面顺时针或逆时针皆 可，但输入顺序要一致。
② 由面组合成体。此时，最多为10个面围成的封闭体。 ③ 由面拉伸或旋转成体。 ④ 由原始对象建立，如圆柱、长方体、球体等可直接建立。
有限元及ANSYS
B 图元生成－面
沿路径“拖拉”线段生成面
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Operate >Extrude/Sweep > Lines > Along Lines
注意： 1、尽量减小拉伸路径平面与
实体平面的距离d 2、拉伸路径平面与
实体平面尽量平行
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）
有限元及ANSYS
E 自底向上建模－汽车连杆
0、定义工作目录：Utility Menu>File>Change Directory，
1、定义工作文件名：Utility Menu>File>Change Jobname， 在弹出的Change Jobname 对话框中输入rod，并选择 New Log and error files 复选框，单选ok按钮。
E 自底向上建模
自底向上建模思路：由建立最低图元的点到最高图元的 体，即先建立点，再由点连成线，然后由线组合成面， 最后由面组合成体。
应用场合：当不适用体素方法创建几何模型时要 应用自底向上技术建模。
当然，你可以任意交替使用两种方法（自顶向下 和自底向上）进行建模。
有限元及ANSYS
E 自底向上建模－汽车连杆
自底向上 自顶向下
体
面
线及关键点
单元 节点
体 面 线 关键点
有限元及ANSYS
A 实体模型概述
自底向上建模：首先建立关键点，由这些关键点建立 较高级的实体图元（线、面和体）。这样由点到线， 由线到面，由面到体，由低级到高级。
自底向上建模
有限元及ANSYS
A 实体模型概述
自顶向下建模；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.
B 图元生成－体
绕轴旋转面生成几何体
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Operate > Extrude/Sweep > Areas > About Axis
有限元及ANSYS
B 图元生成－体
有限元及ANSYS
C 图元显示
有限元及ANSYS
显示方法
图形显示（Plot） 列表显示（List） 图形显示控制（PlotCtrls） 选择显示
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
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS
有限元及ANSYS
B 图元生成－关键点
在两个关键点之间建立关键点
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > Kp between KPs
CL Crank pin end
45o
1.8 0.3
1.4R 1.0R
百度文库
Wrist pin end
45o Spline through six control points
0.5 0.4 0.33 0.28
0.4R CL
0.7R
2.5 3.25 4.0 4.75 6.5
All dimensions in inches
1. 拾取起始和终止关键点，然后选择拾取菜单中的OK键 2. 选择中分比例 (ratio) [(d1-dnew) /(d1-d2)],或者相对 距离(dist)方式。 3. 指定比例或距离值 4. 单击OK
有限元及ANSYS
B 图元生成－线
1. 线为面或体的边界，由点与点连接而成，构 成不同种类的线段，例如直线、曲线、圆、 圆弧等。
1. 实体模型建立时，面为体的边界。 2. 面的建立方法
① 由关键点直接相连 ② 由线围接而成 ③ 由线拉伸或旋转成面 ④ 倒角面 ⑤ 直接构建体而产生面
有限元及ANSYS
B 图元生成－面
导圆角面
有限元及ANSYS
B 图元生成－面
通过关键点生成面
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Areas >Arbitrary > Through KPs 拾取关键点，然后单击拾取菜单中的OK键。
有限元及ANSYS
D 图元编辑－删除图元
删除图元 :Main Menu >Preprocessor >Modeling >Delete
选择图元(注 意前页所述 两种方式）.
在图形窗口中 拾取一个或多 个图元（本例 中为线），然 后选择OK..
有限元及ANSYS
D 图元编辑－删除图元
当删除图元时，ANSYS提供两种选择: 1、可以只删除指定的图元，保留这个图元所包含的低阶图元 (…only) 2、也可以连这个图元包含的低阶图元一块删去.(…and below)
有限元及ANSYS
D 图元编辑－平移图元
移动一个圆面
Main Menu> Preprocessor> Modeling> Move/Modify> Areas> Areas
有限元及ANSYS
D 图元编辑－复制图元
复制一个圆面
Main Menu> Preprocessor> Modeling> Copy> Areas
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：
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）
有限元及ANSYS
D 图元编辑－删除图元
删除面
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Delete > Area and below
有限元及ANSYS
E 自底向上建模实例
有限元及ANSYS
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.
有限元及ANSYS
C 图元编辑－图形显示控制
关于编号字体的大小
在PC上运行ANSYS，缺省的编号字体比较小，可按下 述方法放大： 要放大编号字体: 1.Utility Menu > PlotCtrls > Font Controls >
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
2、定义工作标题： Utility Menu>File>Change Title，在弹 出的Change Title 对话框中输入The model of rod, 单击 ok按钮。
有限元及ANSYS
B 图元生成－体
有限元及ANSYS
B 图元生成－体
通过关键点生成几何体
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Volumes >Arbitrary > Through KPs 拾取关键点，然后单击拾取菜单中的OK键。
有限元及ANSYS
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。
复制一个面
有限元及ANSYS
B 图元生成
有限元及ANSYS
图元类型
关键点（Keypoints） 线（Lines） 面（Areas） 体（Volumn）
有限元及ANSYS
B 图元生成－关键点
有限元及ANSYS
C 图元编辑－图形显示
Utility Menu > Plot > Keypoints or Lines or Areas……
有限元及ANSYS
C 图元编辑－列表显示
Utility Menu > List > Keypoints or Lines or Areas……
有限元及ANSYS
有限元及ANSYS
主讲：任继文
华东交通大学机制教研室
renjiwen@126.com
第三章 实体模型的建立
2
有限元及ANSYS
主要内容
A.实体模型概述 B.图元生成 C.图元显示 D.图元编辑 E.自底向上建模实例 F.布尔操作 G.自顶向下建模实例
有限元及ANSYS
A 实体模型概述
有限元及ANSYS
2. 线的建立方法
① 由关键点连接而成。 ② 通过建立面或体直接产生。
有限元及ANSYS
B 图元生成－线
导圆角线
有限元及ANSYS
B 图元生成－线
在当前激活坐标系下通过两关键点生成直线
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Lines >In Active Coord 拾取两个关键点，然后单击 拾取菜单中的OK键。
有限元及ANSYS
B 图元生成－关键点
在工作平面中定义关键点
Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > On Working Plane
拾取关键点，然后选择OK键
有限元及ANSYS
B 图元生成－关键点
在活动坐标系中定义关键点