模型输入及修复.ppt

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1、第五章 模型输入及修复,目标：掌握实体模型的输入过程并使用ANSYS的修复工具。 若要分析的几何模型已经用CAD建好了，通常只需把该几何模型输入到ANSYS中即可，这比在ANSYS中重新建模更有效。 本章将讨论ANSYS 中的各种输入选项: A.输入IGES文件 B.接口产品 向用户介绍如何直接输入CAD零件 C.输入有限元模型,5.1 模型输入方法,CAD中的模型,为下一步网格划分和求解而输入ANSYS的模型,5.1.1 一般准则,如果有相关接口，则应首选它来输入模型，否则，使用IGES输入方法 Merge操作和创建实体模型都是自动的，（不需要进行拓扑和几何修复） 与IGES相同，存在着消除

2、小特征的工具,5.1.2 IGES输入,以IGES格式保存的文件,为下一步网格划分和求解而输入ANSYS的模型,Utility Menu: File Import IGES,5.1.3 ANSYS的CAD接口产品,为CAD的文件格式到ANSYS的传输提供一个界面 保存原始模型的特性（不需要先输出再输入） 在有些情况下，可以从CAD程序中直接进入ANSYS 使用接口输入，需要下面的licenses: Parasolids: Connection for Parasolids , ANSYS Pro/E: Connection for Pro/E, ANSYS Unigraphics: Conne

3、ction for Unigraphics, ANSYS SAT: Connection for SAT, ANSYS,5.2 IGES输入选项,当使用IGES输入文件时，Default defeature 选项允许使用下面将要说明的三种修复工具。Alte no Defeature选项允许进行标准的布尔操作和建模操作，但没有修复工具。,5.2.1 Defeaturing选项,把文件输入并存储在指定的数据库中,该数据库允许对模型进行修改和改变模型形状。 ioptn,iges,defeat 允许修改模型, 如, 删去凸出部分,洞,小孔等。 因为指定数据库用于存储模型, 故该数据库只允许对实体模型做

4、有限次的操作。 要求的内存比较大,和“No defeaturing”方法相比有点慢。 该方法对单个实体模型的输入、施加荷载、划分网格和求解效率更高。 一般地, 如果对几何图形的要求很高，则不提倡用此法。,把文件输入并存储在标准ANSYS数据库中。 ioptn,iges,nodefeat 比Defeaturing方法更快更有效。 允许对实体模型进行操作。 可使用No defeaturing 工具条。 这是缺省(DEFAULT)方法，建议用户选该方法。,5.2.2 No Defeaturing选项,5.2.3 Merge选项,缺省为YES, 合并重叠部分，以使相邻的面相交于一条公用线，相邻的线交于

5、一个关键点。 仅在使用Defeaturing 方法且运行超出内存时，才将此选项改为NO。 ioptn,merge,yes/no,5.2.4 Solid实体选项,缺省为YES, 输入、合并之后自动建立一个体（实体）。 若用户仅想输入面并建立壳或2-D板单元模型时，可将此项转换为 NO。 ioptn,solid,yes/no,5.2.5 Small选项,缺省为YES, 自动删除小的碎面，这些碎面在划分网格时可能会引起麻烦。 仅适用于Defeature方法。 若模型中有缝隙或“洞”，则将该选项改为 NO。 ioptn,small,yes/no,5.2.6 IGES输入选项提示,5.2.6 IGES输

6、入选项提示(续),5.3 IGES输入过程,Utility Menu: File Import IGES.,2. 单击OK,1.选择一种输入选项,5.3 IGES输入过程(续),3.选择将要输入的IGES文件,4.单击OK,5.4 IGES输入检修技术,如果输入不成功，关闭Merge和Solid选项，重新输入。 ANSYS装饰技术可以过滤掉坏图元。 输入完成后，仔细检查模型，从中删掉不想要的图元。 在完成输入后，如果发现一些小面被丢失，则关掉Small选项，重新输入模型。 可能需要花费更多的时间和占用更多的内存。,5.4 IGES输入检修技术(续),如果发生下面的任一情况:Merging花费的

7、时间太长；输入过程使用太多的内存；在模型中存在丢失部分 则以模型的最大尺寸为基础调整间隙容差，重新输入 检查输出窗口，估计最大的模型尺寸 确定模型的实际最大尺寸 实际距离与估计距离的比率是间隙容差的合理近似值 在重新输入之前，在键入窗口中输入下述信息来设置间隙容差：ioptn, gtol, ,5.5 接口产品,输入IGES文件的方法虽然很好，但是双重转换过程 CAD IGES ANSYS 在很多情况下并不能实现100%的转换。 ANSYS的产品接口直接读入“原始”的CAD 文件，解决了上面提到的问题: Pro/ENGINEER接口 (缩写为“Pro/E”) Unigraphics（单一图形）接

8、口 (缩写为“UG”) SAT接口 Parasolid接口 用产品接口 ，需购买相应的授权。,5.5.1 Pro/E输入过程,Utility Menu: File Import Pro/E. 读入由Pro/ENGINEER生成的文件 .prt (由Parametric Technology公司提供) 也可以读入Pro/Engineer组集文件 (.asm) 需要 Pro/ENGINEER 软件 Utility Menu File Import Pro/E. 或 proein,5.5.1 Pro/E输入过程(续),4. 单击 OK.,3. 删除小特征的选项，缺省不打开Allow Defeatun

9、ing 如果想进行标准的建模操作和布尔操作，则关掉allow refeaturing，否则，打开allow refeaturing这将使模型简化工具可用。（注意：仅提供有限的建模操作和布尔操作）,2. 输入启动Pro/E的命令名 (缺省=当前支持的Pro/E版本),1. 选择将要输入的Pro/E文件,5.5.2 UG输入过程,Utility Menu: File Import UG.读入由 Unigraphics生成的文件.prt (由Electronic Data Systems 公司提供) 需要 Unigraphics 软件 Utility Menu File Import UG. 或 u

10、gin,5.5.2 UG输入过程(续),5.选择OK,3.删除小特征的选项，缺省不打开Allow defeaturing 如果想进行标准的建模操作和布尔操作，则关掉Allow Refeaturing，否则，打开Allow Defeaturing使模型简化工具可用(仅提供有限的建模操作和布尔操作),2. 选择输入指定的一部分层，然后再输入层号，或号的范围。（缺省为全部层）,1.选择将要输入的UG文件,4. 选择几何体类型: 对体选择Solids 对面选择Surfaces 对线选择Wireframes,5.5.3 CADDS输入过程,Utility Menu: File Import CADDS

11、.,5. 选择OK,3.删除小特征的选项，缺省不打开Allow defeaturing 如果想进行标准的建模操作和布尔操作，则关掉Allow Defeaturing，否则，打开Allow Defeaturing使模型简化工具可用(仅提供有限的建模操作和布尔操作),2. 选择输入指定的一部分层，然后再输入层号，或号的范围。（缺省为全部层）,1. 选择将要输入的CADDS文件,4. 选择几何体类型: 对体选择Solids 对面选择Surfaces 对线选择Wireframes,5.5.4 SAT输入过程,Utility Menu: File Import SAT. SAT接口读入由 CAD生成的文

12、件 .sat，该文件用于ACIS建模者 不需要 ACIS 软件，需要AutoCAD软件 Utility Menu File Import SAT. 或 satin,5.5.4 SAT输入过程(续),4. 选择OK,3.删除小特征的选项，缺省不打开Allow defeaturing 如果想进行标准的建模操作和布尔操作，则关掉Allow Refeaturing，否则，打开Allow Refeaturing使模型简化工具可用(仅提供有限的建模操作和布尔操作),1.选择将要输入的SAT文件.,2. 选择几何体类型: 对体选择Solids 对面选择Surfaces 对线选择Wireframes,5.5.

13、5 Parasolids输入过程,Utility Menu: File Import PARA. Parasolid接口读入CAD生成的文件由.x_t 或 .xmt_txt，该文件适用Parasolid 进行建模者 不需要 Parasolid 软件 Utility Menu File Import PARA. 或 parain,2. 不打开Allow defeaturing（推荐） 如果想进行标准的建模操作和布尔操作，则关掉Allow Refeaturing，否则，打开Allow Refeaturing使模型简化工具可用（仅提供有限的建模操作和布尔操作）,5.5.5 Parasolids输入过

14、程(续),5. 选择OK,1.选择将要输入的Parasolids文件,4. 选择几何体类型: 对体选择Solids 对面选择Surfaces 对线选择Wireframes,3.允许缩放几何模型,5.6 输入有限元模型,除了实体几何模型外，ANSYS也可输入由某些软件包生成的有限元单元模型数据(节点和单元)。 对软件商来说，最常用的方法是用ANSYS 可读的格式“写出”节点和单元 (用NREAD和EREAD)。 这些格式公布在ANSYS Programmers Manual 中。 某些软件包提供了一个界面，该界面不仅允许把节点和单元，也允许把更多的内容从一个有限元包中移入到ANSYS 中。,5.

15、7 IGES的修复工具,可用的修复工具: 1.拓扑修复工具 2.几何修复工具 3.几何简化工具,5.7.1 拓扑修复工具,使用拓扑修复工具来显示和列示模型中出现的分开和封闭的边界，并对模型中存在的间隙进行Merge操作，删除多余的线和面。当修复工具出现时，如果没有单击Finish按纽，则我们不能激活任何建模和网格划分工具,注意：一旦离开拓扑修复工具菜单，则不能再次进入,5.7.1 拓扑修复工具(续),1.输入模型（使用IGES缺省选项） 2.Main Menu: Preprocessor -Modeling- Topo Repair,3.选择合适的修复工具,4.单击Finish,如果用间隙检查

16、，程序认为不需要进行拓扑修复，那么在前处理菜单中将不出现拓扑修复工具 输入IGES模型时，在对话框中对merge,solid,small都选择NO，则会强制程序产生拓扑修复菜单,5.7.1 拓扑修复工具(续),删除关键点，线或面,通过指定的容差,merge间隙,通过增量merge间隙,显示分开或封闭的边界或者同时显示二者,列出分开或封闭的边界,设置merge容差和间隙显示选项,5.7.1 拓扑修复工具(续),Merge缝隙的两个选项: Main Menu: Preprocessor -Modeling- Topo Repair -Mrg Model Gaps- 1.通过容差（人工指定容差） 2

17、.重复指定（自动merge工具） 对人工Merge选项，尽可能使用低容差来Merge，过高的容差可能导致表面扭曲 自动Merge工具反复尝试对所有的间隙进行Merge操作。以最低的容差值（缺省值为1）开始，逐步增加容差直到容差达到最大值（缺省值为10），在大多的情况下，我们将使用此选项,5.7.2 几何修复工具,几何修复工具提供了由面建体的方法。用户可以使用填充（或脱开）线或面选项来创建线和面，以代替丢失的图元,5.7.2 几何修复工具(续),1.输入模型（使用IGES缺省选项） 2.Main Menu: Preprocessor -Modeling- Geom Repair,3.选择合适的修

18、复工具,如果使用间隙检查，程序认为需要进行拓扑修复，则在前处理中可能只有拓扑修复工具。 为了使用几何修复工具，在拓扑修复菜单中选择finish,5.7.2 几何修复工具(续),与拓扑修复菜单执行相同的功能,创建： 拾取关键点创建线 拾取线来创建面 拾取面来创建体,填充面,从相邻的几何图元中脱开线或面,脱开面,5.7.2 几何修复工具(续),通过创建体素和使用布尔操作来完成几何修复，然而与标准的ANSYS选项相比，以上二种选项的作用是有限的。,Default Option,Alternate Option,5.7.3 几何简化工具,窄面,小面,小线,小特征,小线或小特征在网格划分和求解时可能产生

19、问题,检查并显示短小的线或环，将分开的线或面连起来，填充面或孔，去掉突起,5.7.3 几何简化工具(续),1. 输入模型（使用IGES缺省选项或连接产品中允许的修复选项） 2. Main Menu: Preprocessor -Modeling- Simplify,3.选择合适的修复工具,使用几何简化工具时应记得经常存盘,5.7.3 几何简化工具(续),查找/显示小于指定尺寸的线、环或面,5.7.3 几何简化工具(续),Merge两个或多个线或面,5.7.3 几何简化工具(续),用线将一个面分开或用关键点将线分开,5.7.3 几何简化工具(续),通过关键点分线或面,5.7.3 几何简化工具(续

20、),将面内的小洞环或体内的空腔和小洞填充,5.7.3 几何简化工具(续),从体上删掉凸起,5.7.4 拓扑和几何修复举例,考虑输入一个包含未经修整的面的模型，此题告诉我们怎样修复顶面,5.7.4 拓扑和几何修复举例(续),进入拓扑修复菜单 (Preprocessor Topo Repair) 显示分开的和封闭的边界 红色为分开的边界,兰色为封闭的边界,5.7.4 拓扑和几何修复举例(续),删除未经修整的面(Preprocessor Topo Repair Delete Areas Only) 在拓扑修复菜单中选择finish,5.7.4 拓扑和几何修复举例(续),进入几何修复菜单(Prepro

21、cessor Geom Repair) 通过拾取线来围成面,现在顶面是经过修整合乎要求的,5.7.5 拓扑和几何修复练习,在拓扑修复菜单中，我们将显示和列示分开和封闭的边界，merge模型中出现的间隙。 4. 显示分开和封闭的边界 分开的边界用红色显示，封闭的边界用蓝色显示，此时在此模型中没有封闭的边界。 由于模型中有分开的边界，则需进merge间隙来形成面。ANSYS提供两种选项来merge间隙：人工指定容差和自动重复指定。在此，我们将选择自动merge。 5. merge模型中的间隙（重复指定） 6. 显示分开的边界 通过缩放功能来查看没有被merge的间隙 7. 退出拓扑修复工具,5.7

22、.5 拓扑和几何修复练习(续),使用几何修复工具来填充余下的间隙。几何修复工具也提供了由面构体的方法。 8. 使用围面功能并选择构成此间隙的三条线 9. 显示分开和封闭的边界 现在模型中已不存在分开的边界 10. 由面构体 11. 保存数据库,5.7.5 拓扑和几何修复练习(续),使用简化菜单修复模型,使用简化菜单中的检查/显示选项，可以检查并显示出小的线，环和面，使用此菜单可以删除下面显示的这些特征。为了创建一个更简化的几何模型以便划分网格，可以将洞填充起来，删除凸起,合并面，分开，去掉或合并线或面。,5.7.5 拓扑和几何修复练习(续),12. 将两个洞和空腔填起来. 提示：在填充空腔，删

23、除突起时选择pan,zoom,rotate对话框中的Top来 查看模型。显示面并在拾取菜单中用Box拾取选项来确定要填充或删除的面 13. 删除凸起 14. 保存数据库文件,5.7.5 拓扑和几何修复练习(续),通过merge小带状面以形成大面来消除小的倒角面 15. merge模型上端区域的10个小的带状面 16.保存数据库文件,5.7.5 拓扑和几何修复练习(续),使用模型简化菜单中的split lines,split areas和collapse area 选项来消除模型中的尖角。 17. 拾取模型左侧基座上的四条线进行split line 操作，如图所示。注意：曲线的分点大致取在中心处

24、。直线的分点应选在离模型对称轴约1/3的地方。,5.7.5 拓扑和几何修复练习(续),18. 对有两个尖角的基面进行split area操作。此操作需要有两个关键点，并在被分之面上。这些关键点以被split line 操作创建。,要分割的面,关键点,分割所形成的新面,5.7.5 拓扑和几何修复练习(续),19. 对有尖角的面进行collapse操作，用此操作，可以改变模型的形状，消除那些在划分网格时导致问题的特征。首先拾取面（在第十八步中分割形成的新面），然后拾取面将要退化成的线（在第十七步中分割的线），依照经验，将面退化成一条较长的线。 20. 保存数据库,5.7.5 拓扑和几何修复练习(续

25、),合并那些先前执行面合并操作而留下的线，合并线并不改变模型的几何形状.建议每次仅合并两条线以避免潜在的问题 21. 有12条线（6对）需要进行合并。下面显示的3对和其余的在另一侧的3对是关于对称轴的镜像关系,5.7.5 拓扑和几何修复练习(续),对模型进行网格划分并与修复之前所划的网格进行比较 22. 定义solid92单元类型 23. 打开smart sizing给体划分网格. 24.存盘并退出ANSYS,5.7.6 连杆模型的输入/修正,说明 对一个连杆的CAD模型进行分析. 这个几何模型并不包括分析所需的所有特征. 你需要添加倒角、孔洞并创建半个对称模型来简化分析.,5.7.6 连杆模

26、型的输入/修正(续),1. 进入ANSYS. 2. 由接口读入几何模型“c-rod.igs”，并设置 “No defeaturing”选项： Utility Menu File Import IGES 设置 “No defeaturing”, 然后选择OK 选择文件 “c-rod.igs”, 然后选择OK 或用命令: /AUX15 IGESIN,c-rod,igs, VPLOT,5.7.6 连杆模型的输入/修正(续),3. 创建第一个孔洞： 3a. 在孔洞中心创建关键点 : Main Menu Preprocessor -Modeling- Create Keypoints At center

27、 3 Keypoints + 拾取三个关键点 ，按 OK 或用命令: /PREP7 KCENTER,KP,17,29,31,0,5.7.6 连杆模型的输入/修正(续),3b. 平移工作平面到新的关键点: Utility Menu Workplane Offset WP to Keypoints + 在孔洞中心拾取新的关键点 或用命令: KWPAVE, 1,5.7.6 连杆模型的输入/修正(续),3c. 创建一个圆柱体，为生成孔洞作准备: Main Menu Preprocessor -Modeling- Create -Volumes- Cylinder Solid Cylinder + 输入

28、Radius = 1, Depth = -1，按 OK 或用命令: CYL4, , ,1, , , ,-1,5.7.6 连杆模型的输入/修正(续),3d. 从连杆中减去圆柱体: Main Menu Preprocessor Operate Subtract Volumes + 拾取 连杆 ，按OK 拾取圆柱体， 按OK Utility Menu Plot Volumes 或用命令: VSBV,1,2 VPLOT,5.7.6 连杆模型的输入/修正(续),4. 创建第二个孔洞: 4a. 在孔洞中心创建关键点: Main Menu Preprocessor -Modeling- Create Key

29、points At center 3 Keypoints + 拾取三个关键点，按 OK 或用命令: KCENTER,KP,19,23,27,0,5.7.6 连杆模型的输入/修正(续),4b. 平移工作平面到新的关键点: Utility Menu Workplane Offset WP to Keypoints + 在孔中心拾取新的关键点 或用命令: KWPAVE, 18,5.7.6 连杆模型的输入/修正(续),4c. 创建圆柱体，为生成孔洞作准备: Main Menu Preprocessor -Modeling- Create -Volumes- Cylinder Solid Cylinde

30、r + 输入Radius = 0.4, Depth = -1，按 OK 或用命令: CYL4, , ,.4, , , ,-1,5.7.6 连杆模型的输入/修正(续),4d. 从连杆中减去圆柱体: Main Menu Preprocessor -Modeling- Operate Subtract Volumes + 拾取 连杆，按OK 拾取圆柱体，按OK Utility Menu Plot Volumes 或用命令: VSBV,3,1 VPLOT,5.7.6 连杆模型的输入/修正(续),5. 将体分解为对称的模型: 5a. 旋转工作平面: Utility Menu Workplane Offs

31、et WP by increments 绕 X轴旋转90度 , 然后选择OK 或用命令: WPRO,90,5.7.6 连杆模型的输入/修正(续),5b. 用工作平面切分体: Main Menu Preprocessor -Modeling- Operate Divide Volu by WrkPlne + 选择 连杆, 然后按OK Utility Menu Plot Volumes 或用命令: VSBW,2 VPLOT,5.7.6 连杆模型的输入/修正(续),5c. 取消连杆的下半部分: Main Menu Preprocessor -Modeling- Delete Volume and B

32、elow + 选择体的下部, 然后按OK Utility Menu Plot Volumes 或用命令: VDELE,3, , ,1 VPLOT,5.7.6 连杆模型的输入/修正(续),6. 添加第一个倒角: 6a. 创建倒角面: Main Menu Preprocessor -Modeling- Create -Areas- Area Fillet + 拾取两个面创建倒角，按 OK 设置Radius = 1，按 OK 或用命令: AFILLT,47,43,1,5.7.6 连杆模型的输入/修正(续),6b. 通过倒角线创建面 Main Menu Preprocessor -Modeling-

33、Create -Areas- Arbitrary By Lines + 先拾取三条线 (线 2, 12, 18)，按Apply 再拾取三条线 (线 1, 13, 30)，按OK 或用命令: AL,2,12,18 AL,1,13,30,First set of lines,Second set of lines,5.7.6 连杆模型的输入/修正(续),6c. 通过倒角面创建体: Main Menu Preprocessor -Modeling- Create -Volumes- Arbitrary By Areas + 拾取组成倒角的体的五个面 , 然后选择OK 或用命令: VA,8,10,12

34、,13,15,5.7.6 连杆模型的输入/修正(续),6d. 将倒角体与连杆 体加起来: Main Menu Preprocessor -Modeling- Operate Add Volumes + 拾取Pick All 或用命令: VADD,all VPLOT,5.7.6 连杆模型的输入/修正(续),6e. 添加平滑平面: Main Menu Preprocessor -Modeling- Operate Add Areas + 拾取连杆的平滑部分 /倒角的前表面 (面 14 & 16)，按 Apply 拾取连杆的平滑部分 /倒角的后表面 (面 12 & 6), 然后选择OK 或用命令: AADD,14,16 AADD,12,6 VPLOT,5.7.6 连杆模型的输入/修正(续),7. 存储并退出ANSYS: 在工具条中拾取 “SAVE_DB” 在工具条中拾取 “QUIT” 选择 “Quit - No Save!” 按OK 或用命令: SAVE FINISH /EXIT,NOSAVE,