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ansys有限元分析與實(shí)體建模(參考版)

2025-07-02 07:44本頁(yè)面
  

【正文】 將實(shí)體模型載荷和邊界條傳遞到有限元模型中去:命令:SBCTRANGUI : Main MenuPreprocessorLoadsOperateAll Solid LdsMain MenuSolutionOperateAll Solid Lds。 傳遞實(shí)體模型載荷當(dāng)發(fā)出SOLVE命令(Main MenuSolutionCurrent LS)開(kāi)始求解計(jì)算時(shí),實(shí)體模型上的載荷會(huì)自動(dòng)傳遞到有限元模型中去。2論述)。因此,實(shí)體模型加載可在劃分有限元網(wǎng)格之前或之后進(jìn)行。從體樣本生成一定比例的體:命令:VLSCALEGUI : Main MenuPreprocessorOperateScaleVolumes圖562為對(duì)圖元定比例的例子。從線(xiàn)樣本生成一定比例的線(xiàn):命令:LSSCALEGUI : Main MenuPreprocessorOperateScaleLines如果在坐標(biāo)系下進(jìn)行定比例操作,X、Y和Z分別代表R、θ和Z,其中θ是偏轉(zhuǎn)角。xSCALE命令族可用來(lái)將激活的坐標(biāo)系下的單個(gè)或多個(gè)圖元進(jìn)行定比例。將樣本面轉(zhuǎn)到另一個(gè)坐標(biāo)系:命令:ATRANGUI : Main MenuPreprocessorMove / ModifyTransfer CoordAreas將樣本關(guān)鍵點(diǎn)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)坐標(biāo)系:命令:KTRANGUI :MainMenuPreprocessorMove/ModifyTransfer Coord Keypoints樣本面通過(guò)對(duì)稱(chēng)映像生成面:命令:ARSYMGUI : Main MenuPreprocessorReflectAreas生成關(guān)鍵點(diǎn)的映像集:命令:KSYMMGUI : Main MenuPreprocessorReflectKeypoints從面的樣本生成另外的面:命令:AGENGUI : Main MenuPreprocessorCopyAreasMain MenuPreprocessorMove / ModifyAreas從關(guān)鍵點(diǎn)的樣本生成另外的關(guān)鍵點(diǎn):命令:KGENGUI : Main MenuPreprocessorCopyKeypoints)在xGEN、xSYM(M)和xTRAN命令中,設(shè)置IMOVE=1就可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)操作。(拷貝一個(gè)高級(jí)圖元將會(huì)自動(dòng)地把它所有附帶的圖元一起拷貝。對(duì)實(shí)體圖元進(jìn)行移動(dòng)和拷貝命令有:xGEN、xSYM(M)和xTRAN(及其相應(yīng)的GUI途徑)。因?yàn)閷?duì)生成的每一個(gè)新體素都重新定義工作平面很不方便,允許體素在錯(cuò)誤的位置生成,然后將體素移到正確的位置可能更符合實(shí)際。圖5─61 拷貝面幾何體素也可被看作部分。 移動(dòng)和拷貝實(shí)體模型如果模型中的相對(duì)復(fù)雜的面或體重復(fù)出現(xiàn)時(shí),則僅需對(duì)重復(fù)部分構(gòu)造一次,然后在所需位置處按所需方向拷貝生成。在這個(gè)例子中,將在兩相交體之間生成倒角面〔AFILLT〕(Main MenuPreprocessorCreateArea Fillet),布爾倒角操作生成一個(gè)倒角面,但也自動(dòng)更新體表面上的面,兩原始表面被新的四個(gè)表面所代替,體被更新??墒?,如果ASBA命令將原始面的一部分割掉(如生成一個(gè)孔),那么圖元將不被更新。下列命令自動(dòng)執(zhí)行更新高級(jí)圖元:表5─1 能自動(dòng)更新圖元的命令命令由命令直接修改的圖元能更新的圖元AADD面體ASBA面和線(xiàn)面和體ASBV面和線(xiàn)面和體ASBL面和線(xiàn)面和體AFILLTN/A面和體LSBL線(xiàn)面LSBA線(xiàn)面LSBV線(xiàn)面LCSL線(xiàn)面更新只能發(fā)生在布爾運(yùn)算產(chǎn)生圖元與原始圖元相同時(shí)。例如,如果使用AADD布爾運(yùn)算命令(Main MenuPreprocessorOperate AddAreas)將屬于一個(gè)體的幾個(gè)面進(jìn)行了加操作之后,體會(huì)被用新生成面替換原始面進(jìn)行更新。圖5─59 用一條命令生成空心球的部分區(qū)域可以清楚地看到,充分的使用體素命令往往能節(jié)省執(zhí)行幾個(gè)布爾運(yùn)算所花費(fèi)的時(shí)間。通過(guò)偏移給定的面生成體:命令:VOFFSTGUI : Main MenuPreprocessorOperateExtrude / SweepAlong Normal體素命令的實(shí)用選項(xiàng):對(duì)于很多體素命令而言,僅用一條命令即可生成一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的形體。見(jiàn)本章中167。將面沿一條路徑拖拉生成體:命令:VDRAGGUI : Main MenuPreprocessorOperateExtrude / SweepAlong Lines如中間鉆了孔的長(zhǎng)方體就是一個(gè)很好的例子。下面列出一些可以替代布爾運(yùn)算的操作。通過(guò)粘接體生成新的體:命令:VGLUEGUI : Main MenuPreprocessorOperateGlueVolumes 粘接操作的例子以下圖為上述粘接操作的例子: 布爾運(yùn)算的替代布爾運(yùn)算有時(shí)比較慢且代價(jià)高昂。通過(guò)粘接線(xiàn)生成新線(xiàn):命令:LGLUEGUI : Main MenuPreprocessorOperateGlueLines這些圖元間仍然相互獨(dú)立,只在邊界上連接(它們相互對(duì)話(huà)),如下圖所示。詳見(jiàn)《ANSYS Commands Reference》中的LPTN、APTN及VPTN命令。對(duì)面進(jìn)行互分:命令:APTNGUI : Main MenuPreprocessorOperatePartitionAreas布爾互分命令如下:如果搭接區(qū)域與原始圖元有相同的維數(shù),那么互分結(jié)果與搭接結(jié)果相同。搭接區(qū)域必須與原始圖元有相同的維數(shù)。也就是說(shuō),搭接操作生成的是多個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的區(qū)域,加運(yùn)算生成一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的區(qū)域。圖5─49 LCSL線(xiàn)線(xiàn)的分類(lèi)運(yùn)算 搭接功能搭接命令用于連接兩個(gè)或多個(gè)圖元,以生成三個(gè)或更多個(gè)新的圖元的集合。在GUI中沒(méi)有與LCSL相應(yīng)的途徑。目前ANSYS程序提供了線(xiàn)線(xiàn)之間的分類(lèi)運(yùn)算。從面中減去與工作平面相交的部分:命令:ASBWGUI : Main MenuPreprocessorOperateDivideArea by WrkPlaneMain MenuPreprocessorOperateDivideWith OptionsArea by WrkPlane布爾運(yùn)算減工作平面命令(及相應(yīng)的GUI途徑)如下:KEEP欄用來(lái)保留或刪除輸入圖元,而不管BOPTN命令(GUI途徑Main Menu Preprocessor Operate Setting)的設(shè)置如何。可以將線(xiàn)、面或體利用以下的命令或GUI途徑用工作平面去減。 用工作平面的減運(yùn)算。KEEPL和KEEPA項(xiàng)取消了由BOPTN命令的設(shè)置(Main MenuPreprocessorOperateSettings),如果這兩欄為空,缺省設(shè)置由BOPTN命令控制。例如,ASBL命令的KEEPA和KEEPL項(xiàng)允許保留或刪除在A(yíng)SBL操作中用到的面或線(xiàn)。如果ALL既出現(xiàn)在減域又出現(xiàn)在被減域,則減運(yùn)算無(wú)任何變化;即結(jié)果仍是輸入圖元。所有的圖元相減的命令形式為eSBe,這里“e”表示多個(gè)或單個(gè)圖元。圖538到圖545描述了多個(gè)圖元相減??梢詮亩鄠€(gè)圖元減去一個(gè)圖元,或可以從一個(gè)圖元減去多個(gè)圖元。詳見(jiàn)《ANSYS Commands Reference》中LSBL,ASBA,VSBV,LSBA,LSBV,ASBV,ASBL和VSBA命令。從面中減去體:命令:ASBVGUI : Main MenuPreprocessorOperateDivideArea by VolumeMain MenuPreprocessorOperateDivideWith OptionsArea by Volume從線(xiàn)中減去面:命令:LSBAGUI : Main MenuPreprocessorOperateDivideLine by AreaMain MenuPreprocessorOperateDivideWith OptionsLine by Area從面中減去面命令:ASBAGUI : Main MenuPreprocessorOperateSubtractAreasMain MenuPreprocessorOperateSubtractWith OptionsAreasMain MenuPreprocessorOperateDivideArea by AreaMain MenuPreprocessorOperateDivideWith OptionsArea by Area布爾減命令(及相應(yīng)的GUI途徑)如下:命令域置為“SEPO”,結(jié)果圖元將不再有公共的邊界而是不同但重合的邊界。這時(shí),結(jié)果將E1分成兩個(gè)或多個(gè)新的實(shí)體(E1-E2=E3,E4)。將分開(kāi)的體相加生成一個(gè)體:命令:VADDGUI : Main MenuPreprocessorOperateAddVolumes 加運(yùn)算的例子下圖為以上加運(yùn)算的例子 減運(yùn)算如果從某個(gè)圖元(E1)減去另一個(gè)圖元(E2),其結(jié)果可能有兩種情況:一是生成一個(gè)或多個(gè)新圖元E3(E1-E2=E3),E3與E1有同樣的維數(shù),且與E2無(wú)搭接部分。布爾加命令如下:在A(yíng)NSYS程序中只能對(duì)三維實(shí)體或二維共面的面進(jìn)行加操作。這樣形成的新圖元是一個(gè)單一的整體,沒(méi)有接縫。體的兩兩相交命令:VINPGUI : Main MenuPreprocessorOperateIntersectPairwiseVolumes 兩兩相交的例子圖52526和527是兩兩相交的例子:圖5─27體的兩兩相交 加運(yùn)算:加運(yùn)算的結(jié)果是得到一個(gè)包含各個(gè)原始圖元所有部分的新圖元。線(xiàn)的兩兩相交命令:LINPGUI : Main MenuPreprocessorOperateIntersectPairwiseLines比如,線(xiàn)集的兩兩相交可能是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)(或關(guān)鍵點(diǎn)的集合),或是一條線(xiàn)(或線(xiàn)的集合)。生成線(xiàn)與體的交命令:LINVGUI : Main MenuPreprocessorOperateIntersectLine with Volume下列圖為上述相交的例子:圖5─21 體與體相交 兩兩相交兩兩相交是由圖元集疊加而形成的一個(gè)新的圖元集。生成線(xiàn)與面的交:命令:LINAGUI : Main MenuPreprocessorOperateIntersectLine with Area生成面的交命令:AINAGUI : Main MenuPreprocessorOperateIntersectCommonAreas布爾交命令有如下形式:這個(gè)新的圖元可能與原始的圖元有相同的維數(shù),也可能低于原始圖元的維數(shù)。因此,當(dāng)出現(xiàn)按幾何給圖元編號(hào)時(shí),程序會(huì)顯示下列警告信息:*** WARNING ***Entity numbers from the Boolean operation were assigned based on geometry. If you areplanning to do optimization, (or input looping), do not rely on the entity numbers forloads, etc. To suppress this warning, issue BOPT,NWARN,0. 交運(yùn)算交運(yùn)算的結(jié)果是由每個(gè)初始圖元的共同部分形成一個(gè)新圖元。編號(hào)程序首先給輸出圖元分配按其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)唯一識(shí)別的編號(hào)(以下一下數(shù)字開(kāi)始)。面的幾何信息包括形心的坐標(biāo)、端點(diǎn)和其它相對(duì)于一些任意的參考坐標(biāo)系的控制點(diǎn)。 布爾運(yùn)算之后的圖元編號(hào)編號(hào)程序?qū)Σ紶栠\(yùn)算輸出圖元依據(jù)其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和幾何形狀進(jìn)行編號(hào)。注:〔BOPIN,VERSION,RV51〕。缺省地。值“1”將允許布爾運(yùn)算無(wú)效時(shí)的錯(cuò)誤信息。值“0”將使布爾運(yùn)算無(wú)效時(shí)顯示警告信息。必須在執(zhí)行布爾操作前將網(wǎng)格從圖元中清除。圖5─18 布爾運(yùn)算保留操作一般來(lái)說(shuō)對(duì)依附于高級(jí)圖元的低級(jí)圖元進(jìn)行布爾運(yùn)算是允許的。下一節(jié)中討論修改模型的布爾運(yùn)算的多種形式,在看這些部分時(shí),要注意可以任意選用這些方法指定布爾運(yùn)算:命令:BOPTNGUI : Main MenuPreprocessorOperateSettings 是否保留原始圖元對(duì)兩個(gè)或多個(gè)圖元進(jìn)行布爾運(yùn)算時(shí),需要用戶(hù)確定是否保留原始圖元。)完成布爾運(yùn)算之后,緊接著就是實(shí)體模型的加載和單元屬性的定義。)生成的圖元對(duì)布爾運(yùn)算無(wú)效,對(duì)退化的圖元也不能進(jìn)行某些布爾運(yùn)算。幾乎可以對(duì)任何實(shí)模型進(jìn)行布爾運(yùn)算操作,無(wú)論是自上向下還是自下向上構(gòu)造的實(shí)體模型。ANSYS程序也允許用戶(hù)對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行同樣的布爾運(yùn)算。在有限元模型中,二個(gè)相接觸的體素間會(huì)生成一個(gè)不連續(xù)的接縫,只有用諸如NUMMRG、VGLUE和VADD命令“焊接”才能將此接縫除去。(θ角的意義如圖516所示)。圖517 部分環(huán)體 體體素中應(yīng)注意的問(wèn)題當(dāng)用體體素時(shí)應(yīng)當(dāng)注意:要生成圖517所示的部分環(huán)體,鍵入TORUS,5,1,2,0,180;此處1和2分別為環(huán)體的主半徑、內(nèi)部半徑和外部半徑,0和180表示環(huán)體的起始和終結(jié)角度。圖516環(huán)體體素要生成圖516的環(huán)體,鍵入TORUS,5,1,2命令,由于指定半徑值有相對(duì)的大小關(guān)系,5,1,2分別用來(lái)定義環(huán)體的主半徑,內(nèi)部半徑和外部半徑??梢砸匀?
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