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第三章建立实体模型本章主要内容如何建立模型对称性 许多结构是对称的,可以只取其中有代表性的部分或截面建立模型。 应用对称模型的主要优点是: 通常更易于建立模型。 可以建立更细致的模型,以便获得比整体模型更好的结果。要利用对称性,下面因素必须是对称的: 几何形状 材料特性 载荷状态轴对称 沿某一中心轴对称,如直管,圆锥体,圆盘等。 对称面是由旋转形成的结构的截面,可以用一个二维“薄片”(旋转360°)代替真实的模型。 在多数情况下假定载荷是 轴对称的。如果载荷不是 轴对称的,并且是线性分 析,可以将荷载分解为两 个分量进行单独求解,然 后进行叠加。旋转对称 结构由绕中心轴的几何重复部分组成,如涡轮转子。 只需对结构的一部分建立模型。 假定载荷也是旋转对称的。某些情况下,仅是一些小的细节破坏了结构的对称性。可以忽略这些细节(认为是对称的),进而利用对称性的优点,建立更小的分析模型。但精度损失有多少可能难以估计。应力异常 真实结构不应该有应力异常,应力异常是由模型简化假定造成的。应力异常是指在有限元模型中某点的应力值极大,例如: 点载荷,如集中力或力矩作用处。 孤立的约束点,其支反力如同点载荷。 尖角(倒角半径为零)处。 在应力异常点处,网格越细, 应力值也随之增加且不收敛。如何处理应力异常? 如果离感兴趣的区域较远,可以在观察结果时不激活受影响区域,忽略应力异常的现象。 如果在感兴趣的区域,需要做如下纠正: 在尖角处增加倒角,重新进行分析。 用等效压力载荷代替集中力载荷。 将位移约束散布到一批节点上。输入一个IGES文件 UtilityMenu>File>Import>IGES… 两种方法:NoDefeaturing和Defeaturing Merge,Solid和Small选项NoDefeaturing方法—输入并按原样存储在标准的ANSYS数据库中。 较Defeaturing方法更快速可靠。 允许全套的实体模型操作。 Defeaturing工具无效。 该方法是ANSYS缺省并推荐的方法。Merge选项 缺省为YES,合并重叠部分,以使相应的面只有一条公用线,相邻的线只有一个相交的关键点。 只有在使用Defeaturing方法,且运行超出内存时此项改为NO。Solid选项 缺省为YES,输入合并之后自动建立一个体。 若用户只想输入面建立壳或二维板单元模型时,可将此项改为NO。Small选项 缺省为YES,自动删除划分网格时可能会引起麻烦的小碎片,仅适用于Defeature方法。 若模型需要有缝隙或小洞,则将此选项改为NO。输入IGES文件虽然很好,但是有两次转换过程:CAD—IGES—ANSYS,在很多情况下不能实现100%转换。ANSYS的接口产品直接读入原始的CAD文件,解决了上面提到的问题 Pro/ENGINEER接口(缩写为“Pro/E”) Unigraphics接口(缩写为“UG”) SAT接口 Parasolid接口 CATIA接口 使用接口产品,需要购买相应的授权。Pro/E接口 需要Pro/E软件。 读入由Pro/E生成的.prt文件。 也可读入Pro/E装配文件(.asm) UtilityMenu>File>Import>Pro/E...UG接口 需要UG软件。 读入由UG生成的.prt文件。 UtilityMenu>File>Import>UG...直接输入模型虽然方便,但某些情况下需要在ANSYS中建立实体模型,例如: 需要建立参数化模型—在优化设计及参数敏感性分析时,需要建立包含变量的模型; 没有ANSYS能够读入的几何模型; 用户计算机平台没有所需的接口产品; 需要对输入的几何模型进行修改或添加。实体建模是建立实体模型的过程。 首先回顾前面的一些定义: 一个实体模型由体、面、线及关键点组成。 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—体。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。 建立实体模型可以通过两个途径: 由上而下 由下而上 用户可以根据模型形状,选择最佳建模途径。由上而下建模:首先定义体(或面),然后对这些体或面按一定规则组合得到最终需要的形状。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。 开始建立的体或面称为图元。 借助工作平面进行定位生成图元。 用图元组合形成最终形状的过程称为布尔运算。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。三维图元包括块体、圆柱体、棱柱、球体和圆锥体。当建立二维图元时,ANSYS将定义一个面,并包括其下层的线和关键点。 当建立三维图元时,ANSYS将定义一个体,并