ANSYS Workbench11.0工程应用介绍（一）

第2节 Design Modeler(DM)建模过程

    1. ANSYS Workbench的CAD模块

    Design Modeler(DM)是ANSYS Workbench自带的CAD模块（文件），ANSYS Workbench中的Design Simulation（DS）可直接使用；另外还有如下CAD模块（文件）支持Design Simulation（DS），即DS可调用这些CAD文件建立的几何模型，进行计算分析。

    (1)Design Modeler；

    (2)Pro/ENGINEER；

    (3)Unigraphics(UG)；

    (4)Solidworks；

    (5)Inventor；

    (6)Solid Edge；

    (7)Mechanical Desktop；

    (8)CATIA V4；

    (9)CATIA V5；

    (10)ACIS (SAT)；

    (11)Parasolid；

    (12)IGES。

    Design Simulation可从这些CAD文件中读入以下项目：

    （1）图形；（2）焊点；（3）参数；（4）材料属性；（5）坐标系；（6）命名选项；（7）动载荷；（8）CAD属性。

    Design Simulation连接CAD图形后，有三种方式输入设置：

    （1）Workbench的项目文件页面；

    （2）DesignSimulation图形结构树；

    （3）Options…box

    Design Modeler(DM)图形用户界面，见图2。

    图2 Design Modeler(DM)图形用户界面

 

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    2. Design Modeler(DM)模块各界面中的菜单和命令

    ANSYS Workbench自带Design Modeler(DM)文件，用该文件建立计算模型后，可直接使用Design Simulation(DS)进行计算分析。

    打开ANSYS Workbench后，在图形用户界面中，单击第二个图标，就可进入Design Modeler(DM)。

    Design Modeler(DM)模块各界面中的菜单和命令说明：

    （1）主菜单

    1）File 文件管理，包括基本文件操作及外部几何文件导入

    New 新建文件

    Start over 再次开始文件

    Open 打开文件

    Close Design Modeler 关闭建模文件

    Save 储存

    Save As… 另存为

    Export… 输出文件

    Attach to Active CAD Geometry 附着于激活的CAD几何模型上

    Import external Geometry File… 输入外部几何文件

    Write Script:sketch(es) of Active plane 写手写文件：激活的平面草图

    Run Script 运行手写文件

    Restore Auto-save File 恢复自动储存的文件→Browe…

    Exit Workbench 退出工作平台

    2）Create 产生三维建模和修改工具

    New Plane 新的平面体

    Extrud 拉伸成体

    Revolve 旋转成体

    Sweep 扫描成体

    Skin/Loft 蒙皮、图样

    Point 点

    Primitives 原始的模型：

    Sphere 球体

    Box 盒形体

    Parallelepiped 平行四面体

    Cylinder 圆柱体

    Cone 圆锥体

    Prism 平台

    Pyramid 棱锥体

    Torus 轮环体

    Bend 弯管体

 

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    3）Concept 构思线和面工具

    Lines From Points 由点生成线

    Lines From Sketches 由草图生成线

    Lines From Edge 由边生成线

    3D Curve 三维曲线

    Surface From Sketches 由草图生成表面

    Cross Sect ion 横截面

    Rectangular 矩形截面

    Circular 圆截面

    Circular Tube 圆管截面

    Channel Section 槽形截面

    I Section 工字形截面

    Z Section Z字形截面

    L Section L字形截面

    T Section T字形截面

    Hat Section 帽子截面

    Rectangular Tube 矩形管截面

    User Integrated 用户感情趣的截面

    4）Tools 用于整体建模操作、参数管理和客户化属性设置的工具

    Winding Tool 缠绕工具

    Analysis Tools 分析工具

    Parameters 参数工具

    Addins… 附加工具

    Options… 选择工具

    5）View 图形显示方式管理

    Shaded Exterior and Edge 涂色外表面和边缘

    Shaded Exterior 涂色外表面

    Wirefame 金属框架

    Frozen Body Transparency 冻结实体画面

    Edge Joints 边缘连接

    Cross Section Allgnments 横截面校直

    Cross Section Solids 横截面实体

    Ruler 直尺

    Triad 三角形

    Outline 外形

    Expand All 全面扩张

    Collapse Features 毁坏特征

    Collapse Parts & Bodies 毁坏部分或实体

    Windows

    Reset Layout 复原布置

 

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    （2）基本工具条

    1）New 新建

    2）Start Over 再次开始

    3）Open 打开

    4）Save 储存

    5）Save as… 另存为

    6）Auto-Save New 自动储存新的

    7）Image Capture 抓图

    8）Undu 恢复上次的图形

    9）Redo 再复原过来

    10）Select：选择目标

    （3）图形工具条

    1）Rotate 转动

    2）Pan 移动

    3）Zoom 放大、缩小

    4）Box Zoom 框选放大、缩小

    5）Zoom to Fit 缩放至全屏幕

    6）Toggle magnifier 扭转放大

    7）Previous View 向前显示视图

    8）Next View 向后显示视图

    9）Set 轴测显示视图

    10）Display Plane 显示坐标系

    11）Display Modal 显示模型

    12) Look At 查看平面/草图

    （4）工作平面工具条

    1）XYPlane 坐标平面

    2）New Plane 新的平面定义

    3）New Sketch 新的草图定义

    （5）3D建模工具条

    1）Generate 生成

    2）Entrude 拉伸

    3）Revolve 旋转

    4）Sweep 扫掠

    5）Skin/Loft 蒙皮/图样

    6）Thin/Surface 薄壳/表面

    7）Blend 转接、混合

    8）Chamfer 倒角

    9）Point 点

    10）Parameters 参数

    （6）导航树

    该区域显示的内容与整个建模流程相匹配，包括草图绘制、尺寸标注、3D建模等多个分支组成。这里也是选择、访问这些元素最直接的途径。

    （7）图形窗口

    图形窗口见图3。

    图3 图形窗口

    图形窗口可直接显示几何模型、计算结果、程序报告、标尺等内容。

    （8）详细信息窗口

    详细信息窗口用于对绘图命令的详细信息定义，如定义尺寸数据、拉伸长度以及选择操作图元等。

 

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    3. Design Modeler(DM)模块建立几何模型

    使用Design Modeler(DM)模块，可以方便地建立线、面和体的实体模型。下面用三个实际例子介绍建模过程：

    例题1：简支梁几何实体的建立

    1．进入DesignModeler界面

    （1）打开ANSYS11.0，设置ANSYS Workbench，选择存放路径：E:\\，设定文件名称：File1，然后单击[RUN]运行，出现ANSYS Workbench界面。

    （2）在ANSYS Workbench界面下，在[Open：]中选择“DesignModeler Geomentry”，并单击“Geomentry”图标，出现选择希望使用的长度单位对话框，选择“⊙ Millimeter”，单击[OK]按钮，出现DesignModeler界面，可以开始建立模型。

    2．建立几何模型

    （1）设置绘图平面、绘制草图

    1）选择绘图平面及其坐标

    在导航树中，选择[XYPlane]平面；

    在工作平面工具条中，单击图标，在导航树中，出现“Sketch1”；

    在图形工具条中，单击图标，在图形区出现XY平面坐标显示。

    2）绘制线框草图

    在导航树左下角，单击[Sketching]，出现绘图工具菜单[Draw]；

    选择“Line”，以图形坐标圆点为中心，绘制1条直线段；

    单击图标，绘制草图完成。

    3）标注尺寸、修改尺寸数据

    单击[Dimensions]，在出现的菜单中选择“General”，在图形上标注直线尺寸；

    然后在详细信息窗口中，在“Dimensions”下修改尺寸数据“1320”，单击屏幕确认；

    单击图标，完成修改尺寸数据。

    （2）生成线实体

    1）在导航树左下角，单击[Modeling]，将当前绘制模式切换到[Modeling]模式；

    2） 在主菜单中单击[Concept]，在下拉菜单中选择“Lines From Sketches”；

    3）在导航树中选择“Sketch1”，草图线变黄色，已被选择；

    4）在详细信息窗口的“Base objects”中，单击[Apply]，出现“1 Sketch”；

    5）单击图标，生成线体。

    （3）为线体定义横截面

    1）单击主菜单中的[Concept]，选择“Cross Section”；

    2）单击“User Integrated”，并在详细信息窗口中修改：

    A=647  IXX=242618  IYY=146730  SHX=45  SHY=50

    然后单击图形确认。

    3）双击“1 Part ，1Body”，出现线体“Line Body”，选择“Line Body”；

    4）在详细信息窗口中“Cross Section”下，选择“UserInt1”；

    5）单击图标，将截面数据赋予线体（如果横截面为其它形状，其操作过程相同）。

    6）储存文件，退出。

    3．显示线实体

    （1）在[View]中，激活“Cross Section Solid”；

    （2）在[Details View]的“Winding Body?”下，选择“Yes”；

    （3）单击图标，出现带截面的线实体。

 

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    例题2：带孔平板几何实体的建立

    1．进入DesignModeler界面

    （1）打开ANSYS11.0，设置ANSYS Workbench，选择存放路径：E：\\，设定文件名称：File1，然后单击[RUN]运行，出现ANSYS Workbench界面。

    （2）在ANSYS Workbench界面下，在[Open：]中选择“DesignModeler Geomentry”，并单击“Geomentry”图标，出现选择希望使用的长度单位对话框，选择“⊙ Millimeter”，单击[OK]按钮，出现DesignModeler界面，可以开始建立模型。

    2．建立几何模型

    （1）设置绘图平面、绘制草图

    1）选择绘图平面及其坐标

    在导航树中，选择[XYPlane]平面；

    在工作平面工具条中，单击图标，在导航树中，出现“Sketch1”；

    在图形工具条中，单击图标，在图形区出现XY平面坐标显示。

    2）绘制线框草图

    在导航树左下角，单击[Sketching]，出现绘图工具菜单[Draw]；

    选择“Arc by center”，以图形坐标圆点为中心，绘制1/4圆弧；

    选择“Line”，从弧端点开始，绘制4条直线段（线框必须封闭）；

    单击图标，绘制草图完成。

    3）标注尺寸、修改尺寸数据

    单击[Dimensions]，在出现的菜单中选择“General”，在图形上标注直线尺寸；

    选择“Radius”，在图形上标注半径尺寸；

    然后在详细信息窗口中，在“Dimensions”下修改各尺寸数据，单击屏幕确认；

    单击图标，完成修改尺寸数据；

    用图形放大工具放大。

    （2）生成面实体

    1）在导航树左下角，单击[Modeling]，将当前绘制模式切换到[Modeling]模式；

    2）在主菜单中单击[Concept]，在下拉菜单中选择“Surfuces From Sketchs”；

    3）在导航树中选择“Sketch1”，草图线变黄色，已被选择；

    4）在详细信息窗口的“Base objects”中，单击[Apply]，出现“1 Sketch”；

    5）在“Thickness”中，输入面的厚度数据，单击屏幕确认；

    6）单击图标，生成面实体。

    7）储存几何模型，退出。

 

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    例题3：轴承座几何实体的建立

    1．进入DesignModeler界面

    （1）打开ANSYS11.0，设置ANSYS Workbench，选择存放路径：E：\\，设定文件名称：File1，然后单击[RUN]运行，出现ANSYS Workbench界面。

    （2）在ANSYS Workbench界面下，在[Open：]中选择“DesignModeler Geomentry”，并单击[Geomentry]图标，出现选择希望使用的长度单位，选择“⊙ Millimeter”，单击[OK]，出现DesignModeler界面，可以开始建立模型。

    2．生成轴承座

    （1）生成底座

    1）工作平面、草图及其坐标的设置

    在导航树中，选择[XYPlane]平面；

    在工作平面工具条中，单击图标，在导航树中，出现“Sketch1”；

    在图形工具条中，单击图标，在图形区出现XY平面坐标显示。

    2）在导航树左下角，单击[Sketching]，出现绘图工具菜单[Draw]；

    用“Rectaingle”，从坐标原点开始，在第三象限，生成长方线框；

    用“Circle”，在线框中任意位置生成圆线；

    单击图标，生成结束。

    3）标注尺寸线，并修改尺寸数据

    单击[Dimensions]，出现标注尺寸菜单；

    用“General”生成直线和圆心位置(要先选圆心点)的尺寸线；

    用“Diamenter”生成直径尺寸；

    在详细信息窗口，依次修改所有尺寸（10，30，8，8，20）；

    单击图标，标注尺寸结束。

    4）拉伸成底座

    单击[Modeling]和[Extrude]，切换到建模和拉伸状态；

    在详细信息窗口，修改拉伸深度为“FD1,Depth 6”；

    单击图标，拉伸结束，生成3D底座模型。

    （2）生成支架

    1）单击图标[New Plane]，设置新的绘图平面“Plane4”；

    在详细信息窗口，单击“Base Plane”，出现“Apply”；

    在导航树中，选择“ZXPlane”，单击“Apply”；

    在图形工具条中，单击图标[Look At]，在图形区出现XZ平面显示图形；

    单击图标，生成结束。

    2）单击[Sketching]，出现绘图工具菜单[Draw]；

    用“Arc by center”，在X轴线上一点向下生成一个半圆和一个圆弧；

    用“Line”生成各线段，使支架线封闭；

    单击图标，生成支架结束。

    3）标注尺寸线，并修改尺寸数据

    单击[Dimensions]，出现标注尺寸菜单；

    用“General”，生成直线和圆心位置(要先选圆心点)的尺寸线；

    用“Radius”，生成半径尺寸；

    在详细信息窗口，依次修改所有尺寸（28，22，10，7.5）；

    单击图标，标注尺寸结束。

    4）拉伸成支架

    单击[Modeling]和[Extrude]，切换到建模和拉伸状态；

    在详细信息窗口，修改拉伸深度为“FD1,Depth 2.5”；

    单击图标，拉伸结束生成3D支架模型。

 

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    （3）生成肋板

    1）单击图标[New Plane], 设置新的绘图平面“Plane5”；

    在详细信息窗口，单击“Base Plane”，出现“Apply”；

    在导航树中，选择“YZPlane”，单击“Apply”；

    在图形工具条中，单击图标，在图形区出现YZ平面显示图形。

    2）在详细信息窗口，单击“Transform1”，选择“Offset Z”；

    并修改偏移值为“-10”，单击图标；

    3）单击[Sketching]，出现绘图工具菜单[Draw]；

    用“Line”生成三角线段，使其线封闭；

    单击图标。

    4）标注尺寸线，并修改尺寸数据

    单击[Dimensions]，出现标注尺寸菜单；

    用“General”，生成直线的尺寸线；

    在详细信息窗口，依次修改所有尺寸（22，2.5，6，17.5）；

    单击图标，标注尺寸结束。

    5）拉伸成肋板

    单击[Modeling]和[Extrude]，切换到建模和拉伸状态；

    在详细信息窗口，修改拉伸深度为“FD1,Depth 1.5”；

    单击图标，拉伸结束生成3D肋板模型。

    图4 1/4轴承座

    （4）两次影射成整个轴承座模型

    1）YZ平面影射

    单击“Create”出现菜单后，选择“Body Operation”；

    在导航树中，出现“Body0p1”；

    在详细信息窗口，单击“Bodys”，出现“Apply”；

    用实体图标选择图形，单击“Apply”，使“Bodies”为“1”；

    双击“Mirror Plane”，出现“Apply”；

    在导航树中，选择“YZPlane”，单击“Apply”，使“Mirror Plane”，为“YZPlane”；

    单击图标，生成整个轴承座。

    图5 1/2轴承座

    2）ZX平面影射

    单击“Create”出现菜单后，选择“Body Operation”；

    在导航树中，出现“Body0p1”；

    在详细信息窗口，单击“Bodys”，出现“Apply”；

    用实体图标选择图形，单击“Apply”，使“Bodies”为“1”；

    双击“Mirror Plane”，出现“Apply”；

    在导航树中，选择“ZXPlane”，单击“Apply”，使“Mirror Plane”，为“ZXPlane”；

    单击图标，生成1/2轴承座。

    图6 轴承座

    （5）储存模型文件，退出。

ANSYS Workbench11.0工程应用介绍（三）