实体模型创建教程:经典仿真案例分享

介绍

实体建模教程将介绍可以在ANSYS中创建实体模型的各种技术。将详细介绍圆角、拉伸/扫掠、复制和工作平面方向。本教程将创建两个实体模型。



问题描述A

我们将创建一个滑轮的实体模型,如下图所示。

 

1.png

几何图形生成

我们将通过首先追踪滑轮的横截面,然后围绕y轴扫掠该区域来创建此模型。




创建横截面积

1. 创建3个矩形

主菜单>预处理器>(-Modeling-)创建>矩形>按2个角blc4,

Main Menu > Preprocessor > (-Modeling-) Create > Rectangle > By 2 Corners

BLC4, XCORNER, YCORNER, WIDTH, HEIGHT

2.png



您应获得以下信息:

3.png



2. 添加区域

主菜单>预处理器>(-Modeling-)操作>(-Boolean-)添加>区域添加,全部

Main Menu > Preprocessor > (-Modeling-) Operate > (-Boolean-) Add > Areas

AADD, ALL

ANSYS将联合区域标记为区域4,前三个区域将被删除。



3.      使用圆创建圆边

Preprocessor > (-Modeling-) Create > (-Areas-) Circle > Solid circles

CYL4,XCENTER,YCENTER,RAD

几何结构:

                             Circle 1     Circle 2

WP X (XCENTER)      3            8.5

WP Y (YCENTER)      5.5         0.2

RADIUS                     0.5         0.2



4.  从底边减去大圆

Preprocessor > Operate > Subtract > Areas

ASBA,BASE,SUBTRACT



5.  复制顶部圆边的较小圆 Preprocessor > (-Modeling-) Copy > Areas

单击小圆,然后单击“确定”。

{ 将出现以下窗口。它要求复制区域的x、y和z偏移。输入y

偏移为4.6,然后单击“确定”。

 

4.png

{ 现在用-0.5的x偏移量复制这个新区域

 

5.png



6.  把小圆圈加到大面积上。

预处理器>操作>添加>区域

Preprocessor > Operate > Add > Areas

AADD,ALL


7.  对区域预处理器>创建>(-Lines-)线圆角上半部分的内边缘进行圆角

{ 选择下面显示的两行,然后单击“确定”。

Preprocessor > Create > (-Lines-) Line Fillet

6.png

 

{ 将出现以下窗口,提示输入圆角半径。输入0.1

7.png



{ 按照相同的步骤,在以下直线之间创建半径相同的圆角

8.png



8.   创建圆角区域

{ 如下图所示,放大圆角半径,并对线进行打印和编号。

9.png

Preprocessor > (-Modeling-) Create > (-Areas-) Arbitrary > By Lines,如下所示

 

10.png

{ 对另一个圆角重复此操作



9.    把所有的面积加起来

预处理器>操作>添加>区域

Preprocessor > Operate > Add > Areas

AADD,ALL



10.   绘制区域(实用程序菜单>绘图-区域Utility Menu > Plot - Areas)

扫过横截面积

现在我们需要在x=0和z=0处扫掠y轴周围的区域,以创建皮带轮。


1.      创建定义y轴的两个关键点

在(0,0,0)和(0,5,0)处创建关键点,并分别为它们编号1001和1002。

K、 #,X,Y,Z


2.      默认情况下,图形现在将显示所有关键点。Plot Areas


3.      沿y轴扫掠该区域

预处理器>(-Modeling-)操作>挤出>(-Areas-)关于轴

Preprocessor > (-Modeling-) Operate > Extrude > (-Areas-) About axis

{ 首先会提示您选择要扫掠的区域,因此单击该区域。

{ 然后将要求您输入或拾取两个定义轴的关键点。

{ 绘制关键点(实用程序菜单>绘图>关键点Utility Menu > Plot > Keypoints)。然后选择以下两个关键点

 

11.png

{ 将出现以下窗口,提示扫描角度。单击“确定”。


12.png



现在您应该可以在图形屏幕中看到以下内容。

13.png

创建螺栓孔



1.      更改工作平面

默认情况下,ANSYS中的工作平面位于全局笛卡尔X-Y平面上。但是,为了定义螺栓孔,我们需要使用不同的工作平面。定义工作平面有几种方法,其中之一是通过三个关键点定义它。

{ 创建以下关键点

                                                       

14.png

{ 将视图切换到俯视图并仅打印关键点。



2.      将工作平面与关键点对齐

工具菜单>工作平面>对齐WP与>关键点+

Utility Menu > WorkPlane > Align WP with > Keypoints +

{ 按顺序选择“Keypoints 2001”、“2002”、“2003”。第一个关键点(2001)定义工作平面坐标系的原点,第二个关键点(2002)定义x轴方向,而第三个关键点(2003)定义工作平面的方向。当在原点选择关键点时,将出现以下警告,因为此位置有多个关键点。

 

15.png

只需点击“下一步”,直到选择的是2001年。

{ 选择3个关键点并单击“确定”后,WP符号(绿色)应出现在图形窗口中。另一种确保活动WP有移动的方法是:

“工具”菜单>“工作平面”>“显示WP状态”

Utility Menu > WorkPlane > Show WP Status

16.png

注意工作平面的原点。默认情况下,这些值为0,0,0。



3.      创建一个x=5.5 y=0 r=0.5深度=1的圆柱体(实心圆柱体),在图形屏幕中应该可以看到以下内容

17.png

我们现在复制这个卷,以便每隔45度重复一次。请注意,在使用布尔运算进行减法之前,必须先复制圆柱体,因为无法复制空白空间。



4.  我们需要把活动的CS改成圆柱形的Y

Utility Menu > WorkPlane > Change Active CS to > Global Cylindrical Y

这将允许我们沿Y轴径向复制



5.  创建8个螺栓孔

Preprocessor > Copy > Volumes

{ 选择圆柱体体积并单击“确定”。将出现以下窗口;如图所示填充空白,

 

18.png

你应该得到以下型号,

19.png

{ 从皮带轮轮毂减去气缸(布尔运算)以创建螺栓孔。得到以下完整结构:

 

20.png


解决方案的命令文件模式

上面的例子是用ANSYS的图形用户界面(GUI)和命令语言界面相结合来解决的。这个问题也已经通过您可能想要浏览的界面得到了解决。打开文件并将其保存到计算机。现在转到“文件>从…读取输入”,然后选择该文件。


问题描述B

我们将创建一个主轴座的实体模型,如下图所示。

 

21.png


几何图形生成

我们将通过创建底部和背部,然后创建肋供来创建此模型。

创建基础

1.      创建基准矩形

                 

微信截图_20200703113030.png

                   

2.      创建曲线边(使用关键点和线创建区域)

{ 创建以下关键点

22.png

得到:

 

23.png

创建连接关键点的圆弧

Main Menu > Preprocessor > (-Modeling-) Create > (-Lines-) Arcs > By End KPs &

Rad

„ 出现提示时,选择关键点4和5(单击它们或在命令行中键入4,5)。

„ 出现提示时,选择关键点7作为曲率中心。

„ 在“弧按端点KPs和半径”窗口中输入圆弧的半径(20)

„ 重复此操作,从关键点1和6创建圆弧

(或者,在命令行中键入后跟)LARC,4,5,7,20 LARC,1,6,8,20

{ 创建一条从关键点5到6的线

Main Menu > Preprocessor > (-Modeling-) Create > (-Lines-) Lines > Straight Line

L,5,6

{ 在线条边界内创建任意区域

Main Menu > Preprocessor > (-Modeling-) Create > (-Areas-) Arbitrary > By Lines

AL,4,5,6,7

{ 将2个区域合并为1(形成区域3)

Main Menu > Preprocessor > (-Modeling-) Operate > (-Booleans-) Add > Volumes

AADD,1,2

得到:

 

24.png



3.      在底部创建4个孔

我们将利用ANSYS中的“复制”功能创建所有4个孔

{ 创建左下角的圆(XCENTER=0,YCENTER=20,RADIUS=10)

{ 复制区域以创建右下角的圆(DX=69)

(AGEN,# Copies (include original),Area#,Area2# (if 2 areas to be copied),DX,DY,DZ)

{ 复制两个圆以创建上部圆(DY=62)

{ 从主基减去三个圆

(ASBA,3,ALL)

得到:

 

25.png

4.      挤出底座

Preprocessor > (-Modeling-) Operate > Extrude > (-Areas-) Along Normal

选择区域后,将出现以下窗口

 

26.png

{ 如图所示填充窗口(挤出长度=26mm)。注意,要在z轴负方向挤出该区域,只需输入-26。

(或者,在命令行中键入 VOFFST,6,26)




创造后面

1.   更改工作平面

与前面的示例一样,我们需要更改工作平面。您可能已经注意到,只能在X-Y平面中创建几何体。因此,为了创建主轴座的背面,我们需要创建一个新的工作平面,其中X-Y平面与背面平行。再次,我们将通过将其与3个关键点对齐来定义工作平面。

{ 创建以下关键点

27.png

{ 将工作平面与3个关键点对齐

回想一下定义工作平面时的情景:第一个关键点定义原点,第二个关键点定义x轴方向,而第三个关键点定义工作平面的方向。(或者,在命令行中键入KWPLAN,1、100、101、102)

2.      创建后面区域

{ 创建基矩形(XCORNER=0,YCORNER=0,WIDTH=102,HEIGHT=180)

{ 创建一个圆以获得曲面顶部(XCENTER=51,YCENTER=180,RADIUS=51)

将两个区域相加

3.      挤出该区域(挤出长度=26mm)

Preprocessor > (-Modeling-) Operate > Extrude > (-Areas-) Along Normal

VOFFST,27,26

4.      把底座和背面加在一起

{ 把这两卷书加在一起

Preprocessor > (-Modeling-) Operate > (-Booleans-) Add > Volumes

VADD,1,2

现在应该有以下几何体

 

28.png

请注意,两个体积之间的平面区域没有相加。

{ 把平面区域加在一起(别忘了另一边!)

Preprocessor > (-Modeling-) Operate > (-Booleans-) Add > Areas

AADD, Area 1, Area 2, Area 3

5.      创建上圆柱体

{ 创建外圆柱体(XCENTER=51,YCENTER=180,RADIUS=32,DEPTH=60)Preprocessor > (-Modeling-) Create > (-Volumes-) Cylinder > Solid Cylinder

CYL4,51,180,32, , , ,60

{ 把这些卷加在一起

{ 创建内圆柱(XCENTER=51,YCENTER=180,RADIUS=18.5,DEPTH=60)

{减去体积得到一个孔

现在应该具有以下几何体:

 

29.png


创建加强筋

1.      更改工作平面

{ 首先将激活的坐标系改回全局坐标系(这样可以更容易地与新坐标系对齐)

Utility Menu > WorkPlane > Align WP with > Global Cartesian

(或者,在命令行中键入WPCSYS,-1,0)

{ 创建以下关键点

32..png

{ 将工作平面与3个关键点对齐

回想一下定义工作平面时的情景:第一个关键点定义原点,第二个关键点定义x轴方向,而第三个关键点定义工作平面的方向。

(或者,在命令行中键入 KWPLAN,1,200,201,202)

2.      更改活动坐标系

我们现在需要更新坐标系统来跟踪工作平面的变化(即

工作平面原点激活坐标)

Utility Menu > WorkPlane > Change Active CS to > Working Plane

CSYS,4

3.      创建区域

{ 创建与肋骨顶点相对应的关键点

30.png

{ 通过关键点200、203、204创建加强筋区域

Preprocessor > (-Modeling-) Create > (-Areas-) Arbitrary > Through KPs

A,200,203,204

4.      挤出该区域(挤出长度=20mm)

5.      把这些卷加在一起

得到:

 

31.png


解决方案的命令文件模式

上面的例子是用ANSYS的图形用户界面(GUI)和命令语言界面相结合来解决的。这个问题也已经通过您可能想要浏览的界面得到了解决。打开文件并将其保存到计算机。现在转到“文件>从…读取输入”,然后选择该文件。


退出ANSYS

要退出ANSYS,请从ANSYS工具栏中选择“退出”,或选择“实用程序菜单”/“文件”/“退出…”。在出现的对话框中,单击“保存所有内容”(假设您愿意),然后单击“确定”。


-end-


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