ANSYS实体建模与直接建模方法比较
ANSYS基础教程—实体建模
ANSYS基础教程—实体建模关键字：ANSYS ANSYS教程实体建模信息化调查找茬投稿收藏评论好文推荐打印社区分享ANSYS 有一组很方便的几何作图工具。
本文将讨论这些作图工具，主要容包括：实体建模定义、如何自上而下建模、以及如何让自下而上建模。
实体建模概述·直接输入几何实体来建模很方便,但有些情况下需要在ANSYS中来建立实体模型。
例如:–需要建立参数模型时，—在优化设计及参数敏感性分析时建立的包含包含变量的模型.–没有ANSYS能够读入的几何实体模型时.–计算机上没有相关的绘图软件时（与ANSYS程序兼容的）.–在对输入的几何实体需要修改或增加时，或者对几何实体进行组合时.A. 定义·实体建模可以定义为建立实体模型的过程.·首先回顾前面的一些定义：:–一个实体模型有体、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.–实体的层次从底到高: 关键点→线→面→体. 如果高一级的实体存在，则低一级的与之依附的实体不能删除.·另外，一个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·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.·由下而上建模；首先建立关键点，由这些点建立线.·可以根据模型形状选择最佳建模途径.·下面详细讨论建模途径。
B. 由上而下建模·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.–工作平面用来定位并帮助生成图元.–对原始体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, 棱体，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。
ANSYS中几种建模方法的研究
ANSYS中几种建模方法的研究ANSYS是一种广泛应用于工程领域的有限元分析软件，用于模拟和分析不同领域中的物理现象。
这个软件提供了多种建模方法，以适应不同的工程需求。
下面将要介绍ANSYS中的几种建模方法，并对它们的研究进行详细说明。
1.离散多体建模方法：离散多体建模方法是一种用于模拟和分析具有多个刚体组成的物体系统的方法。
它将物体系统分解为多个刚体，通过约束和连接关系来模拟物体之间的相互作用。
例如，在机械工程中，可以使用离散多体建模方法来分析机械装置的运动和力学行为，以帮助设计更有效的机械系统。
研究者可以通过优化连杆，减小振动，改进机械系统的设计以提高机械性能。
2.连续介质建模方法：连续介质建模方法是一种用于模拟和分析具有连续性物质特性的系统的方法。
它将物体系统视为由连续分布的物质组成的体积。
这种建模方法适用于描述流体动力学，电磁场和热传导等现象。
例如，在空气动力学中，可以使用连续介质建模方法来分析飞机在飞行过程中的空气流动和气动特性。
研究者可以通过优化飞行器的气动外形和控制设备来提高飞行性能。
3.电磁场建模方法：电磁场建模方法用于模拟和分析与电磁现象相关的系统。
它主要用于描述电场和磁场之间的相互作用。
这种建模方法适用于电力系统，电机设计以及电磁兼容性等领域。
例如，在电机设计中，可以使用电磁场建模方法来分析电机的磁场分布和电机的性能。
研究者可以通过优化电机的磁路结构和控制算法来提高电机的效率。
4.结构动力学建模方法：结构动力学建模方法用于分析物体在受外部力作用下的动力学行为。
它主要用于描述结构的振动和变形。
这种建模方法适用于建筑结构，桥梁和航天器设计等领域。
例如，在建筑结构设计中，可以使用结构动力学建模方法来分析建筑物在地震和风荷载下的响应。
研究者可以通过优化结构的材料和几何设计来提高结构的安全性和稳定性。
总的来说，ANSYS提供了多种建模方法，以满足不同领域的模拟和分析需求。
这些建模方法帮助研究者更好地理解和预测不同物理现象的行为，并提供了优化设计的工具。
4.2ANSYS实体建模
COMMAND方式：/LOCAL
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ANSYS实体建模
GUI方式:[Utility Menu] WorkPlane | Local Coordinate Systems | Create Local CS|At Specified Loc
新建立的局部坐标系的 识别号，必须大于10
原点选取对话框
在指定位置创建局部坐标系对话框
2.3 定义图形界面过滤参数
为了得到一个相对简洁的分析菜单，可以过滤掉与当前所要进行的 分析类型无关的选项和菜单项。 •Command方式：/KEYW •GUI方式：[Main Menu]Preferences
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ANSYS实体建模
2.4 ANSYS的单位制
ANSYS软件并没有为分析指定系统单位，在结构分析中，可以 使用任何一套自封闭的单位制（所谓自封闭是指这些单位量纲之间 可以互相推导得出），只要保证输入的所有数据的单位都是正在使 用的同一套单位制里的单位即可。 ANSYS提供的/UNITS命令可以设定系统的单位制系统，但这项 设定只有当ANSYS与其它系统比如CAD系统交换数据时才可用到 （表示数据交换的比例关系），对于ANSYS本身的结果数据和模型 数据没有任何影响。例如：ANSYS系统中建立了实体模型AXIS1， PROE中建立了实体AXIS2，ANSYS中设定的单位制系统只影响将 AXIS2转换到ANSYS中的效果，而不影响AXIS1。
•GUI:[Main Menu]Preprocessor|Material Props|Material Models
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ANSYS实体建模
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ANSYS实体建模
弹性模量 泊松比
2.8 实体建模基础
一旦定义了材料特性，在分析中下一步的工作是建立能够恰当描 述模型几何性质的有限元模型。模型的建立方法： （1）直接生成 法；（2）实体建模法：几何模型＋网格划分。
ANSYS实体建模
全局坐标系（续） ■ 缺省时，全局直角坐标系是激活坐标系 ■ 激活坐标系也可为柱（或球、其它坐标系）
局部坐标系（Local CS ）
节点坐标系—用于载荷和自由度定向（续）
■ 有时，需要旋转模型中某些节点的节点坐标系，用于 有坡度的滑动支撑或施加径向位移：
节点坐标系—举例
■ 观看节点坐标系： Utility Menu: PlotCtrls > Symbols >
体的生成
选项-创建体的功能 Main Menu: Preprocessor > -Modeling- Create > Volumes-
实体建模的基本途径
■ 由底向上建模: 按点、线、面、体顺序由低级 图元起形成几何实体；
■ 由顶向下建模: 直接生成顶级图元，通过布尔 操作完成目标几何实体。
■ 利用已有的图元
模型
实体建模和直接生成有限元模型的优缺点对比
实体建模的方法
➢ 一、自底向建模：即首先定义关键点，再利用关键点 定义较高级别的图元（线、面、体），即由点到线、 由线到面、由面到体，即由低级到高级
➢ 二、自顶向下建模：即直接建立体、面或线，然后 ANSYS软件自动生成所有从属于该图元的低级图元。
图元: 点、线、面、体 图元的等级：由低至高 => 点、线、面、体
Operate其它操作（续）
➢ Extrude——拖拉，是利用低维数的几何元素按照一定 的拖拉方式获得高维数的几何对象
Operate其它操作（续）
➢ Extand Line——延伸线，在线的一端延长给定长度
Operate其它操作（续）
➢ Scale——比例缩放，是在将激活的坐标系下对单个或 多个图元进行放大或缩小，包含复制和移动两种方式。
桥梁结构ANSYS建模原则及常见问题
桥梁结构 ANSYS 建模原则及常见问题
王东绪，周昱，王士刚，李永乐
西南交通大学桥梁工程系李永乐研学团队 二 O 一SYS 模拟方法及原则 ................................. 1
1.1 模拟方法.......................................................... 1 1.1.1 梁格法 ...................................................... 1 1.1.2 实体元法和板壳元法 ......................................... 1 1.1.3 空间梁单元 ................................................. 1 1.2 各种构件模拟...................................................... 2 1.2.1 主梁模拟原则 ............................................... 2 1.2.2 刚臂问题. ................................................... 3 1.2.3 质量及质量惯性矩 ............................................ 3 1.2.4 索结构模拟 ................................................. 4 1.2.5 常用单元特性 ............................................... 4 1.3 命令流编写注意事项................................................ 5
利用ansysworkbench关于实体单元和壳体单元建模问题01
对比结果可 以发现： 1、在壳单元相 同位置的 T op，Botto m 和 Mid dle 三个应力结果无 差异。 2、在实体的路径一处膜应 力为 33，一次加二次 也为 33，在壳单元相 同位置的 T op，
Botto m 和 Mid dle 三个 应力为 30 ，大致相等。但在路径 2 膜应力为 5 6，一次加二次 应力为 64 ，而用壳ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ元 均为 56，无变化。
如下 1mm *30mm*100mm 的板，先用实体模型进行建模 ： 网格划分： 约束为一端固定，再另外一自由端加垂直 面的荷载 1 KN：
当量应力结 果： 应力线性化 结果 1：
应力线性化 结果 2： 再对其抽取中面做成壳 ：
网格划分： Top 应力 结果：
Middl e 结果： Botto m 结果:
ANSYS基础教程—实体建模
ANSYS基础教程—实体建模ANSYS是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件，可以用于解决各种工程问题。
在使用ANSYS进行有限元分析之前，我们需要先进行实体建模，即将实际工程问题转化为计算机可解析的几何模型。
本文将介绍ANSYS基础教程中的实体建模部分。
首先，我们需要打开ANSYS软件。
在主界面上选择“几何建模”选项。
接着，我们可以选择不同的几何建模方法，如二维绘图法、三维绘图法或者实体建模法。
在这里，我们选择实体建模法。
在实体建模法中，我们可以利用ANSYS提供的几何绘图工具对几何模型进行创建。
这些绘图工具包括直线、弧线、曲线、曲面等。
我们可以根据实际情况选择不同的绘图工具来创建几何模型。
在创建几何模型之前，我们需要先选择坐标系。
ANSYS提供了多种坐标系选择，如直角坐标系、极坐标系、柱坐标系等。
我们可以根据实际情况选择适合的坐标系。
接下来，我们可以开始创建几何模型。
首先，我们可以选择直线工具来创建直线段。
在鼠标左键作用下，我们可以绘制直线段的起始点和结束点。
当我们绘制好直线段之后，可以按下鼠标右键进行确认。
除了直线段，我们还可以创建曲线和弧线。
曲线可以通过选择多个点来创建，而弧线可以通过选择起点、中点和终点来创建。
这样，我们就可以在实体建模中创建出复杂的几何曲线。
在完成几何曲线创建后，我们可以再利用这些几何曲线来创建曲面。
在ANSYS中，我们可以选择多边形工具来创建曲面。
我们只需要选择几何曲线边界上的点，然后根据需要选择特定的曲面面积来创建曲面。
ansys管单元和实体单元建模
ANSYS管单元和实体单元建模一、引言在工程设计和分析领域，使用计算机辅助工程软件进行建模和仿真是一项重要的任务。
ANSYS是一款广泛使用的工程仿真软件，其中管单元和实体单元建模是常见的两种建模方法。
本文将探讨ANSYS中管单元和实体单元建模的原理、应用、优缺点以及建模实例。
二、管单元建模2.1 管单元建模原理管单元建模是指将结构或流体管道建模为一系列连续的线元素。
管单元建模的基本原理是将管道分割为多个小段，每个小段都可以看作是一根线元素。
在ANSYS中，可以通过输入管道的起始点和终止点坐标、直径和材料等参数来创建管单元模型。
2.2 管单元建模应用管单元建模广泛应用于流体力学、热传导和结构分析等领域。
例如，在流体力学中，可以使用管单元建模来模拟液体或气体在管道中的流动，分析流速、压力和温度等参数的变化。
在热传导分析中，可以使用管单元建模来研究热量在管道中的传递过程。
在结构分析中，管单元建模可以用于研究管道的强度和稳定性。
2.3 管单元建模优缺点管单元建模具有以下优点： - 管单元建模适用于长管道的分析，可以更好地描述流体或热量在管道中的传递过程。
- 管单元建模可以减少模型的复杂度，提高计算效率。
- 管单元建模可以更方便地进行参数化分析和优化设计。
然而，管单元建模也有一些缺点： - 管单元建模无法精确地描述管道内部的细节，例如内部流动的湍流和乱流现象。
- 管单元建模对于非直线管道和复杂几何形状的建模较为困难。
- 管单元建模需要对管道进行前处理和后处理操作，工作量较大。
三、实体单元建模3.1 实体单元建模原理实体单元建模是指将结构或流体建模为一系列连续的体元素。
实体单元建模的基本原理是将结构或流体分割为多个小体元素。
在ANSYS中，可以通过输入结构的几何信息、材料属性和边界条件等参数来创建实体单元模型。
3.2 实体单元建模应用实体单元建模广泛应用于结构力学、流体力学和电磁场分析等领域。
例如，在结构力学中，可以使用实体单元建模来研究零件或整体结构的强度、刚度和变形等特性。
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3 1. 125 2
1. 215 3
竖向挠曲振动
4 1. 130 4
1. 220 5
中跨横向挠曲振动
5 1. 364 7
1. 372 6
竖向挠曲振动
6 1. 697 3
1. 700 8
左边跨扭转振动
7 1. 697 7
1. 701 4
右边跨扭转振动
8 1. 729 2
1. 731 1
竖向挠曲振动
表 2 建模过程中相关数据比较
由于混凝土材料性质的复杂性 ,编制三维预应 力混凝土非线性分析的通用有限元程序相当困难 。 AN S YS 软件 有 众 多 的 材 料 模 型 可 供 选 择 , AN2 S YS8. 0 版本相对于以前的版本其求解非线性问题 的能力有很大提高 。
用实体建模建立的有限元模型如图 2 。
图 2 预应力混凝土桥有限元模型
对于此结构 ,我们只能采用实体结构建模 ,然后 划分网格进行计算 ,如采用直接生成的方法 ,则根本 无法建成 。这是因为直接生成模型时需要对结构的
每个节点位置和相互连接关系很明确 ,而且这种方 法对预应力的施加带来困难 。AN S YS 中加预应力 有几种方式 : ①直接在单元里加 ; ②用 F 力加 ,然后 在分析时打开 Prest ress , On ; ③用温度变化模拟 。 预应力混凝土分析根据作用不同有分离式和整体式
2 两种建模方法的特点
2. 1 实体建模 实体建模 ,即描述模型的几何边界 ,建立对单元
大小及形状的控制 ,然后用 AN S YS 程序自动生成 所有的节点和单元 。AN S YS 程序提供了两种 方 法 :自顶向下与自底向上 。自顶向下进行实体建模 时 ,定义一个模型的最高级图元 ———基元 ,程序自动 定义相关的面 、线及关键点 。利用这些高级图元直 接构造几何模型 。自底向上进行实体建模时 ,首先 定义关键点 ,然后依次得相关的线 、面 、体 。无论使 用自顶向下还是自底向上方法建模 ,都能使用布尔 运算来组合数据集 ,从而“塑造出”一个实体模型 。 AN S YS 程序提供了完整的布尔运算 ,诸如相加 、相
4 结论
通过对钢桁梁桥和钢筋混凝土桥的实体建模与
直接生成的比较可以得到以下结论 : (1) 对于钢桁梁桥 ,采用实体建模和直接生成 ,
它们的模型差别不大 ,在进行模态分析时 ,它们的结 果相近 ,但在进行应力分析时则尽量用实体建模 。
(2) 对于钢筋混凝土桥则一般采用实体建模 ,若 采用直接生成则比较麻烦 ,在正常情况下一般不能 生成模型 。
Abstract : This paper discusses and co mpares bot h t he advantages and disadvantages of t he solid and direct mo deling met hods by AN S YS. Special st ress is placed o n t he co ncrete slab2steel t russ co mpo site st ruct ures for t he Yangtze River Bridge at Wuhu. Finally , it co ncludes t hat AN S YS sho uld be bet ter applied to t he analyses of different bridge st ruct ures according to t heir respective characteristics. Key words : modeling met hod ;AN S YS ; solid mo del ;direct co nst ructio n ; st ruct ural analyses
国防交通工程与技术 45 2005 第 4 期
研究 Re search and De sign
与设计
(2) 不能使用自适应网格划分 ; (3) 使用优化设计变得不方便 ; (4) 改进网格划分十分困难 ; (5) 需要用户留意网格划分的每一个细节 ,更容 易出错 。
3 实例分析
3. 1 芜湖长江正桥钢桁梁实例 芜湖长江大桥正桥钢桁梁第三联 (3 ×144 m) 为
收稿日期 :2005207214 作者简介 :王丽晋 (1980 —) ,女 ,硕士研究生
减 、相交 、分割 、粘贴和重叠 。在创建复杂实体模型 时 ,对线 、面 、体 、基元的布尔操作能减少相当可观的 建模工作量[2] 。它具有如下优点 :
(1) 需要处理的数据较少 ; (2) 允许对节点和单元不能进行的几何操作 (如 拖拉和旋转) ; (3) 支持使用面和体体素 (如多边形和圆柱体) 及布尔运算 (相交 、相减等) 以顺序建模 ; (4) 便于使用 AN S YS 程序的优化设计功能 ; (5) 便于自适应网格划分 ; (6) 便于施加荷载之后进行局部网格细化 ; (7) 便于几何上的改进 ; (8) 便于改变单元的类型 ,不受分析模型的影响。 实体建模方法也有一些缺点 : (1) 需要大量的 CPU 处理时间 ; (2) 对小型简单的模型有时很繁琐 ,比直接生成 需要更多的数据 ; (3) 在特定的条件下可能会失败 (程序不能生成 有限元网格) 。 2. 2 直接生成模型 直接生成方法是在定义 AN S YS 实体模型之 前 ,确定每个节点的位置以及每个单元的大小 、形状 和连接 。它的优点如下 : (1) 对小型简单的模型生成较方便 ; (2) 使用户对几何形状及每个节点和单元的编 号有完全的控制 。 直接建模方法的缺点 : (1) 除最简单的模型外往往比较耗时 ,需要处理 大量数据 ;
项目 关键点数
线条数 节点数 单元数 CPU 处理时间/ min
实体建模 56 239
11 385 2 972
4
直接生成
1 891 2 948
3
3. 2 预应力混凝土桥实例 该桥为预应力混凝土连续刚构桥 ,全长 210 m
(55 m + 100 m &单箱单室结构 ,箱梁顶面宽度为 11 m , 箱体宽度为 6 m , T 构端部梁高 2. 6 m ,根部梁高 5. 6 m。根部 5 m 梁段主梁高度采用直线变化 ,其余主 梁高度采用二次抛物线变化 。箱梁采用 50 号混凝 土 。主梁悬臂浇注梁段划分为 12 段 ,中跨合拢一 段 ,边跨合拢分两段 。纵向预应力钢束分顶板束和 底板束两种束型。预应力钢束都采用 12 × j 15. 24 mm 的钢绞线束。
参考文献
[ 1 ]张立明. AL GOR 、ANS YS 在桥梁工程中的应用方法与 实例[ M ] . 北京 :人民交通出版社 ,2003. 32～58
[ 2 ]李景涌. 有限元法[ M ] . 北京 :人民交通出版社 ,2002. 151 ～168
[ 3 ]王军文 ,梁志广 ,苏木标. 芜湖长江大桥连续板桁结合梁 的空间结构分析[J ] . 石家庄铁道学院学报 ,2001 , (6) :28 ～30
芜湖长江大桥的正桥采用钢筋混凝土板和钢桁 架共同作用的结合桁梁 ,公路桥面采用预应力钢筋 混凝土板和钢纵 、横梁体系的正交异性板 。混凝土 板的宽度大 ,空间结构行为比较复杂 。对于此结合 桁梁 ,空间计算模型拟采用空间梁单元和壳单元的 组合空间模型 。钢桁梁部分采用空间梁单元进行模 拟 ,公路桥面板采用矩形壳单元 。分别采用实体建 模和直接生成模型的方法建立有限元模型 。两种方 法网格划分后的结果图相似 (如图 1) 。
数据可以看出 ,这两种方法计算出的自振频率相差不 大 。表 2 列出了有限元分析过程中相关数据的比较。
表 1 桥梁自振频率计算结果
阶 直接生成模型 实体建模方法 次 计算频率/ Hz 计算频率/ Hz
振型特点
1 0. 913 3
0. 899 9 左边跨横向挠曲振动
2 0. 941 7
0. 901 2 右边跨横向挠曲振动
图 1 芜湖长江大桥钢桁梁桥有限元模型
桥梁的自振特性在很大程度上反映出桥梁刚度 的大小 ,也就反映出桥梁的动力特性 。而桥梁自振 频率计算的准确性主要取决于计算分析模型的刚
度 、质量和约束是否与结构的实际情况相符 ,以上两 种方法所采用的计算分析模型可以真实地模拟结构
的刚度 、质量和约束 。表 1 为两种方法建模后前 8 阶自振频率计算结果对比及相应振型特点 。从表中
[ 4 ]小西一郎. 钢桥 (第三分册) [ M ] . 朱立冬译. 北京 :中国铁 道出版社 ,1980. 194～215
Study of and Comparison Bet ween the Solid and Direct Modeling Methods by ANSYS
WANG Li2jin1 , GU Li2sheng1 , REN Zhi2guo2
(1. Department of Communication Engineering ,Shijiazhuang Railway Institute ,Shijiazhuang 050043 ,China ; 2. The 2nd Branch of the 12th Railway Construction Bureau , Taiyuan 030032 ,China)