04ANSYSSpaceClaim直接几何建模技术
4-ANSYS-LS-DYNA模型前处理技巧(spaceclaim介绍)
安世亚太 – 欧正言
© 2015 ANSYS, Inc.
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目录
1 SpaceClaim的简介 2 SpaceClaim的功能特点 3 SpaceClaim 16.0的新功能
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目录
1 SpaceClaim的简介 2 SpaceClaim的功能特点 3 SpaceClaim 16.0的新功能
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模型特征的简化
圆角、倒角、小孔、凸台、刻字等工艺性特征的简化
配合智能的选择引擎，大大提 高模型简化的效率
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优化拓扑质量的工具
实体拆分、表面切割、额外点线的删除、狭长面的合并
四面体网格
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纯六面体网格
网格纵横比差
网格纵横比好
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制造准备工具
特征线抽取
去毛刺工具路径
车削轮廓
止裂槽
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STL小平面工具
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特定仿真模型的建立
截面梁、中间面、焊点、内外场等
截面梁、中间面
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焊点
内场
外场
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完美集成于ANSYS Workbench
结合几何参数化，在ANSYS Workbench中快速对不同设计方案进行多物理
场仿真及优化
命名集
共享拓扑
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不管模型是否有特征或参数，用户都可以直接对模型进行修改
特征建模的结构树
直接建模的结构树
【ANSYSSCDM】软件介绍及基本操作
【ANSYSSCDM】软件介绍及基本操作1SCDM介绍SpaceClaim Direct Modeler (SCDM) 是ANSYS的前处理软件，直接建模工具，聚焦于仿真分析中的修复、准备和优化。
远比DesignModeler(DM) 要方便得多，更人性化，建模效率更高。
不同于基于尺寸来驱动的CAD，SCDM是通过拉动或拖动进行建模。
软件特点及优势：无需CAD数据进行参数化更灵活的建模和局部更改操作与各类CAD软件交互便捷可实现短时间内的快速掌握可直接打开，或通过Workbench中的几何模块双击默认打开。
若直接打开SCDM，界面为中文模式2基本界面SCDM基本界面主要包括快捷工具栏、选项面板、结构面板、选择面板、属性面板、状态栏以及图形界面。
结构面板：包含了结构树，并显示设计中的每个对象。
可使用对象名称旁的复选框快速显示或隐藏任何对象。
可展开或折叠结构树的节点，也可重命名、创建、修改、替换和删除对象，并可操作元件。
选择面板：通过选择面板可选择与当前所选对象相关的其他对象。
选项面板：通过选项面板可修改几何建模工具的功能。
例如，当使用 Pull（拉动）工具时，选择一条边，然后选择 Chamfer Edge（边倒角）选项，可在拉动该边时创建倒角而非圆角。
属性面板：属性面板显示关于所选对象的详细信息。
可通过更改属性值来更改对象。
可自定义功能区背景图片，图片高度需为 52 像素。
3基本操作几何建模中有三种模式可用于设计：草图、剖面和三维模式。
使用设计工具可在二维模式中绘制草图、在三维模式中生成和编辑实体，以及处理实体组件。
最常用的选择方法为：单击以选择一个对象。
双击以选择边环。
（再次双击以循环选择可用边环。
）三击以选择实体。
… ..详见帮助文档，不再赘述。
组件在SCDM中也是非常重要的，合理的建立组件能够使建模事半功倍。
在SpaceClaim中有四种基础且关键的工具：拉动、移动、填充和组合。
之后会针对实例进行讲解。
04ANSYSSpaceClaim直接几何建模技术
特征建模在详细设计中虽强大
，但并不适合概念设计、仿真驱动
型设计，对于模型的修改和重利用
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©2014 ANSYS Inc.也相当的困难
© 2015 ANSYS, Inc.
无关特征，无关建立过程
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直接建模有什么优势？
建模方式最直观，更能充分表达设计者的创意 设计方案变更响应更加快速，缩短产品上市周期 灵活处理多源CAD数据，提高模型的再生成功率和重用率 增强不同部门间的协作能力
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©©2021051A4NSAYNS,SInYcS. Inc.
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破损修补模模型型的修缺复面、面间隙等问题
根据设定的数值，自动探测和修补
©2014 ANSYS Inc.
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模圆型角、特倒征角、简小化孔、凸台、刻字等工艺性特征的简化
配合智能的选择引擎，大 大提高了模型简化的效率
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ANSYS SpaceClaim是怎样的工具？
ANSYS软件体系中几何建模工具的重要组成部分 融合了直接建模思想的建模及模型修改的高效工具 专门面向CAE仿真模型的处理利器 三维设计和有限元仿真之间的重要桥梁
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剖面模式
三维模式
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模型快速修改
无论是SpaceClaim建立的模型，或是从外部导入CAD数据，SpaceClaim 都可以快速地进行修改
对于外部导入的无参数中性CAD数据，SpaceClaim都可以对其进行参数化
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全面模兼型导容入和的导数出的据格接式十口分丰富
ansys实用几何建模技术与技巧
其中KCN表示坐标系号码，0-直角坐标系（缺省），1-柱坐标 系，2-球坐标系，4-以工作平面为坐标系，5-柱坐标系（以Y轴 为转轴），≥11-局部坐标系。
由于工作平面可不断移动和旋转，因此当采用CSYS,4 时也相当于不断定义了局部直角坐标，在很多情况下 应用非常方便。
January 30, 2001 Inventory #001441 4-5
2.1.1 坐标系类型
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
6类坐标系：总体、局部、节点、单元、显示与结果。 1. 总体坐标系
用于确定空间几何结构的位置，是一个绝对的参考系 。
Y Z O Z X Y Z X Z O R θ X Z O Φ R θ X Y Y
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
KTRAN
KMOVE SOURCE KSUM KEYPTS
对关键点坐标进行转换
移动关键点到一个相交位置 为未定义的关键点定义坐标 对关键点进行计算并输出几何要素 指定后续关键点状态
在不同坐标系之间转换
可用SOURCE定义的点
January 30, 2001 Inventory #001441 4-11
2.1.3 定义工作平面
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 1
2. 移动工作平面 将工作平面沿其自身坐标轴移动 命令：WPOFFS, XOFF, YOFF, ZOFF 其中XOFF, YOFF, ZOFF为工作平面坐标系内沿其X轴、Y轴和 Z轴的偏移增量。 例如：WPOFF,10,-20---将工作平面沿其X轴相对偏移10，沿其 Y轴相对偏移-20。 3. 工作平面的旋转 命令：WPROTA, THXY, THYZ, THZX 其中THXY, THYZ, THZX为绕工作平面坐标系Z轴、X轴和Y轴 的旋转角度。 例如：WPROTA,90---将工作平面绕其Z轴旋转90度。
04ANSYS SpaceClaim直接几何建模技术
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优化网格质量的工具 实体拆分、表面切割
额外点的删除 狭长面的合并
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完美集成于 ANSYS 结合几何参数化，可在 ANSYS Workbench Workbench中快速对不同的 方案进行多物理场仿真及优化
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©2014 ANSYS Inc.
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ANSYS SpaceClaim是怎样的工具？
ANSYS软件体系中几何建模工具的重要组成部分 融合了直接建模思想的建模及模型修改的高效工具 专门面向CAE仿真模型的处理利器 三维设计和有限元仿真之间的重要桥梁
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模型错误检查
检查和修复因建模错误而导致的模型干涉等问题 因数据转移而造成的破面等拓扑问题
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破损模型修复 修补模型的缺面、面间隙等问题
根据设定的数值，自动探测和修补
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特征建模在详细设计中虽强大 ，但并不适合概念设计、仿真驱动 型设计，对于模型的修改和重利用 ©2014 ANSYS Inc.也相当的困难
无关特征，无关建立过程
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直接建模有什么优势？ 建模方式最直观，更能充分表达设计者的创意
设计方案变更响应更加快速，缩短产品上市周期 灵活处理多源CAD数据，提高模型的再生成功率和重用率 增强不同部门间的协作能力
ANSYS建模基本方法
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面的定义和操作
• 通过关键点：A • 通过线段定义面：AL • 拖拉线定义面：ADRAG • 绕轴旋转线定义面：AROTAT • 面倒角：AFILLT • 通过引导线生成光滑曲面：ASKIN
2021/10/10
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• 面相加：AADD • 面相减：ASBA • 面叠加：AOVLAP • 列表显示面：ALIST • 图形显示面：APLOT • 选择面：ASEL • 删除面：ADELE
• 生成圆弧线：LARC
– Main Menu->Preprocessor->Modeling->Create>Line->Arcs->By End Kps &Rad
– Main 2021/10/10 Menu->Preprocessor->Modeling->Create- 22
• 生成与2条线段成一定角度的线：L2ANG
• 复制生成关键点：KGEN
– Main Menu->Preprocessor->Modeling->Copy-
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查看、选择和删除关键点
• 列表显示关键点：KLIST
– Utility Menu->List->Keypoints
• 图形显示关键点：KPLOT
– Utility Menu->Plot->Keypoints
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局部坐标系
• 局部坐标的编号由11开始
• 在特定位置定义局部坐标：LOCAL
– Utility Menu->WorkPlane->Local Coordinate System->Create Local CS->At Specified Loc
ANSYS的建模方法和网格划分
ANSYS的建模方法和网格划分ANSYS的建模方法和网格划分ANSYS是一种广泛应用于工程领域的数值分析软件，它的建模方法和网格划分是进行仿真分析的关键步骤。
本文将介绍ANSYS的建模方法和网格划分的基本原理和常用技术。
一、建模方法1.1 几何建模在ANSYS中，几何建模是将实际物体转化为计算机能够识别和处理的几何形状，是进行仿真分析的基础。
几何建模可以通过直接绘制几何形状、导入CAD模型或利用几何操作进行创建。
直接绘制几何形状是最简单的建模方法，可以通过ANSYS的几何绘制工具直接绘制点、线、面、体等几何形状。
这种方法适用于几何形状较简单的情况。
导入CAD模型是将已有的CAD文件导入到ANSYS中进行分析。
导入的CAD文件可以是各种格式，如IGES、STEP、SAT等。
通过导入CAD模型，可以方便地利用已有的CAD设计进行分析。
几何操作是通过几何操作工具进行模型的创建和修改。
几何操作工具包括旋转、缩放、挤压、倒角等操作。
利用几何操作可以对模型进行非常灵活的设计和修改。
1.2 材料属性定义在进行仿真分析前，需要定义材料的物理性质和力学性能。
在ANSYS中，可以通过在建模环境中定义材料属性的方法进行。
定义材料属性包括确定材料的密度、弹性模量、泊松比、热膨胀系数等物理性质。
这些属性对于仿真分析的准确性和可靠性起到重要作用。
定义材料的力学性能包括确定材料的材料模型和本构关系，如线弹性、非线弹性、塑性、强化塑性等。
这些性能可以根据实际需要进行选择和确定。
1.3 界面条件设置界面条件设置是定义与外部环境或其他系统之间的边界条件和加载条件。
在ANSYS中，可以通过多种方式进行界面条件设置。
界面条件设置包括确定材料与外界的热传导、流体传输、气固反应、接触等边界条件。
这些条件对于模拟实际工程问题的边界反应至关重要。
加载条件设置包括定义外加力、固定边界、压力加载、温度加载等力学和热力加载条件。
通过加载条件设置，可以模拟实际工程中的载荷和边界约束。
ANSYS SpaceClaim软件常用技巧
SpaceClaim常用技巧对于一个CAE工程师来说，其工作过程中大量的时间都会花在模型的几何修复清理、网格划分等上面，而ANSYS的SpaceClaim模块正是强有力的几何修复清理工具，ANSYS的Mechanical本身就具有网格自动划分功能。
这两个工具给CAE工程师带来了巨大便利。
本文就对ANSYS的SpaceClaim模块做一个简要介绍。
CAD模型在CAE网格划分之前，都需要进行模型的清理工作，去除不需要的孔、小的导圆、倒角、去除小的凸台等，通常这些工作会需要很多的时间，但使用SpaceClaim，这些操作只是举手之劳。
SpaceClaim是最佳的模型修改与清理工具，其“填充”工具极其适合去除凸台、凹陷、导圆等部位，它会智能判断所选取面所属的部位特性，然后施加不同的操作，对于凸台，执行的是去除，对于凹陷，执行的是填充，等等，一个命令就可以完成绝大多数的清理任务。
当然，其他的命令也可以根据需要发挥不同的作用。
技巧一：批量去除倒圆角先选中一个较大的倒圆角，然后，在“选择”面板中点击“查找”，在结果窗口有一项“等于或小于圆半径”，选中，然后，点击“填充”命令，所有等于或小于选中圆角半径的倒圆角都被去除。
技巧二：去除凸台类特征使用鼠标框选住需要去除特征，注意鼠标鼠标拖动的方向是从左向右，即可以是左下角到右上角，或左上角到右下角，按照Ctrl键可多次选择，然后，点击“填充”命令。
技巧三：去除复杂腔体对复杂开口腔体进行操作的难点在于如何选择，普通的框选难以选中所有的腔体表面，此时，可以按住Ctrl键，分别选中复杂腔体内不同典型区域的一个面，然后，在“选择”面板中点击“查找”，按住Ctrl键在结果窗口选中所有的“凹陷”，然后，点击“填充”命令，复杂腔体即可被填充技巧四：批量去除同半径圆孔选中一个圆孔的内表面，然后，在“选择”面板中点击“查找”，在结果窗口有一项“等于孔半径”，选中，然后，点击“填充”命令，所有等于选中圆孔半径的圆孔都被去除。
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特截定面梁仿定真义 模型的建立
中间面抽取 焊点设定 内外流场提取等
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优化网格质量的工具 实体拆分、表面切割 额外点的删除 狭长面的合并
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剖面模式
三维模式
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模型快速修改
无论是SpaceClaim建立的模型，或是从外部导入CAD数据，SpaceClaim 都可以快速地进行修改
对于外部导入的无参数中性CAD数据，SpaceClaim都可以对其进行参数化
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全面模兼型导容入和的导数出的据格接式十口分丰富
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丰富多样的实用功能
工程图纸的制作
丰富多样的零件库
强大的图形渲染
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适用CAE仿真的模型处理
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模型错误检查
检查和修复因建模错误而导致的模型干涉等问题 因数据转移而造成的破面等拓扑问题
特征建模在详细设计中虽强大
，但并不适合概念设计、仿真驱动
型设计，对于模型的修改和重利用
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©2014 ANSYS Inc.也相当的困难
© 2015 ANSYS, Inc.
无关特征，无关建立过程
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直接建模有什么优势？
建模方式最直观，更能充分表达设计者的创意 设计方案变更响应更加快速，缩短产品上市周期 灵活处理多源CAD数据，提高模型的再生成功率和重用率 增强不同部门间的协作能力
基于二维图档快速建立三维模型
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独结特合的直接钣建模金和设钣金计工模艺特块征的钣金设计
对不符合钣金生产标准的部件进行检查
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易用的零件装配 搭配强大的移动功能，装配更加易用 装配好的部件不受相互约束，避免模型出错 支持多层部件关系，不怕零件图丢失
ANSYS SpaceClaim直接几何建模技 术
杜伟卓
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什以么几何是拓直扑为接直建接编模辑对？象的建模方式
建模过程不受模型建立过程和复杂的参数关联所约束
不管模型是否有特征（从其它CAD系统导入模型），用户都 可以 直接进行后续模型的创建，都无需关注模型的建立过程
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完结合美几集何参成数于化，A可N在ASNYSSYS WWoorkrbkenbche中n快c速h对不同的
方案进行多物理场仿真及优化
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Thank you
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4Hale Waihona Puke ANSYS SpaceClaim功能介绍
直接几何建模
1. 灵活高效的直接建模 2. 模型快速修改 3. 全面兼容的数据接口 4. 独特的钣金设计模块 5. 易用的零件装配 6. 丰富多样的实用功能
适用CAE仿真的模型处理
1. 模型错误检查 2. 破损模型修补 3. 模型特征简化 4. 特定仿真模型的建立 5. 优化网格质量的工具 6. 完美集成于ANSYS Workbench
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ANSYS SpaceClaim是怎样的工具？
ANSYS软件体系中几何建模工具的重要组成部分 融合了直接建模思想的建模及模型修改的高效工具 专门面向CAE仿真模型的处理利器 三维设计和有限元仿真之间的重要桥梁
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破损修补模模型型的修缺复面、面间隙等问题
根据设定的数值，自动探测和修补
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模圆型角、特倒征角、简小化孔、凸台、刻字等工艺性特征的简化
配合智能的选择引擎，大 大提高了模型简化的效率
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直接几何建模
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灵活高效的直接建模
融合了直接建模思想的草图、剖面和三维建模方式
拖放式设计，大大地提高了用户与图形的交互性， 所见即所得
菜单简洁清晰，操作简便
草图模式
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