ANSYS-3D实体模型实例
ANSYS建模
轴承座的ANSYS实体建模：实验报告（一）一、实验目的：进一步练习ANSYS软件的操作；学会建立模型的高级操作和步骤；实际操作建立微微机械车轮模型。
（一）基本思路有限元分析的最终目的是还原一个实际工程系统的数学行为特征，即分析必须针对一个物理原型准确的数学模型。
广义上讲，模型包括所有节点、单元、材料属性、实常数、边界条件，以及其他用来表现这个物理系统的特征。
建立模型的典型步骤是：(1)确定分析目标及模型的基本形式，选择合适的单元类型并考虑如何建立适当的网格密度。
(2)进入前处理（PREP7）建立模型，一般情况下利用实体建模创建模型。
(3)建立工作平面。
(4)利用几何元素和布尔运算操作生成基本几何形状。
(5)激活适当的坐标系。
(6)用自底向上方法生成其他实体，即定义关键点后生成线、面和体。
(7) 用布尔运算或编号控制适当地连接各个独立的实体模型域。
四、实验内容及步骤 （一）轴承座建模 1. 创建基座模型(1)、生成基座部分的长方体： 单击Main MenuPreprocessCreateVolumesBlockByDimensions ，输入X1=0,X2=3,Y1=0,Y2=1,Z1=0,Z2=3,然后单击[OK]，得长方体基座。
XY Z09060242-44-sunguoliang(2)、平移并旋转工作平面：Utility Menu WorkPlane OffsetWP by IncrementsX,Y,Z Offsets 输入 2.25,1.25,0.75，点击[Apply]，XY ，YZ ，ZX Angles 输入0，－90，0，单击[OK]。
(3)、创建圆柱体： 单击Main Menu PreprocessorModelingCreateVolumesCylinderSolid Cylinder,输入 WP X=0，WP Y=0，Radius=0.75/2, Depth=－1.5,单击[OK]。
ANSYS课件3创建实体模型
线分割线 面分割面 体分割体
粘接（Glue）
粘接命令的功能与搭接类似，只是图元之间仅在公共边界处相关，且
工作边界的图元等级低于原始图元。粘接运算后的图元仍然保持相互独立， 只是它们在交界处共用低级图元。
粘接线 粘接面 粘接体
§3 工作平面与坐标系
Area
Volume 输出对象
2. 布尔操作
Main Menu: Preprocessor > Modeling > Operate >Booleans
布尔操作命令
选择图形类 型. 将弹出 选取菜单， 提示选择图 形进行布尔 操作.
相交运算（Intersect）
相交运算就是由每个初始图元的共同部分形成一个新的图元。
当用户直接建立一个体时，ANSYS会自动生成所有从属于该体的低
级图元。这种一开始就从较高级图元开始建模的方法就叫做自顶向下建 模。 实例：一个正方体的两种建模过程
2.3 自底向上建模
1. 创建关键点的操作
Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Keypoints
直接生成
1.对于小型模型的生成比较方便。
1.往往比较耗时。
2.使用户对几何形状及每个节点和单元 2.改变网格和模型十分难。
的编号有完全的控制。
§2 ANSYS自主实体建模
2.1 ANSYS中图元的及其层次关系 关键点
低阶
线
面
体
高阶
如果低阶的图元附于高阶图元上，则低阶图元不能删除。
Volumes Areas Areas
ANSYS建立实体模型
CAD文件可能包含难以进行网格划分的物理细节。 对模型进行修改时，需要知道实体模型和有限元模型中 图元的层次关系，不能删除依附于较高级图元上的低级图元 。否则会引起模型错误。例如不能删除依附于面上的线，依 附于体上的面等。
3.4 ANSYS环境内直接建模方法
3.2.2 IGES格式实体的导入
IGES（Initial Graphics Exchange Specification） 是一种被广泛接受的中间标准格式，用来在不同的CAD和 CAE系统之间交换几何模型。使用该文件格式可以输入全部 或者部分模型文件，因而用户可以通过它来输入模型的全部 或者一部分从而减轻建模工作量，然后在ANSYS里对输入 的模型进行修改。对于输入IGES文件，ANSYS提供如下两 种选项：
第3章 建立实体模型
实体模型是分析的基础，约束和载荷加载在实体模型才能进行分析 计算。实体模型的建立，可以视为前处理器中阶段性的任务。设计工程 师可以通过CAD软件所提供的构建、旋转、平移、放大、缩小等功能， 达到建立、查看和修改产品实体模型的目的。
ANSYS中实体模型的来源有两种，一种方法可以通过常用的中间 文件格式导入；另外一种方式就是在ANSYS前处理器中直接建模。当来 自CAD软件时，可以通过IGES,SAT,STEP,PARASOLID等中间文件格 式进行转换，而输入ANSYS，或者经由直接转换界面，将CAD模型直接 转换至ANSYS中。使用这种方式时，最好先在CAD软件中对模型进行简 化，再把模型输出，这样可以节省处理模型的时间。
进入ANSYS时，有一个默认的工作平面，即总体笛卡尔 坐标系的XY平面。工作平面可以根据需要被移动和旋转。
ANSYS实体建模练习
轴承座实体建模: 自上而下镗孔1.0R, 0.1875 深基座6 x 3 x 1腹板, 厚0.15全部用英尺作单位 1.75四个0.75D 的孔,孔中心距角点0.75轴衬, 0.85R 支架1.5R, 0.75 thick1.按教师指定的工作目录，用“p-block”作为作业名，进入ANSYS2.打开等视图方位:–Utility Menu > PlotCtrls> Pan, Zoom, Rotate …•按[ISO]3.创建轴承座的基础:–Main Menu > Preprocessor > -Modeling-Create > -Volumes-Block > By Dimensions ...•输入X1 = 0, X2 = 3, Y1 = 0, Y2 = 1, Z1 = 0, Z2 = 3,然后按[OK]3.将工作平面移到位置X=2.25, Y=1.25, Z=.75:–Utility Menu > WorkPlane> Offset WP by Increments …•设置X,Y,Z Offsets = 2.25, 1.25, 0.75•设置XY, YZ, ZX Angles = 0, -90, 0, 然后按[OK]4.创建直径为0.75 英寸深度为-1.5 英寸的实体柱:–Main Menu > Preprocessor > -Modeling-Create > -Volumes-Cylinder > Solid Cylinder +•输入Radius= 0.75/2•输入Depth= -1.5, 然后按[OK]5.将实体柱拷贝到DZ=1.5的新位置:–Main Menu > Preprocessor > Copy > Volumes +•拾取柱体(体号2),按[OK]•DZ = 1.5, 按[OK]6.从轴承座基础中挖出两个圆孔:–Main Menu > Preprocessor > -Modeling-Operate > -Booleans-Subtract > Volumes +•拾取轴承座基础的体(体1), 按[OK]•拾取两个圆柱体(体2 和体3), 然后按[OK]10.创建套筒托架的拱:–Main Menu > Preprocessor > -Modeling-Create > -Volumes-Cylinder > Partial Cylinder +•输入WP X = 0•输入WP Y = 0•输入Rad-1 = 0•输入Theta-1 = 0•输入Rad-2 = 1.5•输入Theta-2 = 90•输入Depth = -0.75, 然后按[OK]11.通过套筒托架的孔创建轴承座的柱:–Main Menu > Preprocessor > -Modeling-Create > -Volumes-Cylinder > Solid Cylinder +•WP X = 0•WP Y = 0•Rad=1•Depth= -0.1875,按[Apply]•WP X = 0•WP Y = 0•Rad= 0.85•Depth=-2,按[OK]12.挖掉两个实体柱，形成轴承座和套筒的孔:–Main Menu > Preprocessor > -Modeling-Operate > -Booleans-Subtract > Volumes +•拾取两个形成套筒托架拱和基础的体•按[Apply]•拾取轴承座柱•按[Apply]•拾取同样的两个基础的体•按[Apply]•拾取通过孔的圆柱•按[OK]13.合并相同的关键点:–Main Menu > Preprocessor > Numbering Ctrls> Merge Items …•Label设置“Keypoints”,然后按[OK]14.创建腹板:14a. 在基础正面顶边的中间建立一个关键点:–Main Menu > Preprocessor > -Modeling-Create > Keypoints> KP between KPs+•在基础上拾取两个位于正上方拐角处的关键点，按[OK]•RATI=0.5,然后按[OK]14b.创建三角形面:–Main Menu > Preprocessor > -Modeling-Create > -Areas-Arbitrary > Through KPs+•在轴承座基础和套筒托架基础相交的位置，拾取第一个关键点X=1.5•在拱表面底部和套筒托架基础相交的位置，拾取第二个关键点X=1.5•拾取在14a步骤中建立的位于X=1.5, Y=1, Z=3的第三个关键点•按[Ok]14c.沿面的法线方向拉伸面:–Main Menu > Preprocessor > -Modeling-Operate > Extrude > -Areas-Along Normal +•拾取在步骤14b中建立的三角形面,按[OK]•输入DIST = -0.15, 然后按[OK]14.平面镜射整个模型Main Menu > Preprocessor > -Modeling>Reflect>Volumes+拾取[Pick All]拾取”Y-Z plane”,单击OK15.粘接所有体:–Main Menu > Preprocessor > -Modeling-Operate > -Booleans-Glue > Volumes +•拾取[Pick All]16.打开体号的显示开关并画体:–Utility Menu > PlotCtrls> Numbering …•设置Volume numbers选项为on, 按[OK]17.保存并退出ANSYS:–Pick the “SAVE_DB”button in the Toolbar–Pick the “QUIT”button in the Toolbar•选择“Quit -No Save!”•按[OK]6.52.50.51.80.31.0R 1.4R.4R 0.7R45oSpline through six control pointsC LC LCrank pin endWrist pin endAll dimensions in inches45o0.280.40.334.754.03.25。
Ansys受力分析(三维托架实体受力分析)
图2输出的是原型托架和施加载荷后托架变形图的对比，虚线部分即为托架的原型，从图2可看出，由于载荷的作用，托架上面板明显变形了，变形最严重的就是红色部分，这是因为其离托板就远，没有任何物体与其分担载荷，故其较容易变形甚至折断。这是我们在应用托架的时候应当注意的。
图2、托架位移变形图
图3为托架的应力分布图，由图可看出主要在两孔处出现应力集中，也就是说这些地方所受的应力的最大的，比较容易出现裂痕。我们在应用托架的时候，应当注意采取一些设施，以便减缓其应力集中。特别是在施加载荷时，绝对不能够超过托架所能承受的极限，否则必将导致事故的发生。文后附上建模分析时所执行的命令流。
/REPLOT,RESIZE
/TITLE,homework
/REPLOT
/PLOPTS,INFO,3
/PLOPTS,LEG1,1
/PLOPTS,LEG2,1
/PLOPTS,LEG3,1
/PLOPTS,FRAME,1
/PLOPTS,TITLE,1
/PLOPTS,MINM,1
/PLOPTS,FILE,0
3．选取菜单路径MainMenu|Solution|Solve|CurrentLS弹出SolveCurrentLoadStep对话框，单击“OK”开始求解，求解结束后，关闭相应对话框。
4．选取菜单路径MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu将弹出ContourNodalSolutionData对话框，选择NodalSolution|DOFSolution|Displacementvectorsum将得到如位移图(2)：
6．选取路径MainMenu|Preprocessor|Modeling|Create|Areas|Circle|SolidCircle将弹出SolidCircularArea对话框，在WPx,WPy,Radius项分别输入0，-0.5，0.25单击Apply,再次输入0，0.5，0.25然后单击“OK”按钮。然后选取路径MainMenu|Preprocessor|Modeling|Operate|Extrude|Areas|AlongNormal弹出对话框ExtrudeAreaby…选择其中一个圆面单击“Apply”按钮，将弹出另一个对话框，在Lengthextrusion项输入“1”，单击“OK”按钮。对另一个圆面做相同操作。
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-综合实例(含40例)
第一章前处理第1例 关键点和线的创建实例—正弦曲线FINISH/CLEAR, NOSTART /PREP7K,100,0,0,0CIRCLE,100,1,,,90 CSYS,1KFILL,2,1,4,3,1K,7,1+3.1415926/2,0,0 CSYS,0KFILL,7,1,4,8,1 KGEN,2,7,11,1,,1 LSTR,8,13 LSTR,9,14 LSTR,10,15 LSTR,11,16 LANG,5,6,90,,0 LANG,4,5,90,,0 LANG,3,4,90,,0 LANG,2,3,90,,0BSPLIN,1,17,18,19,20,12 LSEL,U,,,14LDELE,ALL LSEL,ALL KWPAVE,12 CSYS,4LSYMM,X,14NUMMRG,KP,,,,LOWLCOMB,ALL,,0FINISH/CLEAR, NOSTART /PREP7 PI=3.14159 J=0*DO,I,0,PI,PI/10.0 J=J+1 X=IY=SIN(I) I=I+1 K,J,X,Y *ENDDOBSPLIN,1,2,3,4,5,6 BSPLIN,6,7,8,9,10,11 csys,4 KWPAVE,11LSYMM,y,1,2,,,,0 KWPAVE,11LSYMM,x,3,4,,,,1以上程序有意没算到2 为了使用几个命令第2例工作平面的应用实例—相交圆柱体[本例提示]通过相交圆柱体的创建，本例主要介绍了工作平面的使用方法。
通过本例，读者可以了解并掌握工作平面与所创建体的位置、方向的关系，学习工作平面的设置、偏移、旋转和激活为当前坐标系的方法。
FINISH/CLEAR，NOSTART/PREP7CYLIND,0.015,0,0,0.08,0,360CYLIND,0.03,0,0,0.08,0,360/VIEW,1,1,1,1/PNUM,VOLU,1WPOFF,0,0.05,0.03WPROT,0,60CYLIND,0.012,0,0,0.055,0,360CYLIND,0.006,0,0,0.055,0,360VSEL,S,,,2,3,1CM,VV1,VOLUVSEL,INVECM,VV2,VOLUVSEL,ALLVSBV,VV1,VV2BLOCK,-0.002,0.002,-0.013,-0.009，0,0.008WPSTYLE,,,,,,1CSYS,4VGEN,3,1,,,,120VSBV,5,1VSBV,4,2VSBV,1,3WPROT,0,0,90VSBW,ALLVDELE,1,4,3VADD,ALLVPLOT/REPLOT第3例复杂形状实体的创建实例—螺栓[本例提示]在使用ANSYS软件进行结构分析时，建立实体模型是最复杂最难以掌握的一个过程。
3D分析模型及算例_CAE分析大系——ANSYS Workbench 工程实例详解_[共4页]
![3D分析模型及算例_CAE分析大系——ANSYS Workbench 工程实例详解_[共4页]](https://img.taocdn.com/s3/m/60ebc43e856a561253d36fa6.png)
CAE分析大系——ANSYS Workbench工程实例详解
3D分析模型往往处理结构响应行为三向应力状态的问题，如空间梁壳模型、3D实体模型承受复杂载荷条件下的力学响应等。
下面以承受内压的卡箍连接模型为例，给出多载荷步数值模拟过程。
卡箍连接模型的多载荷步数值模拟
本例中管道材料为铜，弹性模量为1.1e11Pa，泊松比为0.34。
卡箍及螺栓材料为结构钢，弹性模量为2e11Pa，泊松比为0.3。
采用2个载荷步分析，第一个载荷步施加螺栓预紧载荷，该载荷在第2个载荷步中锁紧，第2个载荷步施加内压及轴向力，详细分析过程如图4.11-1
所示。
图4.11-1 卡箍连接模型
1．打开Workbench
设置单位为“Metric（kg，m，s，℃，A，N，V）”，激活“Display Values in Project Units”；从工具箱中拖入结构静力分析系统【Static Structural】到工程流程图中，结构静力分析命名为PipeClamp Multiloads，并保存工程名为PipeClamp Multiloads.wbpj。
2．输入材料
步骤操作如图4.11-2
所示。
图4.11-2 添加材料。
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5(-0.015,0.18,0)、6(-0.08,0.18,0)、7(0.08,0.02,0)
0.08,0.18,0)、10(-0.015,0.18,0)、11(-0.015,0.02,0)击主菜单中的“Preprocesso r>Modeling>Create>
32,,7800kg/mg,9.8m/s材料密度；重力加速度;
作用力Fy作用于梁的上表面沿长度方向中线处，为分布力，其大小Fy=-5000N
二、实训目的
本实训的目的是使学生学会掌握ANSY驻三维实体建模方面的一些技术，并深
刻体会ANSY软件在网格划分方面的强大功能。
三、结果演示
>Add/Edit/Delete”，弹
HhiJiear Is^jtrapxc Frojierties for Water-..
liik*站Iwo tropicFropertiss tor Material Wumt^rI
T1
EK
FRIT
AJd TernpezraLur卫JDelets TemjeritiirtI
出对话框，点击对话框中的
“Add••”按钮，又弹出一对
、问题描述
图25所示为一工字钢梁，两端均为固定端，其截面尺寸为,
l,1.0m,a,0.16m,b,0.2m,c,0.02m,d,0.03m。试建立该工字钢梁的三维实体模
型，并在考虑重力的情况下对其进行结构静力分析。其他已知参数如下
图25工字钢结构示意图
u,0.3弹性模量（也称杨式模量）E= 206GPa;泊松比;
Keypoints>In Active CS”，弹出对话框。在“Keypoint number”一栏中输入关键点号1,在“XYZ Location”一栏中输入关键点1的坐标(-0.08，0,0)，
如图30所示，点击“Apply”按钮，同理将2~12点的坐标输入，此时，在显示窗
口上显示所生成的12个关键点的位置。
>Along Normal”，弹出平面选择对话框32，点选上一步骤生成的平面，点击
“OK按钮。之后弹出另一对话框33,在“DIST'—栏中输入:1（工字钢梁的长
度），其他保留缺省设置，点击OK按钮关闭对话框，即可生成工字钢梁的三维实体
模型。如图34所示。（四）网络划
分
1（设定单
兀大小。点击 主菜单中的
Loads>A ppi y>Structuaral>Dis placeme ngt> On Areas”，弹出面选择对话框，点击该工字梁的左端面，点击“OK按钮，弹出对话框如图示，选择右上列表框中的
“All DOF”，并点
le^hTool
Elone/itAtlributes:
|Sbbdl
*1 Sei
ANSYS-3D
实验二三维实体结构的分析
前面的实训练习中，是采用先生成节点，然后连接节点生成元素的方法来建立 有限元模型的，它适用于结构比较简单的零件。但是对于一些复杂结构，如果还是 采用上面的方法建立有限元模型，不但非常繁琐，而且容易出错，甚至在有些情况 下几乎是不可能的。因此，本实训中将介绍三维实体结构的有限元分析。
Hiniwuhi
■■*T)*5C dl Iteii.?
广fUji, flix F i±uc
图32面选择对话框
次点选关键点1、2,点击“Apply”按钮，即可生成第一条直线。同理，分别点击2、3;3、4;4、5;5、6;6、7;7、8;8、9;9、10;10、11;11、12;12、1可生成
其余11条直线。生成后的组成工字钢梁横截面的直线如图31所示。
2（生成直线。点击主菜单中的
Preprocessor>Modeling>Create >Lines >Lines>StraightLine”，弹出关键点选择对话框，依图31生成直线显示
iruiftpi(Tt
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IltI-r vde Ar暂n by--
“Prep rocess or>Meshi ng>M eshTool”,弹
出对话框，在
“Size
Control”标 签中的Global一栏点击Set
图34工字钢梁三维实IZE—栏中输入:
0.02，其他保留缺省设置，点击OK按钮关闭对话
框。
2（接着上一步，在图35的划分网格的对话框
>Areas>Arbitrary>By
tWDfFSTl Ex Uadi hr la tloM Iforntl
PtST
KI SC
OK
Lines”，弹出“直
线选择”对话框,
依次点选1~12
直线，点击“OK
按钮关闭对话
框，即可生成工
字钢的横截面。
图33平面拉伸成体的参数设置4（生成三
维实体。点击主菜单中的“Preprocessor>Modeling>>Operate>Extrude>Areas
fSmart礼0
』
J
Fne
6
Coarse
Si加SrW曲;
Global'
话框（图26），选中该对话
框中的“Solid”和“Brick
8node45”选项，点击“OK,
关闭图26对话框，返回至上
一级对话框，此时，对话框
图28材料特性参数对话框 中出现刚才选中的单元类
型:Solid45，如图27所示。点击“Close”，关闭图27所示对话框。
注:Solid45单元用于
建立三维实体结构的有限元分析模型，该单元由8个节点组成，每个节点具有
中，选中单选框“HeX和“Sweep，其他保留缺
省设置，然后点击“Sweep按钮，弹出体选择对
图36划分网格后的工字钢梁模型 话框，点选34中的工字钢梁实体，并点击
OK按钮,
即可完成对整个实体结构的网格划分，其结果如36所示。
（五）施加载荷
1（施加位移约束。点击主菜单的“Prep recessor>Loads>Defi ne
X、Y、Z方向的三个移动自由度。
（定义材料特性。点击主菜单中的“Prep rocessor>Material Props >Material Models”，2
弹出窗口如图28所示，逐级双击右框中“Structur al\ Linear' Elastic'
Isotro pic”前图标，弹出下一级对话框，在“弹性模量”（EX）文本框中输