机械零件有限元分析--3直接生成法(最基础的方法-矩形单元)

第二讲、直接建立有限元模型

一、系统的界面和基本操作介绍

应用菜单和主菜单 工具条：常用工具栏、ansys工具条、视 图(右侧)工具栏(改变视图、视角) 显示的设置：plot下的内容；plotctrls下的 numbering和symbols的显示设置(按过 程举例，显示点、线、面、体、节点、单 元、号码、颜色等) 设置工作目录；改名、改标题；保存文件。

二、坐标系与工作平面1、坐标系 坐标系的种类：笛卡尔CS0;柱坐标CS1 (Z轴为高度尺寸);球坐标CS2,此外还 有Y、(X)轴为高度尺寸的柱面坐标。

激活的坐标系 缺省为总体笛卡尔坐标系 利用 CSYS 命令(或 Utility Menu > WorkPlane > Change Active CS to) 将其改变为

总体笛卡尔坐标系[csys,0] 总体柱坐标系[csys,1] 总体球坐标系[csys,2] 工作平面坐标系[csys,4] 或用户定义的局部坐标系[csys, n]

显示当前活动坐标系：在屏幕下方的状态提示栏：csys=*

总体坐标系

模型的总体参考系 可以是笛卡尔(系号0), 柱(1), 或球(2)

例如总体笛卡尔坐标系下的位置(0,10,0)等同 于总体柱坐标系下的位置 (10,90,0)

局部坐标系 在任意位置的用户定义的坐标系，标识号码为 11或更大。位置可以是:

工作平面的原点[CSWP] 在指定的坐标处[LOCAL] 已有的关键点处[CSKP] 或节点[CS]

可以是笛卡尔、柱或球坐标系 可以沿X, Y, Z 轴旋转(通过关键点来指定)

创建： Workplane—Local Coordinate Systems---Creat Local CS---……

可以定义任意数目的 坐标系，但任何时候 只能有一个是激活的 当坐标系是激活的时 候，当定义几种几何 体素时受到坐标系的 影响：

用空间点演示球面(三点连成的球面不过球心) 曲面连接时如果改坐标系则迁就前面的曲面

关键点及节点的位置 线的曲率 面的曲率 生成和填充关键点和 节点 等等

2、工作平面 工作平面 — 是一个可以移动的二维参考平面用于定位和 确定体素的方向。

– 缺省，工作平面的原点与总体坐标系的原点重合，但 可以将它移动或旋转到任意想要的位置– 通过显示栅格，可以将工作平面作为绘图板

WY WY X1 Y2 Y1 WX WP (X,Y) WX

X2

所有的工作平面控制在Utility Menu > WorkPlane. 工作平面设置菜单控制以下:

WP 显示 – 只显示栅格(default), 只显示三轴或都显示 捕捉 – 允许拾取工作平面上的位置， 将光标捕捉的最近的栅格点

栅距 – 栅格线之间的距离栅格尺寸 – 显示的工作平面有多大

利用Offset及Align菜 单可以将工作平面移 动到任意想要的位置。

Offset WP by Increments…利用推动按钮(连同 滑块的增

量)进行平 移 或键入增量 或使用动态模式(类似 于 pan-zoom-rotate).

旋转

Offset WP to > 移动工作平面，保持它 当前的方向到想要的位 置，位置可以是：已有的关键点。拾取多个 关键点移动工作平面到它 们的平均位置。 已有的节点 坐标位置 总体坐标原点 活动坐标系的原点

Align WP with > 重新定位工作平面例如, Align WP with Keypoints 提示你拾取三 个关键点-一个是原点， 一个定义X轴另一个定义XY平面 将工作平面恢复到其缺省 位置(在总体X-Y平面的 原点), 点击 Align WP with > Global Cartesian.

显示坐标系：列表或图形显示结果时所用坐 标系，指定为谁则按谁显示，方法： Workplane---ChangeDisplay CS to…… 可List查看关键点的坐标来验证：List--Keypoints---Coordinates Only

三、节点用直接法建模时必须先生成单元的节点才能 定义单元。

1、生成节点

Preprocessor—Modeling—Create—Nodes--In Active CS(注意：不填时默认值为0) 可以直接用命令N(在命令行窗口)来生成 节点 如N,,0,0,0------节点编号为系 统默认值1、2、3、4、5……递增；坐标为 0,0,0;;;N,4,30,0,0---------节 点编号为4;坐标为30,0,0

Preprocessor—Modeling—Create—Nodes---On Working Plane在工作平面里定义节点 Preprocessor—Modeling—Create—Nodes---On Keypoint 在关键点处定义节点

2、节点的填充及复制填充： Preprocessor—Modeling—Create—Nodes---Fill Between Nds用鼠标选要在其间插入节点的两个 节点(填充可以不等距，由Spacing ratio定；可 指定填充节点的起始号Starting Node No和增量 Inc Between Filled Nodes) 复制： Preprocessor—Modeling—Copy—Nodes---Copy (设置好复制的倍数；偏移量；节点号的增量； 间距比率)