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2.1 DesignModeler简介

几何模型是进行有限元分析时必须创建的,需要说明的是,Workbench中所用的几何模型除可以直接通过主流CAD建模软件来创建,还可以使用自带的DesignModeler应用程序来创建。因为DesignModeler应用程序所创建的模型为以后有限元分析所用,所以它除一般的功能外还具有一些其他CAD类软件所不具备的模型修改能力,例如修复边、修复孔等。

另外,DesignModeler还可以直接结合到其他Workbench应用中,如Mechanical、Meshing、Advanced Meshing(ICEM)、DesignXplorer或BladeGen等。

2.1.1 进入DesignModeler

下面介绍进入DesignModeler的方式。

(1)在系统“开始”菜单中执行“所有程序”→“Ansys 2022 R1”→“Workbench 2022 R1”命令,如图2-1所示。

进入Workbench程序后,可看到如图2-2所示的Workbench的图形用户界面。展开左边工具箱中的“组件系统”栏,双击其中的“几何结构”模块,则在右边的项目原理图窗格空白区内会出现一个系统A,如图2-3所示。

图2-1 打开Workbench程序

图2-2 Workbench的图形用户界面

(2)右击系统A中的A2“几何结构”栏 ,在弹出的快捷菜单中选择“导入几何模型”→“浏览”命令,系统弹出如图2-4所示的“打开”对话框。

图2-3 “几何结构”项目原理图

图2-4 “打开”对话框

(3)在“打开”对话框中,浏览选择欲导入DesignModeler支持的文件,单击“打开”按钮。返回Workbench图形界面。

(4)右击项目原理图窗格内系统A中的A2“几何结构”栏,在弹出的快捷菜单中选择“在DesignModeler中编辑几何结构”命令,打开DesignModeler应用程序。

注意: 本步骤为导入几何体时的操作步骤,如直接在DesignModeler中创建模型,则在步骤(2)的快捷菜单中选择“新的DesignModeler几何结构”命令。

2.1.2 操作界面介绍

DesignModeler提供的图形用户界面具有直观、分类科学的优点,方便学习和应用。标准的图形用户界面如图2-5所示,包括6个部分。

图2-5 DesignModeler图形用户界面

1.菜单栏

与其他Windows程序一样,菜单按钮用下拉菜单组织图形界面的层次,可以从中选择所需的命令。该菜单的大部分命令允许在任何时刻被访问。菜单栏包含7个下拉级联菜单,分别是“文件”“创建”“概念”“工具”“单位”“查看”和“帮助”。

“文件”菜单:基本的文件操作,包括常规的重新开始(即新建)、保存项目、导出等功能。“文件”菜单如图2-6所示。

“创建”菜单:创建三维图形和修改工具。它主要是进行三维特征的操作,包括新平面、挤出、旋转和扫掠等操作。“创建”菜单如图2-7所示。

“概念”菜单:创建、修改线体和表面几何体的工具。主要为自下而上建立模型(如先设计三维草图然后生成三维模型),菜单中的命令包含边线、曲线、面表面等。“概念”菜单如图2-8所示。

图2-6 “文件”菜单

图2-7 “创建”菜单

图2-8 “概念”菜单

“工具”菜单:整体建模、参数管理、程序用户化。“工具”菜单的子菜单为工具的集合体。含有冻结、中间表面、分析工具和修复等操作。“工具”菜单如图2-9所示。

“单位”菜单:用于设置模型的单位。“单位”菜单如图2-10所示。

“查看”菜单:修改显示设置。子菜单中上面部分为视图区域模型的显示状态,下面部分是其他附属部分的显示设置。“查看”菜单如图2-11所示。

图2-9 “工具”菜单

图2-10 “单位”菜单

图2-11 “查看”菜单

“帮助”菜单:取得帮助文件。Workbench提供了功能强大、内容完备的帮助,包括大量关于GUI、命令和基本概念等的帮助。熟练使用“帮助”菜单是学习Workbench的必要条件。这些帮助以Web页方式存在,可以很容易地访问。“帮助”菜单如图2-12所示。各个主题的细节将在随后部分介绍。

2.工具栏

工具栏是一组图标型工具的集合,把光标移动到某个图标上,稍停片刻即在该图标一侧显示相应的工具提示。此时,单击图标可以启动相应命令。工具栏可用于大部分DesignModeler工具中。菜单和工具栏都可以接收用户输入及命令。工具栏可以根据我们的需求放置在界面的任何地方,并可以自行改变其尺寸。

工具栏上的每个按钮对应一个命令、菜单命令或宏。默认位于菜单栏的下面,只要单击鼠标即可执行命令。图2-13为所有工具栏按钮。

图2-12 “帮助”菜单

图2-13 工具栏

各个主题的细节将在随后部分介绍。

3.树轮廓

树轮廓又称为树形目录,其包括平面、特征、操作、几何模型等。它表示了所建模型的结构关系。树形目录是一个很好的操作模型选择工具。从树形目录中选择特征、模型或平面,将会大大提高建模的效率。在树形目录中,可看到有两种基本的操作模式的标签:“草图绘制”标签和“建模”标签。图2-14为分别切换为不同的标签所显示的不同方式。

4.详细信息视图

详细信息视图也称为属性窗格,顾名思义此窗格是用来查看或修改模型的细节的。在属性窗格中以表格的方式来显示,左栏为细节名称,右栏为具体细节。为了便于操作,属性窗格内的细节是进行了分组的,其中右栏中的方格底色会有不同的颜色,如图2-15所示。

图2-14 “草图绘制”标签与“建模”标签

图2-15 属性栏

白色区域:显示当前输入的数据。

灰色区域:显示信息数据,不能被编辑。

5.视图区

视图区域是指在程序右下方的大片空白区域,视图区域是使用DesignModeler绘制图形的区域,建模的操作都是在绘图区域中完成的。

6.状态栏

窗口底部的状态栏提供与正执行的功能有关的提示信息。因此要养成经常查看提示信息的习惯。

2.1.3 DesignModeler和CAD类文件交互

DesignModeler虽为建模工具,但它不仅具有重新建立模型的能力,而且可以与大多数其他主流的CAD类文件相关联。这样对于许多对DesignModeler建模不太熟悉而对其他主流CAD类软件熟悉的用户来说,他们可以直接读取外部CAD模型文件的格式或直接将DesignModeler的导入功能嵌入CAD类软件中。

1.直接读取模式

外部CAD类软件建好模型后,可以将模型文件导入DesignModeler中。

目前,可以直接读取的外部CAD模型文件的格式有ACIS(*.sat;*.sab)、Ansys(*.pmdb)、AutoCAD(*.dwg;*.dxf)、Catia(*.model;*.exp;*.session;*.CATPart;*.CATProduct;*.3dxml)、Creo Element/Direct Modeling(*.pkg;*.bdl;*.ses;*.sda;*.sdp;*.sdac;*.sdpc)、Creo Parametric(*.prt*;*.asm*)、Fusion 360(*.f3d;*.f3z)、IGES(*.iges;*.igs)、Inventor(*.ipt;*.iam)、JT(*.jt)、Monte Carlo N-Particle(*.mcnp)、Tripoli4(*.tripoli4;*.tripoli;*.tri4;*.tri;*.t4;*.geom)、Parasolid(*.x_t;*.xmt_txt;*.x_b;*.xmt_bin)、Rhino(*.3dm)、SketchUp(*.skp)、Solid Edge(*.par;*.asm;*.psm;*.pwd)、SOLIDWORKS(*.SLDPRT;*.SLDASM)、SpaceClaim(*.scdoc)、STEP(*.stp;*.step)、UG NX(*.prt)。

搜索中间格式的几何体文件并打开及读取模式的具体操作位置如下:选择“文件”→“导入外部几何结构文件……”命令,如图2-16所示。

图2-16 导入模型选项

2.双向关联性模式

双向关联性在并行设计迅速发展的今天大大提高了用户的工作效率,双向关联性的优势为同时打开其他外部CAD类建模工具和DesignModeler两个程序。当外部CAD中的模型发生变化时,DesignModeler中的模型只需通过刷新便可同步更新;同样,当DesignModeler中的模型发生变化时也只需通过刷新,CAD中的模型也可同步更新。

它支持当今较流行的CAD类软件,如Catia、UG NX、Invento、Creo Element/Direct Modeling、SOLIDWORKS、SpaceClaim、Solid Edge等。

从一个打开的CAD系统中探测并导入当前的CAD文件进行双向关联性的具体操作位置如下:选择“文件”→“附加到活动CAD几何结构”命令,如图2-16所示。

3.导入选项

在导入模型时,导入的主要选项为几何体类型(包含实体、表面和全部等)。

导入的模型可以进行简化处理,具体简化项目如下。

几何结构:如有可能,将NURBS几何体转换为解析的几何体。

拓扑:合并重叠的实体。

另外,对于导入的模型可以进行校验和修复——对非完整的或质量较差的几何体进行修补。

导入选项的具体操作位置为选择“工具”→“选项……”命令,将打开如图2-17所示的“选项”对话框。

图2-17 “选项”对话框

2.1.4 DesignModeler中几何体的分类

可以根据需要定义原点和方位,或通过使用现有几何体作为参照平面创建和放置新的工作平面。还可以根据需要创建更多的工作平面,并且多个草图可以同时存在于一个平面上。

创建草图的步骤如下。

(1)定义绘制草图的平面。

(2)在所希望的平面上绘制或识别草图。

在DesignModeler中几何体具有以下4种模式。

草图模式:包括二维几何体的创建、修改、尺寸标注及约束等,创建的二维几何体为三维几何体的创建和概念建模做准备。

三维几何体模式:将草图进行挤出、旋转、扫掠等操作得到三维几何体。

几何体输入模式:直接导入其他CAD模型到DesignModeler,并对其进行修补,使之适应有限元网格划分。

概念建模模式:用于创建和修改线体或表面几何体,使之能应用于创建梁和壳体的有限元模型。

2.1.5 帮助文档

可以通过“帮助”菜单打开帮助文档,选择菜单栏中的“帮助”→“Ansys DesignModeler帮助(F1)”命令,默认情况下将打开在线帮助,如果安装了本地帮助文档并完成配置后,将打开如图2-18所示的ANSYS Help Viewer(ANSYS帮助查看器)。从该图中可以看出,可以通过以下两种方式来得到项目的帮助。

(1)目录方式:使用此方式需要对所查项目的属性有所了解。

(2)搜索方式:这种方式简便快捷,缺点是可能搜索到大量条目。

图2-18 ANSYS Help Viewer

在浏览某页时,可能注意到一些有下画线的不同颜色的词,单击这些词,就能得到关于该项目的帮助。出现链接的典型项目是命令名、单元类型、用户手册的章节等。

一般情况下,链接以蓝色显示,当鼠标悬停在某个链接上,它将以阴影显示。

另外版权及支持信息可通过“帮助”菜单进行访问。 OuMrEixpCL/6geyQ2Np4CpwXvLhmBISWlKvRZ4GEh6zRk+lQL154qUaUild0JmXX

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