第2例
工作平面及实体创建的应用实例
——相交圆柱体

2.1 面的创建

创建任意形状的面命令属于自下而上实体建模方法；而创建矩形、圆形、正多边形命令属于自上而下法，创建出的面都在工作平面上。

1.通过连接关键点创建任意形状的面

菜单：Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Arbitrary→Through KPs

命令：A，P1，P2，P3，P4，P5，P6，P7，P8，P9，P10，P11，P12，P13，P14，P15，P16，P17，P18

命令说明：P1～P18为关键点列表，至少应有3个关键点。

关键点P1～P18必须围绕面以顺时针或逆时针顺序输入，该顺序还按右手定则确定面的正法线方向。面及边界的形状与当前活跃坐标系有关，如果是直角坐标系，则是直线边；如果是圆柱坐标系和球坐标系，则为曲线边和曲面。当定义关键点数≥4时，应使所有关键点在当前活跃坐标系下有一个相同的坐标值。如果相邻关键点间已存在线，则在创建面时使用该线；如果有多条线，则使用最短的线。

2.以线为边界创建任意形状的面

菜单：Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Arbitrary→By Lines

命令：AL，L1，L2，L3，L4，L5，L6，L7，L8，L9，L10

命令说明：L1～L10为线的列表，至少应有3条线。生成面的正法线方向沿着线L1的方向按右手定则确定。如果L1=ALL，使用所有选定的线；L1也可以是组件的名称。

线的编号顺序是任意的，但要求这些线首尾相连可形成简单的闭环。当定义线数≥4时，所有线必须位于同一平面上或在当前活跃坐标系下有一个相同的坐标值。

3.由引导线蒙皮创建光滑曲面

菜单：Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Arbitrary→By Skinning

命令：ASKIN，NL1，NL2，NL3，NL4，NL5，NL6，NL7，NL8，NL9

命令说明：NL1为第一条引导线，也可以是组件的名称。NL2～NL9为附加引导线。

引导线是蒙皮曲面的肋，其中第一条和最后一条引导线被用作蒙皮曲面相对的两条边，蒙皮曲面的另外两条边通过所有引导线的端点用样条曲线拟合得到。曲面内部形状由内部引导线确定。

4.由角点创建一个矩形面或长方体

菜单：Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Rectangle→By 2 Corners

Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Block→By 2 Corners & Z

命令：BLC4，XCORNER，YCORNER，WIDTH，HEIGHT，DEPTH

命令说明：XCORNER，YCORNER为矩形面或长方体在工作平面上的一个角点的坐标。WIDTH，HEIGHT，DEPTH分别为矩形面或长方体沿工作平面坐标系 x 、 y 、 z 方向的尺寸。当DEPTH=0时，在工作平面上创建矩形面。

矩形面或长方体各条边分别与工作平面坐标系的相应坐标轴平行。

5.由角点、中心创建一个矩形面或长方体

菜单：Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Rectangle→By Centr & Cornr

Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Primitives→Block

Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Block→By Centr，Cornr，Z

命令：BLC5，XCENTER，YCENTER，WIDTH，HEIGHT，DEPTH

命令说明：XCENTER，YCENTER为矩形面或长方体中心在工作平面上的坐标。WIDTH，HEIGHT，DEPTH分别为矩形面或长方体沿工作平面坐标系 x 、 y 、 z 方向的尺寸。当DEPTH=0时，在工作平面上创建矩形面。

矩形面或长方体各条边分别与工作平面坐标系的相应坐标轴平行。

6.由尺寸在工作平面上创建一个矩形面

菜单：Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Rectangle→By Dimensions

命令：RECTNG，X1，X2，Y1，Y2

命令说明：X1，X2为矩形面的 x 坐标，Y1，Y2为矩形面的 y 坐标。

矩形面各条边分别与工作平面坐标系的相应坐标轴平行。

7.由工作平面创建一个圆形面或圆柱体

菜单：Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Circle→Annulus

Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Circle→Partial Annulus

Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Circle→Solid Circle

Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Primitives→Solid Cylindr

Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cylinder→Hollow Cylinder

Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cylinder→Partial Cylinder

Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cylinder→Solid Cylinder

命令：CYL4，XCENTER，YCENTER，RAD1，THETA1，RAD2，THETA2，DEPTH

命令说明：XCENTER，YCENTER为圆形面或圆柱体中心在工作平面上的坐标。RAD1，RAD2为内、外半径，当RAD1，RAD2其中一个为零或空白时，创建的是实心圆形面或圆柱体。THETA1，THETA2为起始和终止角度，默认值分别为0°和360°。DEPTH为 z 方向的尺寸，当DEPTH=0时，创建圆形面。

圆形面或圆柱体的底面在工作平面上。

8.通过指定直径的端点创建一个圆形面或圆柱体

菜单：Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Circle→By End Points

Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cylinder→By End Pts & Z

命令：CYL5，XEDGE1，YEDGE1，XEDGE2，YEDGE2，DEPTH

命令说明：XEDGE1，YEDGE1，XEDGE2，YEDGE2分别为圆形面或圆柱体底面直径端点在工作平面上的坐标。DEPTH为 z 方向的尺寸，当DEPTH=0时，创建圆形面。

创建为360°的实心圆形面或圆柱体，并且圆形面或圆柱体的底面在工作平面上。

9.创建圆心在工作平面原点的圆形面

菜单：Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Circle→By Dimensions

命令：PCIRC，RAD1，RAD2，THETA1，THETA2

命令说明：RAD1，RAD2为内、外半径，当RAD1，RAD2其中一个为零或空白时，创建的是实心圆形面。THETA1，THETA2为起始和终止角度，默认值分别为0°和360°。

圆形面在工作平面上，圆心在工作平面的原点处。

10.创建正多边形面或正棱柱体

菜单：Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Polygon→Hexagon/Octagon/Pentagon/Septagon/Square/Triangle

Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Prism→Hexagonal/Octagonal/Pentagonal/Septagonal/Square/Triangular

命令：RPR4，NSIDES，XCENTER，YCENTER，RADIUS，THETA，DEPTH

命令说明：NSIDES为多边形的边数，应大于2。XCENTER，YCENTER为正多边形面或正棱柱体中心在工作平面上的坐标。RADIUS为半径，即从中心到顶点的距离。THETA为从工作平面 x 轴到第一个顶点的角度，默认值为0°。DEPTH为 z 方向的尺寸，当DEPTH=0时，创建正多边形面。

正多边形面或正棱柱体的底面在工作平面上。

11.创建中心在工作平面原点的正多边形面

菜单：Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Polygon→By Circumscr Rad

Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Polygon→By Inscribed Rad

Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Polygon→By Side Length

命令：RPOLY，NSIDES，LSIDE，MAJRAD，MINRAD

命令说明：NSIDES为正多边形的边数，应大于2。LSIDE为边长，MAJRAD为正多边形的外接圆半径，MINRAD为内切圆半径。LSIDE、MAJRAD、MINRAD三者中有一个被定义即可。

正多边形面在工作平面上，中心在工作平面原点处，第一个顶点的角度为0°。

12.其他的面创建命令

ASUB：用现有面的形状创建新面。

AOFFST：通过沿法线偏置创建面。

AFILLT：在两个相交的面间创建圆角面。

2.2 体的创建

创建任意形状的体命令属于自下而上的实体建模法；而创建长方体、圆柱体、正棱柱体等命令属于自上而下法，创建出的体都与工作平面相关联。

1.通过关键点创建任意形状的体

菜单：Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Arbitrary→Through KPs

命令：V，P1，P2，P3，P4，P5，P6，P7，P8

命令说明：P1，P2，P3，P4，P5，P6，P7，P8为体的角点编号。应先以逆时针或顺时针顺序输入底面的关键点，再输入顶面对应的关键点。

体的形状与当前活跃坐标系有关。

2.以现有面为边界创建任意形状的体

菜单：Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Arbitrary→By Areas

命令：VA，A1，A2，A3，A4，A5，A6，A7，A8，A9，A10

命令说明：A1，A2，A3，A4，A5，A6，A7，A8，A9，A10为面的编号，最少应有4个面，如果A1=ALL，则使用ASEL命令选定的所有面，而忽略A2～A10。面的编号顺序可以是任意的。

3.基于工作平面坐标创建长方体

菜单：Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Block→By Dimensions

命令：BLOCK，X1，X2，Y1，Y2，Z1，Z2

命令说明：X1，X2，Y1，Y2，Z1，Z2分别为长方体在工作平面坐标系上的坐标。

长方体的6个面分别与工作平面坐标系的相应坐标平面平行。

4.以工作平面原点为中心创建一个圆柱体

菜单：Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cylinder→By Dimensions

命令：CYLIND，RAD1，RAD2，Z1，Z2，THETA1，THETA2

命令说明：RAD1，RAD2为内、外半径，如果RAD1或RAD2其中一个为零或空白，则创建的是实心圆柱体。Z1，Z2为两底面在工作平面坐标系上的 z 坐标。THETA1，THETA2为起始角和终止角，默认值分别为0°和360°。

圆柱体底面与工作平面平行，轴线与 wz 轴重合。

5.以工作平面原点为中心创建一个正棱柱体

菜单：Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Prism→By Circumscr Rad

Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Prism→By Inscribed Rad

Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Prism→By Side Length

命令：RPRISM，Z1，Z2，NSIDES，LSIDE，MAJRAD，MINRAD

命令说明：Z1，Z2为正棱柱体两底面在工作平面坐标系上的 z 坐标。NSIDES为边数，最小为3。LSIDE为正多边形的边长。MAJRAD为外接圆半径。MINRAD为内切圆半径。LSIDE、MAJRAD、MINRAD三者中有一个被定义即可。

正棱柱体两底面与工作平面平行，轴线与 wz 轴重合。

6.创建一个球心在工作平面原点的球体

菜单：Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Sphere→By Dimensions

命令：SPHERE，RAD1，RAD2，THETA1，THETA2

命令说明：RAD1，RAD2为内、外半径，如果RAD1或RAD2其中一个为零或空白，则创建实心球。THETA1，THETA2为起始角和终止角，默认值分别为0°和360°。

7.创建一个中心在工作平面原点的圆锥体

菜单：Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cone→By Dimensions

命令：CONE，RBOT，RTOP，Z1，Z2，THETA1，THETA2

命令说明：RBOT，RTOP为底面半径和顶面半径，如果RBOT或RTOP其中一个为零或空白，则创建锥顶在中心轴上的圆锥体。Z1，Z2为底面和顶面在工作平面坐标系上的 z 坐标，较小的值总是与底面相关联。THETA1，THETA2为起始角和终止角，默认值分别为0°和360°。

圆锥体底面和顶面与工作平面平行，轴线与 wz 轴重合。

8.其他的体创建命令

BLC4：由角点、深度创建一个长方体。

BLC5：由角点、中心创建一个长方体。

CYL4：由工作平面创建一个圆柱体。

CYL5：通过指定直径的端点创建一个圆柱体。

RPR4：由工作平面创建正棱柱体。

SPH4：创建一个球心在工作平面任意位置上的球体。

CON4：创建一个中心在工作平面任意位置上的圆锥体。

TORUS：创建一个环形腔体（面包圈）。

KSUM/LSUM/ASUM/VSUM：计算并显示所选择关键点、线、面、体的质心、质量、长度、面积、体积、转动惯量、惯性矩等几何和质量特性数据。

2.3 工作平面

工作平面是一个定义有坐标系、栅格、捕捉的无限大平面，它在ANYSY建模和其他操作中都有重要作用。

（1）ANSYS提供的自上而下实体建模方法都是与工作平面相关联的，工作平面决定所创建实体的方向或位置。

（2）将工作平面作为坐标系使用。在ANSYS中，可以很方便地对工作平面进行旋转、偏移而改变其方向和位置，如果再将工作平面坐标系切换为活跃坐标系，其效果相当于自定义了一个坐标系。

（3）将工作平面作为工具平面使用。例如，工具平面可以作为DIVIDE命令的分割平面使用，可以用作切片图等。

在默认时，3D坐标系 wxwywz 与全局直角坐标系重合，工作平面 wxwy 与全局直角坐标系的 xOy 坐标平面重合。工作平面只有一个，可以根据需要对其进行旋转、偏移。

2.3.1 工作平面的设置

设置工作平面的坐标系、显示、栅格和捕捉等。

菜单：Utility Menu→WorkPlane→WP Settings

Utility Menu→WorkPlane→Display Working Plane

Utility Menu→WorkPlane→Show WP Status

命令：WPSTYL，SNAP，GRSPAC，GRMIN，GRMAX，WPTOL，WPCTYP，GRTYPE，WPVIS，SNAPANG

SNAP为捕捉增量，用于定义捕捉点的位置。当捕捉打开时，在工作平面上用鼠标选择点时就只能选择捕捉点。默认时，SNAP为0.05；SNAP=-1，关闭捕捉。

GRSPAC，GRMIN，GRMAX用于设置栅格。当坐标系为直角坐标系时，设置矩形栅格的间距、最小值和最大值。当坐标系为极坐标系时，GRSPAC，GRMAX分别是环形栅格的间距和外部半径，GRMIN则被忽略。若GRMIN=GRMAX，则不显示栅格。

WPTOL为公差。当图元位置偏离工作平面，但在公差范围内时，仍认为其位于工作平面上。

WPCTYP为工作平面坐标系的类型。当WPCTYP=0（默认）时， wxwy 为直角坐标系，而3D坐标系 wxwywz 也是直角坐标系。当WPCTYP=1时， wxwy 为极坐标系，而3D坐标系 wxwywz 是圆柱坐标系。当WPCTYP=2时， wxwy 为极坐标系，而3D坐标系 wxwywz 是球坐标系。

GRTYPE用于控制栅格及坐标系的显示。当GRTYPE=0时，同时显示栅格和工作平面坐标系符号。当GRTYPE=1时，仅显示栅格。当GRTYPE=2时，只显示工作平面坐标系符号（默认）。

WPVIS用于控制栅格的显示。当WPVIS=0（默认）时，不显示栅格。当WPVIS=1时，显示栅格。当 wxwy 为直角坐标系时，显示矩形栅格；当 wxwy 为极坐标系时，显示环状栅格。

SNAPANG为捕捉角度。只在WPCTYP=1或2时使用。

WPSTYL，STAT命令用于表示工作平面状态。

2.3.2 工作平面的偏移和旋转

1.通过增量偏移工作平面

菜单：Utility Menu→WorkPlane→Offset WP by Increments

命令：WPOFFS，XOFF，YOFF，ZOFF

命令说明：XOFF，YOFF，ZOFF为在工作平面坐标系下的偏移增量。

2.通过增量旋转工作平面

菜单：Utility Menu→WorkPlane→Offset WP by Increments

命令：WPROTA，THXY，THYZ，THZX

命令说明：THXY，THYZ，THZX分别为绕工作平面坐标系 wz 、 wx 、 wy 轴的转动角度，角度正向按右手定则确定。

3.偏移工作平面原点到关键点的平均位置

菜单：Utility Menu→WorkPlane→Offset WP to→Keypoints

命令：KWPAVE，P1，P2，P3，P4，P5，P6，P7，P8，P9

命令说明：P1，P2，P3，P4，P5，P6，P7，P8，P9为关键点编号，应至少有一个。

偏移后，工作平面原点在全局坐标系上的坐标为各关键点坐标的平均值。当只有P1时，工作平面原点移动到关键点P1处。

4.移动工作平面原点到指定点的平均位置

菜单：Utility Menu→WorkPlane→Offset WP to→Global Origin

Utility Menu→WorkPlane→Offset WP to→Origin of Active CS

Utility Menu→WorkPlane→Offset WP to→XYZ Locations

命令：WPAVE，X1，Y1，Z1，X2，Y2，Z2，X3，Y3，Z3

命令说明：X1，Y1，Z1，X2，Y2，Z2，X3，Y3，Z3为在当前活跃坐标系下3个点的坐标，应至少有一个点被定义。

偏移后，在当前活跃坐标系下工作平面原点的坐标为各关键点坐标的平均值。X1，Y1，Z1，X2，Y2，Z2，X3，Y3，Z3全部为零或空白时，工作平面原点偏移到当前活跃坐标系的原点。

5.使用三个关键点定义工作平面的位置和方向

菜单：Utility Menu→WorkPlane→Align WP with→Keypoints

命令：KWPLAN，WN，KORIG，KXAX，KPLAN

命令说明：WN为显示窗口的编号。KORIG为确定工作平面原点的关键点编号。KXAX为确定工作平面 wx 轴的关键点编号。KPLAN为确定工作平面的关键点编号。

6.用已有的线作为法线来定义工作平面

菜单：Utility Menu→WorkPlane→Align WP with→Plane Normal to Line

命令：LWPLAN，WN，NL1，RATIO

命令说明：NL1为作为法线的线的编号。RATIO为长度比率，用于确定工作平面原点在线NL1上的位置，其值必须介于0～1。

7.其他的有关工作平面的命令

NWPAVE：偏移工作平面原点到节点的平均位置，与KWPAVE命令类似。

NWPLAN：使用3个节点定义工作平面的位置和方向，与KWPLAN命令类似。

WPLANE：使用3个指定点定义工作平面的位置和方向，与KWPLAN命令类似。

WPCSYS：将既有坐标系的 xy 坐标平面作为工作平面。

2.4 相交圆柱体的剖面图

如图2-1所示为相交圆柱体剖面图。

2.5 创建步骤

（1）创建两个同心圆柱体。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cylinder→By Dimension，弹出如图2-2所示的对话框，在“RAD1”文本框中输入“0.03”，在“Z2”文本框中输入“0.08”，然后单击对话框中的“Apply”按钮；再在“RAD1”文本框中输入“0.015”，单击“OK”按钮。

（2）改变观察方向。单击图形窗口右侧显示控制工具条上的 按钮，显示正等轴测图。

（3）显示体的编号。选择菜单Utility Menu→PlotCtrls→Numbering，在弹出的对话框中，将“Volume numbers”（体号）打开，单击“OK”按钮。

（4）偏移、旋转工作平面。选择菜单Utility Menu→WorkPlane→Offset WP by Increment，弹出如图2-3所示的对话框，在“X，Y，Z Offsets”文本框中输入“0，0.05，0.03”，在“XY，YZ，ZX Angles”文本框中输入“0，60”，单击“OK”按钮。

于是，将工作平面从默认位置偏移到了一个新的位置，偏移增量为（0，0.05，0.03），同时将 wywz 平面绕 wx 轴逆时针旋转60°。

（5）创建两个同心圆柱体。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cylinder→By Dimension，弹出如图2-2所示的对话框，在“RAD1”文本框中输入“0.012”，在“Z2”文本框中输入“0.045”，然后单击对话框中的“Apply”按钮；再在“RAD1”文本框中输入“0.006”，单击“OK”按钮。

（6）做布尔减运算，形成内孔。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Subtract→Volumes，弹出选择窗口，选择半径为“0.03”和“0.012”，即两个外圆所对应的圆柱体，然后单击选择窗口中的“OK”按钮；再次弹出选择窗口，选择半径为“0.015”和“0.006”，即两个内孔所对应的圆柱体，最后单击选择窗口中的“OK”按钮。

在选择圆柱体时，会弹出如图2-4所示的对话框。当前被选择的是体1，即颜色变化的那个。如果要选择另外的体，可通过单击如图2-4所示的对话框中的“Prev”或“Next”按钮改变选择。

（7）重画图形。选择菜单Utility Menu→Plot→Replot。

（8）创建长方体。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Block→By Dimension，弹出如图2-5所示的对话框，在“X1，X2”文本框中分别输入“-0.002，0.002”，在“Y1，Y2”文本框中分别输入“-0.013，-0.009”，在“Z1，Z2”文本框中分别输入“0，0.008”，最后单击对话框中的“OK”按钮。

（9）切换工作平面的坐标系为极坐标系。选择菜单Utility Menu→WorkPlane→WP Settings，弹出如图2-6所示的对话框，在其中选择“Polar”选项，单击“OK”按钮。

则3D坐标系 wxwywz 切换为圆柱坐标系。

（10）激活工作平面坐标系。选择菜单Utility Menu→WorkPlane→Change Active CS to→Working Plane，工作平面坐标系编号为4。

（11）复制长方体。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Copy→Volumes，弹出选择窗口，选择刚创建的长方体，单击“OK”按钮；随后弹出如图2-7所示的对话框，在“ITIME”文本框中输入“3”，在“DY”文本框中输入“120”，单击“OK”按钮。

（12）做布尔减运算。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Subtract→Volumes，弹出选择窗口，选择半径较小的圆柱体，然后单击选择窗口中的“OK”按钮；再次弹出选择窗口，选择刚创建的3个块，然后单击选择窗口中的“OK”按钮。

（13）重画图形。选择菜单Utility Menu→Plot→Replot。

（14）旋转工作平面。选择菜单Utility Menu→WorkPlane→Offset WP by Increment，弹出如图2-3所示的对话框，在“XY，YZ，ZX Angles”文本框中输入“0，0，90”，单击“OK”按钮。

（15）划分模型。将两个空心圆柱体分别划分成两部分。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Divide→Volumes by WorkPlane，弹出选择窗口，单击“Pick All”按钮。

（16）重画图形。选择菜单Utility Menu→Plot→Replot。

（17）删除实体。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Delete→Volumes and Below，弹出选择窗口，选择两个空心圆柱体的各一半，单击“OK”按钮。

（18）做布尔加运算。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Add→Volumes，弹出选择窗口，单击其“Pick All”按钮。将两个体进行求和，形成一个整体。

（19）重画图形。选择菜单Utility Menu→Plot→Replot，创建出的体如图2-8所示。

（20）观察模型。选择控制工具条上的 按钮，改变观察方向、缩放和旋转视图等。

2.6 命令流

2.7 高级应用

1.圆柱面的创建

2.按函数关系作曲面——双曲抛物面

双曲抛物面的方程为 ，其中 a 、 b 为常数。 vXtbjvQcKlUIE8wseHiFP2R2N/U75rpxMW+VqOvhd1D5TAR39y18XXZab7nsAuKX