1、第六章 輸入實體模型本章討論ANSYS內(nèi)置的IGES轉(zhuǎn)換過濾器，它不是諸如ANSYS Connection Kit for SAT這樣的ANSYS接口產(chǎn)品。接口產(chǎn)品是獨立授權(quán)的，接口工具包是獨立的，獨立的文檔產(chǎn)品包括在ANSYS安裝CD盤中。若想獲得更多的信息，可參看ANSYS Connection Users Guide。用戶可以在ANSYS里直接建立模型，當然，作為一種可供替換的方案，也可以先在用戶擅長的CAD系統(tǒng)里建立實體模型，把模型存為IGES文件格式，然后把這個模型輸入到ANSYS中。一旦模型成功地輸入后，就可以象在ANSYS中創(chuàng)建的模型那樣對這個模型進行網(wǎng)格劃分。6.1從IGES文

2、件中輸入實體模型初始圖形交換標準（IGES）是一種被普遍接受的中間標準格式，用來在不同的CAD和CAE系統(tǒng)之間交換幾何模型。ANSYS的IGES輸入能力在工業(yè)界中是位于最強者之列。而且，因為過濾器程序可以輸入部分的文件，所以用戶至少可以輸入模型的一些部分。對于輸入IGES文件，ANSYS提供了下面兩種選項：SMOOTH (NURBS-based 或RV52)- 這個選項使用標準的ANSYS幾何數(shù)據(jù)庫。SMOOTH選項沒有自動生成體的能力，而且通過這個轉(zhuǎn)換器輸入的模型還需要一些手工的修補。必須使用標準的PREP7 幾何工具來修改模型。但是，通過這個轉(zhuǎn)換器輸入的模型不能使用FACETED選項拓撲和

3、幾何修改工具。FACETED(或RV53)這個選項使用defeaturing數(shù)據(jù)庫。這種轉(zhuǎn)換包括自動地合并和生成體，為模型劃分網(wǎng)格做準備。如果FACETED選項在轉(zhuǎn)換IGES文件時遇到問題，ANSYS會提示用戶并激活一組增強的拓撲和幾何工具，這些工具是專門設(shè)計成采用交互方式修改輸入模型的。對大而復(fù)雜的模型建議不要采用這個選項。確保在輸入或創(chuàng)建模型之前設(shè)置了輸入選項。一旦模型輸入或創(chuàng)建就不能改變這個選項了。如果必須改變輸入選項，用/CLEAR清空數(shù)據(jù)庫（或離開并重啟動ANSYS），設(shè)置正確的選項并重新輸入或重新創(chuàng)建模型。改變輸入選項將導(dǎo)致混合模式的幾何模型，生成一個壞的數(shù)據(jù)庫。6.1.1 使用S

4、MOOTH選項用SMOOTH選項的強大輸入及建模特性輸入模型并準備分析，如果必要用FACETED選項的defeaturing功能。在下列情形也需要用SMOOTH選項： ? 模型輸出為IGES文件。? 在輸入模型的基礎(chǔ)上創(chuàng)建新的幾何圖元首先應(yīng)嘗試用SMOOTH選項輸入模型。如果不能用可用工具修復(fù)模型，嘗試用FACETED選項輸入并修復(fù)模型。 用SMOOTH選項輸入IGES文件設(shè)置輸入IGES文件的選項：命令: IOPTN GUI: Utility MenuFileImportIGES? 選擇SMOOTH選項選擇IGES文件：命令: IGESIN GUI: 設(shè)置IGES選項之后拾取文

5、件對話框，當ANSYS問是否執(zhí)行IGES命令時選擇YES。用SMOOTH選項的準則如果用SMOOTH選項輸入IGES文件，應(yīng)當注意下列準則。.1當在CAD系統(tǒng)中建模? 考慮模型的規(guī)劃、對稱及有限元分析要求細節(jié)的程度按照ANSYS實體建模過程進行建模。例如對軸對稱模型ANSYS程序要求總體坐標系的Y軸作為旋轉(zhuǎn)軸。參考2。? 避免生成封閉曲線（即線開始并終止于相同的點）及封閉曲面（諸如表面起始并終止于同一個邊界）。ANSYS不能存儲封閉曲線或曲面（它要求至少兩個關(guān)鍵點）。如果一個封閉曲線，封閉曲面或修剪的封閉曲面當讀入IGES文件遇到由IGES圖元120、144或128

6、、144定義的表面時，ANSYS將試圖將其分割為兩個或更多的圖元。? 盡可能寫ANSYS需要的數(shù)據(jù)到IGES文件中（參見ANSYS Commands Reference中IOP TN命令的描述）。.2當從CAD程序?qū)懗鯥GES文件? 只傳遞分析需要的部分幾何模型，有限元分析并不需要CAD模型那樣多的細節(jié)。? 對修剪表面的傳遞，在IGES文件中包括總體XYZ數(shù)據(jù)及UV數(shù)據(jù)。? 對待分析的大模型，用CAD程序的選擇功能創(chuàng)建幾個IGES文件，每個包含模型的一部分。ANSYS將會給每個輸入的文件一個新的實體號碼。可以利用前處理中的合并（MERGE）特性（NUMMRG命令或菜單路徑Main

7、 MenuPreprocessorNumbering CtrlsMerge Items）合并重合的圖元。? 以ASCII格式寫IGES文件，每條記錄80個字符。? 對Pro/ENGINEER程序用下列準則：-設(shè)置C 選項“iges_out_trim_xyz”為“yes”-設(shè)置精度為1E-6并重新生成模型。.3當將IGES文件讀入到ANSYS中：? 關(guān)注ANSYS執(zhí)行的信息。警告信息給出未能傳遞的IGES圖元的細節(jié)及相應(yīng)ANSYS的體號。? 如果IGES實體沒有傳遞，用ANSYS實體建模命令重新構(gòu)造。SMOOTH IGES過濾器能夠讀入任何小于或等于20度的有理B

8、樣條曲線（類型為126）或有理B樣條曲面（類型128）。嘗試讀入大于20度的B樣條曲線或曲面將會導(dǎo)致錯誤信息。? 從IGES文件傳入有重復(fù)線或關(guān)鍵點的模型是允許的。因為建模的容差及經(jīng)驗在CAD模型中常常出現(xiàn)。有些時候需要用ANSYS命令合并重復(fù)的圖元來清理實體模型（NUMMRG命令或菜單路徑Main MenuPreprocessorNumbering CtrlsMerge items）。當用ANSYS AUX15IGESIN讀入IGES文件是合并是自動的。缺省容差用于確定關(guān)鍵點是否應(yīng)合并成為一個關(guān)鍵點。有些時候缺省收斂容差不夠必須改變。.4當從ANSYS寫出IGES文件? 在寫I

9、GES文件之前設(shè)定系統(tǒng)單位制/UNITS。IGES文件捕捉這個信息并被讀入IGES文件的很多程度讀入。（不能在GUI上直接使用/UNITS命令）。? 在寫文件時選擇所有低級實體模型圖元。（ALLSEL，BELOW，ALL）或菜單路徑（Utility MenuSelectEverything Below）。? 如果要寫出模型的一部分（如面），在寫文件之前只選擇相應(yīng)的圖元及相應(yīng)低階的圖元（線和關(guān)鍵點），然后不選擇任何高級圖元（體）。6.1.2用FACETED選項用FACETED選項來defeature你的模型，并修復(fù)任何用SMOOTH選項的實體建模工具不能修復(fù)的缺陷。? 在輸入模型之后不能在FAC

10、ETED和SMOOTH選項間進行切換，因此從下向上建模不允許。? 該選項不能傳遞諸如標注、文本、注釋圖元的數(shù)據(jù)。而且ANSYS將忽略任何該選項不能識別的IGES圖元。然而該選項將傳遞所有IGES拓撲及幾何實體。? 當用FACETED方法輸入模型劃分網(wǎng)格時，可以將模型用DB，GEOM，CM，MAT及LOAD選項歸檔模型（CDWRITE命令）。? ANSYS不會合并關(guān)鍵點（NUMMRG，KP）；在輸入操作中合并自動進行。? ANSYS不會銜接線與面。然而可以合并面和線。? 用FACETED選項輸入的曲面內(nèi)部表示為平的刻面的網(wǎng)格。對這些面（面內(nèi)部）劃分網(wǎng)格的節(jié)點將不會沿著原來的表面如關(guān)鍵點或線內(nèi)部一

11、樣準確，也不如SOOTH選項輸入的準確。有些情況下將會影響分析的精度。然而FACETED選項的defeaturing數(shù)據(jù)庫提供了強大的簡化模型的功能，應(yīng)該利用SOOTH選項輸入及建模的功能來輸入并修復(fù)模型的任何缺陷。如果需要進一步簡化幾何模型，可以用FACETED選項的defeaturingCAD修復(fù)工具來defeature模型：1從SMOOTH狀態(tài)輸入IGES文件。2通過重新生成幾何體素及利用布爾運算修復(fù)并增強模型。不要對模型劃分網(wǎng)格。3保存輸入創(chuàng)建的或生成模型的數(shù)據(jù)庫。4輸出ANSYS IGES文件模型。5用/CLEAR命令清空數(shù)據(jù)庫（或離開并重新啟動ANSYS）。6設(shè)置IOPTN到FAC

12、ETED。7輸入你生成的IGES文件。注意一旦輸入了文件就不能恢復(fù)到SMOOTH模式了。確保在用FACETED選項輸入之前使用ANSYS標準幾何數(shù)據(jù)庫完成了所有建模工作。8簡化模型（defeature）從模型中去掉有問題的特征。9嘗試給模型劃分網(wǎng)格。如果在劃分網(wǎng)格時遇到問題，需要進一步簡化模型。下面幾節(jié)詳細覆蓋了上述任務(wù)。修復(fù)并增強模型在SMOOTH模式時，用幾何增強工具創(chuàng)建額外實體或增強。這些工具設(shè)計用來同布爾運算一起用于增加通孔或增強幾何體素的模型。這些工具是ANSYS可用的標準幾何工具的一個子集，參見5更多的內(nèi)容。用FACETED選項輸入IGES文件通過SMO

13、OTH選項IGES文件的輸入，主面網(wǎng)格劃分器（Riemann空間網(wǎng)格劃分器）是缺省的網(wǎng)格劃分器。如果對給定模型主網(wǎng)格劃分器網(wǎng)格劃分失敗，ANSYS會自動轉(zhuǎn)換到替代的面網(wǎng)格劃分器而不需要用戶的干預(yù)。為輸入IGES文件設(shè)置選項：命令：IOPTNGUI : Utility MenuFileImportIGES選擇缺省選項。合并重合關(guān)鍵點選項設(shè)置為YES（缺?。┤绻捎脛t生成實體的選項設(shè)置為YES（缺?。┻x擇IGES文件：命令：IGESINGUI ：在設(shè)置IGES選項之后出現(xiàn)文件拾取對話框。當希望設(shè)置輸入選項不同于上面所述的時候，如果出現(xiàn)以下幾種情況，就不應(yīng)當合并關(guān)鍵點或生成實體了：模型中存在一些已知

14、的幾何圖元并且在轉(zhuǎn)換后要將其刪掉。模型中包含了一些已知沒有進行適當修整的表面。在合并之前，應(yīng)當在ANSYS中刪除這些表面。IGES模型是非常大的。在這種情況下，下面的方法是一個很好的策略，即在試圖合并關(guān)鍵點和生成實體之前不必激活這些選項而把模型輸入到ANSYS中去。模型包含一些不共享邊界的表面。在這種情況下，用戶可能希望分別對這些表面進行網(wǎng)格劃分。輸入的模型不是一個實體模型。注意：如果模型不能成功地輸入的話，使用GTOLER選項可能會有幫助。具體地說，設(shè)置大的因子值可以刪除模型的一些小的細節(jié)。相反，如果模型丟失了一些小的細節(jié)特征（但是重要的），使用小的因子值就可以恢復(fù)它們。大多數(shù)情況下，不推薦

15、使用GTOLER選項。FACETED選項比SMOOTH選項輸入IGES文件時需要更多的內(nèi)存，對于沒有干凈地輸入的模型或需要更多手工修復(fù)來生成的模型更是如此。下面是一些建議。1、輸入模型時打開自動合并和生成體的開關(guān)選項（缺省的條件）。2、模型需要手工清理時的一些指示包括進行合并時發(fā)生失敗，或ANSYS發(fā)出一些不合理的內(nèi)存要求。通常情況下，如果文件包含一些不必要（或無限制的）的圖元，則自動合并就會失敗或要求更多的內(nèi)存。用戶可以逐步進行拓撲修改以刪除那些圖元，然后繼續(xù)進行合并。否則必須：輸入文件時不必進行合并和體的生成。通過拓撲和幾何修整程序刪除不想要的圖元。合并模型。生成線和面以取代丟失的圖元。生

16、成體。3、如果ANSYS檢測到模型中包含有多個連接在一起的體，程序就會將生成體的開關(guān)關(guān)掉，而用戶必須自己生成這些體。產(chǎn)生輸入問題的一些原因CAD程序可能用一種不完全一致，帶有特殊格式的方式來定義圖元。CAD文件是用一種看起來正確但對有限元分析工具卻會引起問題（例如兩個面之間的間隙，重疊等）的方法生成的。CAD文件可能包含難以進行網(wǎng)格劃分的物理細節(jié)，例如“細長”面。使用幾何簡化工具幾何簡化工具用來消除不成比例的小幾何圖元（如很小的線或環(huán)）、額外特征或面的某一方向比例失調(diào)（細長面）。這些圖元在對模型劃分網(wǎng)格時會產(chǎn)生問題。當體已經(jīng)生成簡化工具才最有效。建議在簡化之前完成體創(chuàng)建的工作。警

17、告：用這些工具編輯圖元時會除去任何已添加的載荷和邊界條件。因此，應(yīng)當在添加載荷和邊界條件之前進行簡化模型的工作。ANSYS提供了繪出小的面，線和環(huán)的功能。許多這些細節(jié)特征可以用目視檢查模型的方法來發(fā)現(xiàn)。也可以通過先進行模型網(wǎng)格劃分然后檢查錯誤記錄和結(jié)果網(wǎng)格來確定這些問題。簡化工具只能在還未進行網(wǎng)格劃分的圖元上使用。如果想在網(wǎng)格劃分后還使用這些工具，必須先清理目標圖元的網(wǎng)格。.1目視檢查有問題的細節(jié)下面的插圖（圖6-1）顯示了多種可能在網(wǎng)格劃分時引起問題的細節(jié)結(jié)構(gòu)。圖61網(wǎng)格劃分問題圖6-2顯示了上面圖6-1中模型網(wǎng)格劃分的結(jié)果。請注意，從大單元到小單元的迅速過渡和網(wǎng)格的不規(guī)則性。

18、圖62 網(wǎng)格劃分結(jié)果.2對微小細節(jié)進行定位小的細節(jié)會導(dǎo)致很差的網(wǎng)格劃分結(jié)果。ANSYS有一組繪圖和列表命令來幫助定位這些細節(jié)結(jié)構(gòu)。每一個定位命令都有不同的選項設(shè)置，可用它們來定義“小”細節(jié)的組成。查閱ANSYS Commands Reference可得每個命令和它的選項的完整描述。定位微小的線：命令：SLSPLOTGUI ：Main MenuPreprocessor-Modeling-Simplify-Detect/Display-Small Lines定位微小的環(huán)：命令：SLPPLOTGUI ：Main MenuPreprocessor-Modeling-Simplify-De

19、tect/Display-Small Loops定位微小的面：命令：SARPLOTGUI ：Main MenuPreprocessor-Modeling-Simplify-Detect/Display-Small Areas下面的圖示例對不同的微小細節(jié)繪圖命令的輸出。圖6-3顯示了一個面，它在一個方向上過長。圖6-4顯示小線。圖6-5對一個剖面顯示了幾個微小的環(huán)。圖63 SARPLO命令的輸出圖64 SLSPLOT命令的輸出圖 65 SLPPLOT 命令輸出在將有問題的圖元定位后，就可以使用幾何簡化工具除去這些圖元。下面的章節(jié)概括了除去這些圖元的技術(shù)。.3合并線當可行時，應(yīng)該合并

20、短線形成更長的線。只有滿足下面條件時，兩條線才能合并在一起：它們彼此是相連接的。沒有其它的線連接在它們的公共點上。當用選擇列表工作時，命令自動確定可以合并在一起的線（只能有一條線連接在端點），形成可能的合并集，然后合并這些線。但是為了保持模型的規(guī)則性，建議一次只合并兩條線。將多條線合并成一條線：命令：LNMERGEGUI ：Main MenuPreprocessor-Modeling-Simplify-Toolkit-Merge Lines圖66的例子線合并操作的結(jié)果顯示了一個模型(a)線可以合并以形成一個簡單得多的模型。（b）對于這樣一個有規(guī)則形狀和面數(shù)有限的模型，可以使用LNMERGE，A

21、LL命令合并所有的線。但是，通常情況應(yīng)該“一次只合并兩條線”。圖66 線合并操作的結(jié)果.4合并相鄰的面當可行時，應(yīng)從模型中除去那些非常小的面。一種方法是把面與相鄰的面合并。這樣合并的面將保持規(guī)則形狀（一個面是另一個面的良好延伸）避免參數(shù)問題。如果合并的完成會導(dǎo)致高度不正常的參數(shù)該命令將會失敗。圖提供了一個保持四邊形形狀的簡化的例子。注意：當面含有內(nèi)環(huán)時（多連接面），不能進行面合并。注意：由于較差的面參數(shù)而導(dǎo)致的面合并失敗或網(wǎng)格劃分失敗可以通過刪除面并用ARFILL命令重新生成它這一方法來消除。合并相鄰的面：命令：ARMERGEGUI ：Main MenuPreprocessor-

22、Modeling-Simplify-Toolkit-Merge Areas圖67 合并面時保持一個規(guī)則形狀.5收縮線可以將一個被選定的線收縮到它的任意一個關(guān)鍵點上（關(guān)鍵點必須包含在所選的線內(nèi)）。對于消除多余的線，這是一個強有力的命令；但是它可能改變模型的幾何結(jié)構(gòu)，應(yīng)該小心使用。特別是，線和面的收縮不檢查圖元相交，應(yīng)避免任何導(dǎo)致圖元互相貫穿的收縮操作。收縮線到關(guān)鍵點上：命令：LNCOLLAPSEGUI ：Main MenuPreprocessor-Modeling-Simplify-Toolkit-Collapse Lines圖68的例子用LNCOLLAPSE命令顯示了消除一般微小

23、的線并使周圍的面變成更規(guī)則形狀的結(jié)果。圖只顯示了面周圍的一部分。圖68 LNCOLLAPSE命令的使用.6收縮面通過收縮面，可以改變模型的幾何結(jié)構(gòu)以刪除可能在網(wǎng)格劃分時引起問題的細節(jié)結(jié)構(gòu)。收縮一個面不同于合并面，ANSYS會將最小的線拉長延長到相鄰的面以填補收縮面所留下的空間。因此，除了參數(shù)改變外，收縮面也改變模型的形狀，以便完成去除不必要的細節(jié)這一工作。圖69顯示這一工作是如何進行的，詳細敘述了將一系列面壓縮成線。注：可以通過合并前面面上所留下的兩個面來進一步簡化這個模型（如圖d所示）。圖69 對模型進行了一系列的面收縮操作當收縮一個面時，必須先拾取這個面，然后拾取這個面將要收

24、縮到的線。根據(jù)經(jīng)驗，試著將一個面收縮到一個較長（相對于較短的而言）的線，同時避免收縮帶有很多線的面。有時在收縮面之前先收縮線比較有利。而且，面收縮命令不能對帶有內(nèi)環(huán)的面（多連接面）進行收縮。收縮一個面：命令：ARCOLLAPSEGUI ：Main MenuPreprocessor-Modeling-Simplify-Toolkit-Collapse Areas .7分割線可以往任何線上加一個附加的關(guān)鍵點，把這條線分割成兩條線，這兩條線以此新的關(guān)鍵點作為共同的端點。新的關(guān)鍵點將被賦以下一個可用的關(guān)鍵點號。這個工具最普遍的用法是定義一對可用來分割一個面的新關(guān)鍵點。分割一條線命令：LN

25、SPLITGUI ：Main MenuPreprocessor-Modeling-Simplify-Toolkit-Split Lines .8分割面可以通過選擇一對面內(nèi)的可生成平分線的關(guān)鍵點來分割一個面。線是兩個面內(nèi)已存在的關(guān)鍵點之間的最短距離。如果在面邊界線的合適位置上并不存在關(guān)鍵點，可以用LNSPLIT命令生成它們。注意：這個命令允許用戶生成一條落在面外邊的分割線，應(yīng)該避免生成這樣的線。下列情況時應(yīng)該考慮分割面。除去一個“細長面”。實際上，除掉細長面，還需執(zhí)行一些附加的步驟（這些步驟在本章后面“將命令組合起來”里有敘述）。把一個多邊形面簡化成一個四邊面（規(guī)則幾何形狀）。分割

26、面：命令：ARSPLITGUI ：Main MenuPreprocessor-Modeling-Simplify-Toolkit-Split Areas Removing Area Loops.9刪除面環(huán)可以通過刪除面環(huán)（例如孔）來簡化一個二維模型。必須選擇定義面環(huán)的那一組線。刪除一個面環(huán)：命令：ALPFILLGUI：Main MenuPreprocessor-Modeling-Simplify-Toolkit-Fill Loops Removing Cavities and Bosses.10刪除內(nèi)腔和凸臺在一個實體模型中，小內(nèi)腔（凹槽和通孔）和凸臺可能會引起網(wǎng)格

27、劃分時出現(xiàn)問題。用一個簡單的操作，就可以從模型中把它們刪除掉并包括所有附著其上的面。在一個細節(jié)結(jié)構(gòu)被刪除之前，必須選定所有和它相聯(lián)系的面，而且面的選擇順序是很重要的。但是，如果凸臺或內(nèi)腔連接在某一個面上，那個面就必須是選擇列表中最后一個選定的面。如果被連接的面不是選擇列表中最后一個面，那么這個命令就可能會使幾何模型發(fā)生畸變。注意：如果命令的結(jié)果引起模型過大的畸變或無效的模型表示，ANSYS會忽略這個命令。刪除一個內(nèi)腔或通孔：命令：VCVFILLGUI ：Main MenuPreprocessor-Modeling-Simplify-Toolkit-Fill Cavity刪除一個凸臺命令：VCV

28、FILLGUI ：Main MenuPreprocessor-Modeling-Simplify-Toolkit-Remove Boss.11將命令組合起來修正或簡化一個模型的幾何結(jié)構(gòu)時，通常需要組合使用一些不同的幾何修改工具或簡化工具。圖612（a）所示的例子詳細地敘述了從一個面中除去一個“細長面”的步驟，這個細長面在網(wǎng)格劃分時會引起困難。刪除細長面的程序包括下面的幾步：1、通過分割線在面中生成兩個關(guān)鍵點（b）。2、在兩個新的關(guān)鍵點處通過分割原始面生成一個新的只包含細長的面（c）3、將細長面收縮到一條線上（d）。4、將細長面中剩余的線收縮到一個關(guān)鍵點上（e）。5、將左邊較低的那

29、條線收縮到一個關(guān)鍵點上（f）以創(chuàng)建一個四邊形的面（g）。這只是一個如何將簡化命令在一起使用的例子。在FACETED模式下建模如果不能用SMOOTH選項可用的建模工具不能修復(fù)模型的缺陷，可以嘗試用FACETED選項修復(fù)模型。下面幾節(jié)描述用FACETED模式修復(fù)模型如何執(zhí)行。.1修改拓撲結(jié)構(gòu)通過菜單途徑MenuPreprocessor-Modeling-Topo Repair可以訪問拓撲修改工具。通過把相鄰圖元縫合在一起的方法，可以使用這些工具在模型中修改小的間隙。開口邊界或線段必須合并到附近的面上以生成一個封閉的體。當拓撲修理工具激活時其他幾何模型工具都不可用。輸入模

30、型的很多問題都可以用拓撲工具修理。圖610 用VCVFILL命令刪除兩個通孔圖611 用VCVFILL命令刪除一個凸臺圖612移動一個特征.1.1設(shè)置間隙繪圖和列表的選項在對模型中的間隙定位之前，應(yīng)當先設(shè)置繪圖和列表工具的選項?？梢酝ㄟ^下面的命令設(shè)置選項：命令：GAPOPTGUI ：Main MenuPreprocessor-Modeling-Topo RepairPreferences這里有兩個選項要進行設(shè)置：TOLER這個選項為GAPPLOT，GAPLIST，GAPMERGE等命令設(shè)置合并的公差因子。OESELE這個選項設(shè)置被列表和繪圖命令所顯示的開口邊界（間隙）的類型。參見

31、ANSYS Commands Reference對GAPOPT命令及其選項的設(shè)置。.1.2發(fā)現(xiàn)間隙用以下方法，可以找出模型中的間隙，通過表格形式將它們列出或用繪線圖的方式把它們顯示出。使用列表功能列出在當前公差設(shè)置下可以被合并的開口邊界（間隙）。命令：GAPLISTGUI ：Main MenuPreprocessor-Modeling-Topo Repair-Lst Model Gaps-Open edges列出所有的閉合邊界：命令：GAPLISTGUI ：Main MenuPreprocessor-Modeling-Topo Repair-Lst Model Gaps-Clos

32、ed edges使用繪圖功能可以使用繪圖功能對開口和閉合邊界進行定位。而且還可以區(qū)別在當前合并公差下可以閉合的邊界及不能閉合的邊界。下面解釋不同的顏色在這個繪圖命令中的用法和它們的意義：藍閉合邊界。紅開口邊界，如果在當前GAPOPT公差設(shè)置下（注意GAPOPT公差必須單獨設(shè)置）發(fā)出GAPMERGE命令后，它仍然保持開口狀態(tài)。黃開口邊界，如果在當前GAPOPT公差設(shè)置之下（注意GAPOPT公差必須單獨設(shè)置）發(fā)出GAPMERGE命令之后，它將閉合?？梢允褂美L圖命令進行下面的工作。畫出所有的在當前公差設(shè)置之下能被合并的開口邊界：命令：GAPPLOTGUI ：Main MenuPreprocessor

33、-Modeling-Topo Repair-Plt Model Gaps-Open Edges畫出所有的閉合邊界：命令：GAPPLOTGUI：Main MenuPreprocessor-Modeling-Topo Repair-Plt Model Gaps-Closed Edges不管公差設(shè)置大小，畫出所有的開口邊界和閉合邊界。命令：GAPPLOTGUI ：Main MenuPreprocessor-Modeling-Topo Repair-Plt Model Gaps-Opn & Closed開口和閉口繪圖顯示間隙（見圖613），表現(xiàn)為深色的線（圖上為紅色）。這些間隙十分狹窄并且以這種縮放水

34、平表現(xiàn)為線。圖613 張開和閉合的圖示.1.3刪除幾何圖元在拓撲修改菜單中還包括有刪除關(guān)鍵點、線和面的功能?？梢允褂脛h除功能完成下面的工作。刪除不與線相連接的關(guān)鍵點：命令：KDELEGUI：Main MenuPreprocessor-Modeling-Topo RepairDeleteKeypoints刪除不與面相連接的線：命令：LDELEGUI：Main MenuPreprocessor-Modeling-Topo RepairDeleteLines Only刪除不與面相接連的線和所有只與此線相連接的關(guān)鍵點：命令：LDELEGUI ：Main MenuPreprocessor-

35、Modeling-Topo RepairDeleteLines and Below刪除面：命令：ADELEGUI：Main MenuPreprocessor-Modeling-Topo RepairDeleteAreas Only刪除面和所有與此面相聯(lián)系的線和關(guān)鍵點（不包括與其它面共享的）：命令：ADELEGUI ：Main MenuPreprocessor-Modeling-Topo RepairDeleteAreas and Below.1.4合并間隙有兩種方法合并間隙：手工（指定一個公差）和自動（使用迭代合并工具）。對于大多數(shù)的模型，應(yīng)當使用自動的方法。無論使用哪一種方法，

36、都要先保存數(shù)據(jù)庫，這樣如果得到一個不想要的結(jié)果時，可以將合并操作取消。使用自動合并功能自動迭代合并工具試圖合并所有的間隙，它從最低的公差（缺省為1）開始，逐漸增加并通過每一個公差等級直到最大（缺省值為10）。如果此項操作得到了所不希望的結(jié)果，那么事先保存數(shù)據(jù)庫可以“取消”自動合并的操作。在盡可能低的公差水平下自動合并所有的間隙：命令：GAPMERGEGUI ：Main MenuPreprocessor-Modeling-Topo Repair-Mrg Model Gaps-Iterative使用手工合并功能如果希望使用手工合并功能，那應(yīng)使用盡可能低的公差設(shè)置來合并間隙。使用過高的公差值可能會導(dǎo)

37、致曲面畸變。再一次重申，在每一次手工合并操作之前先保存一下數(shù)據(jù)庫是好習慣。這可以取消合并的結(jié)果。在合并之前，應(yīng)確信已經(jīng)通過GAPOPT命令（Main MenuPreprocessor- Modeling-Topo RepairPreferences）設(shè)置了公差。在所設(shè)置的公差值下合并間隙：命令：GAPMERGEGUI ：Main MenuPreprocessor-Modeling-Topo Repair-Mrg Model Gaps-By Tolerance如果不能將所有的間隙都合并掉該怎么辦？有時候不能把模型中的所有間隙都合并掉。這種情況下，應(yīng)當從拓撲修改工具退出，然后使用建模工具來修改剩下

38、的間隙。退出拓撲修改當已經(jīng)合并完所有想要修改的間隙后（或發(fā)現(xiàn)有些間隙不能在這一步中合并掉），就可以從拓撲修改中退出了。退出后，就不能再回到拓撲修改菜單或發(fā)出GAPMERGE命令，除非把模型通過FACETED IGES轉(zhuǎn)換器再重輸一遍，或從以前保存的模型中再恢復(fù)這個模型。退出拓撲修改：命令：GAPFINISHGUI ：Main MenuPreprocessor-Modeling-Topo RepairFinish.2修復(fù)不完全的圖元ANSYS提供了大量工具來修復(fù)輸入的幾何模型。用幾何模型修理工具填充大的間隙（太大或模糊不能自動合并）。完成這些需要創(chuàng)建線完成連續(xù)的邊界并在這些邊界內(nèi)創(chuàng)

39、建面。還可以從相鄰圖元分離不必要的線或面。如果拓撲修理合并操作不能完成所有的邊界需要用到這些工具。完成一個體需要如下步驟：1 發(fā)現(xiàn)模型中的孔及不完全的邊界（間隙）。2 逼近丟失的幾何圖元。3 用完全的面創(chuàng)建體。.2.1發(fā)現(xiàn)不完全的邊界使用下面的方法來定位不完全的邊界。列出開口邊界：命令：GAPLISTGUI：Main MenuPreprocessor-Modeling-Geom Repair-Lst Model Gaps-Open edges列出所有的閉合邊界：命令：GAPLISTGUI：Main MenuPreprocessor-Modeling-Geom Repair-Lst

40、 Model Gaps-Closed edges畫出所有的開口邊界（開口的邊界用紅色繪出）：命令：GAPPLOTGUI：Main MenuPreprocessor-Modeling-Geom Repair-Plt Model Gaps- Open Edges畫出所有的閉合邊界（閉合邊界用藍色繪出）：命令：GAPPLOTGUI：Main MenuPreprocessor-Modeling-Geom Repair-Plt Model Gaps-Closed Edges畫出所有的開口邊界（紅）和閉合邊界（藍）：命令：GAPPLOTGUI：Main MenuPreprocessor-Modeling-

41、Geom Repair-Plt Model Gaps-Opn & Closed.2.2完成邊界將不完全的邊界定位后，就可以生成線或完成環(huán)來生成邊界。可以通過在已存在的關(guān)鍵之間生成線來做到這一點。（不能在空間中生成關(guān)鍵點。）在兩個關(guān)鍵點之間生成線：命令：LNFILLGUI：Main MenuPreprocessor-Modeling-Geom RepairFill Lines圖614 開口邊界圖614顯示了一個簡單的開口邊界，它可以通過使用LNFILL命令和選擇兩個已設(shè)計好的關(guān)鍵點來閉合。.2.3完成面當已經(jīng)完成了一個邊界后，就可以生成那個邊界的最小的面。用戶不必選取

42、一組完成的線來定義邊界；如果它們存在，ANSYS會自動找出這些連續(xù)線。如果邊界中的任意一條線是同時屬于一個以上的面，那么這個命令就會失敗。而且，如果這個命令應(yīng)用在多連接面（帶有內(nèi)環(huán)的面）上也會發(fā)生失敗。從一組線中創(chuàng)建一個面：命令：ARFILLGUI ：Main MenuPreprocessor-Modeling-Geom RepairFill Areas.2.4分離非拓撲圖元非拓撲線是一些連接在某一個面上的線，但它們沒有用處，且如果它們存在就會在生成體時引起問題。圖615 依附于面上的非拓撲線從面上分離出一個非拓撲線命令：LNDETACHGUI ：Main MenuPreproc

43、essor-Modeling-Geom RepairDetach Lines刪除一個非拓撲線命令：LDELEGUI ：Main MenuPreprocessor-Modeling-DeleteLines Only刪除一個非拓撲線并同時刪除所有屬于這個線上的關(guān)鍵點：命令：LDELEGUI：Main MenuPreprocessor-Modeling-DeleteLines and Below同非拓撲線相似，非拓撲面必須從他們相鄰的面上分離出來然后再刪掉。圖616 一個非拓撲面分離一個非拓撲面命令：ARDETACHGUI :Main MenuPreprocessor-Modeling-Geomet

44、ry RepairDetach Areas刪除一個非拓撲面命令：ADELEGUI ：Main MenuPreprocessor-Modeling-DeleteAreas Only刪除一個已分離出來的非拓撲面和屬于這個面的線和關(guān)鍵點（不包括與其它面共享的）命令：ADELEGUI ：Main MenuPreprocessor-Modeling-DeleteAreas and Below 第六章 單元的生和死何為單元的生和死？如果模型中加入（或刪除）材料，模型中相應(yīng)的單元就“存在”（或消亡）。單元生死選項就用于在這種情況下殺死或重新激活選擇的單元。（可用的單元類型在表61中列出。）本選項主要用于鉆孔

45、（如開礦和挖通道等），建筑物施工過程（如橋的建筑過程），順序組裝（如分層的計算機芯片組裝）和另外一些用戶可以根據(jù)單元位置來方便的激活和不激活它們的一些應(yīng)用中。單元生死功能只適用于ANSYS/Multiphysics，ANSYS/Mechanical和ANSYS/Structural產(chǎn)品。Table 6-1 Elements with birth and death capability LINK1 SURF19 SHELL41 SOLID64 PLANE83 SHELL143PLANE2 PIPE20 PLANE42 SOLID65 SOLID87 SURF151 BEAM3 MASS21 S

46、HELL43 PLANE67 SOLID90 SURF152 BEAM4 SURF22 BEAM44 LINK68 SOLID92 SURF153 SOLID5 BEAM23 SOLID45 SOLID69 SHELL93 SURF154 LINK8 BEAM24 PLANE53 SOLID70 SOLID95 SHELL157 LINK10 PLANE25 BEAM54 MASS71 SOLID96 TARGE169 LINK11 MATRIX27 PLANE55 SOLID72 SOLID97 TARGE170 PLANE13 LINK31 SHELL57 SOLID73 SOLID98

47、CONTA171 COMBIN14 LINK32 PIPE59 PLANE75 SHELL99 CONTA172 PIPE16 LINK33 PIPE60 PLANE77 PLANE121 CONTA173 PIPE17 LINK34 SOLID62 PLANE78 SOLID122 CONTA174 PIPE18 PLANE35 SHELL63 PLANE82 SOLID123 在一些情況下，單元的生死狀態(tài)可以根據(jù)ANSYS的計算數(shù)值決定，如溫度，應(yīng)力，應(yīng)變等?？梢杂肊TABLE命令（Main MenuGeneral PostprocElement TableDefine Table）和ES

48、EL命令（Utility MenuSelectEntities）來確定選擇的單元的相關(guān)數(shù)據(jù)，也可以改變單元的狀態(tài)（溶和，固結(jié)，俘獲等）。本過程對于由相變引起的模型效應(yīng)（如焊接過程中原不生效的熔融材料變?yōu)樯У哪Ｐ腕w的一部分），失效擴展和另外一些分析過程中的單元變化是有效的。單元生死是如何工作的？要激活“單元死”的效果，ANSYS程序并不是將“殺死”的單元從模型中刪除，而是將其剛度（或傳導(dǎo)，或其他分析特性）矩陣乘以一個很小的因子ESTIF。因子缺省值為1.0E-6，可以賦為其他數(shù)值（詳見“施加載荷并求解”一章）。死單元的單元載荷將為0，從而不對載荷向量生效（但仍然在單元載荷的列表中出現(xiàn)）。同樣，

49、死單元的質(zhì)量，阻尼，比熱和其他類似效果也設(shè)為0值。 死單元的質(zhì)量和能量將不包括在模型求解結(jié)果中。單元的應(yīng)變在“殺死”的同時也將設(shè)為0。與上面的過程相似，如果單元“出生”，并不是將其加到模型中，而是重新激活它們。用戶必須在PREP7 中生成所有單元，包括后面要被激活的單元。在求解器中不能生成新的單元。要“加入”一個單元，先殺死它，然后在合適的載荷步中重新激活它。當一個單元被重新激活時，其剛度，質(zhì)量，單元載荷等將恢復(fù)其原始的數(shù)值。重新激活的單元沒有應(yīng)變記錄（也無熱量存儲等）。但是，初應(yīng)變以實參形式輸入（如LINK1 單元）的不為單元生死選項所影響。而且，除非是打開了大變形選項NLGEOM,ON,一

50、些單元類型將以它們以前的幾何特性恢復(fù)（大變形效果有時用來得到合理的結(jié)果）。單元在被激活后第一個求解過程中同樣可以有熱應(yīng)變（等于a*(T-TREF),如果其承受熱量體載荷。如何使用單元生死特性可以在大多數(shù)靜態(tài)和非線性瞬態(tài)分析中使用單元生死，其基本過程與相應(yīng)的分析過程是一致的。對于其他分析來說，這一過程主要包括以下三步： 建模 施加載荷并求解 查看結(jié)果修改基本分析步驟如下以包括單元生死特征：建模：在PREP7 中，生成所有單元，包括那些只有在以后載荷步中才激活的單元。在PREP7外不能生成新的單元。施加載荷并求解：在SOLUTION中完成以下操作： 定義第一個載荷步：在第一個載荷步中，用戶必須選擇

51、分析類型和所有的分析選項。用下列方法指定分析類型：Command: ANTYPEGUI: Main MenuSolution-Analysis Type-New Analysis在結(jié)構(gòu)分析中，大變形效果應(yīng)打開。用下列命令設(shè)置該選項：Command: NLGEOM,ONGUI: Main MenuSolutionAnalysis Options對于所有單元生死應(yīng)用，在第一個載荷步中應(yīng)設(shè)置牛頓拉夫森選項，因為程序不能預(yù)知EKILL命令出現(xiàn)在后面的載荷步中。用下列命令完成該操作：Command: NROPTGUI: Main MenuSolutionAnalysis Options殺死EKILL 所

52、有要加入到后續(xù)載荷步中的單元，用下列命令：Command: EKILLGUI: Main MenuSolution-Load Step Opts-OtherKill Elements單元在載荷步的第一個子步被殺死（或激活），然后在整個載荷步中保持該狀態(tài)。要注意保證使用缺省的矩陣縮減因子不會引起一些問題。有些情況下要考慮用嚴格的縮減因子。用下列方法指定縮減因子數(shù)值：Command: ESTIFGUI: Main MenuSolutionOtherStiffnessMult不與任何激活的單元相連的結(jié)點將“漂移”，或具有浮動的自由度數(shù)值。在一些情況下，用戶可能想約束不被激活的自由度D,CP等以減少要

53、求解的方程的數(shù)目，并防止出現(xiàn)位置錯誤。約束非激活自由度，在重新激活的單元要有特定的（或溫度等）時很有影響，因為在重新激活單元時要刪除這些人為的約束。同時要刪除非激活自由度的結(jié)點載荷（也就是不與任意激活的單元相連的結(jié)點）。同樣，用戶必須在重新激活在自由度上施加新的結(jié)點載荷。下面是第一個載荷步中命令輸入示例：!第一個載荷步TIME,. !設(shè)定時間值（靜力分析選項）NLGEOM,ON !打開大位移效果NROPT,FULL !設(shè)定牛頓拉夫森選項ESTIF,. !設(shè)定非缺省縮減因子（可選）ESEL,. !選擇在本載荷步中將不激活的單元EKILL,. !不激活選擇的單元ESEL,S,LIVE !選擇所有活動單元NSLE,S !選擇所有活動結(jié)點NSEL,INVE !選擇所有非活動結(jié)點（不與活動單 元相連的結(jié)點）D,ALL,ALL,0 !約束所有不活動的結(jié)點自由度（可 選）NSEL,ALL !選擇所有結(jié)點ESEL,ALL !選擇所有單元D,. !施加合適的約束F,. !施加合適的活動結(jié)點自由度載荷SF,. !施加合適的單元載荷B