第二章幾何建模(Geometry)1.Geometry概述

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Patran幾何建模目的

有限元網格劃分材料、單元特性定義邊界條件、載荷施加

▲一般的流程◆從CAD讀入，不作任何處理◆從CAD讀入，在Patran中幾何編輯◆直接在Patran中創建!!!幾何建模不是Patran目的▲幾何分類及描述任何幾何在Patran中都由Point、Curve、Surface、Solid構成

▲▲點

0維幾何，用X,Y,Z三坐標描述，缺省藍綠色（cyan）▲▲曲線

Patran中分為：簡單曲線（ASMCurve）和復雜曲線（ChainedCurve）簡單曲線：由兩端點P1，P2及參數坐標ξ(0~1)描述。缺省黃色((Yellow)

ξ=0起點參數，ξ=1終點參數復雜曲線:多條簡單曲線合并而成，可封閉，可不封閉，顯示為紫紅色

▲▲曲面Patran中分為：簡單或參數曲面(ParametricSurface或simpleSurface)

復雜曲面(GeneralSurface或TrimmedSurface)簡單曲面:3邊或4邊的空間曲面可用P1,P2,P3,P4四頂點坐標及ξ1、ξ2二參數坐標描述可增加顯示線(displayline)顯示曲面內部曲率變化顯示為綠色(Green)

簡單曲面可以用IsoMesh(mapped)或Paver劃分器劃分網格復雜曲面：任意形狀封閉外邊界和任意多任意形狀封閉內邊界一般內外封閉曲線都是復雜曲線任何曲面都可用復雜曲面表示超過4條邊的曲面一定為復雜曲面顯示為洋紅色(Magenda)

復雜曲面只能用Paver劃分器劃分網格▲▲實體Patran中分為：簡單實體（ParametricSolid)B-rep實體(BoundaryrepresentationSolid）簡單實體：只能是四面體,五面體或六面體可用P1~P8八個頂點可用ξ1,ξ2,ξ3三參數表示顯示為藍色（Blue）

簡單實體可用IsoMesh(mapped)

網格劃分器將實體劃分為六面體、五面體單元；也可以Tet網格劃分器將實體劃分為四面體單元B-rep實體：由邊界面描述的實體，可表任何實體

CAD軟件讀入的模型，都屬B-rep實體顯示為白色（White）B-rep實體只能以Tet網格劃分器將實體劃分為四面體單元▲▲平面、向量

平面：由面內的點和法向定義向量：由大小、方向、原點定義用途：建立幾何▲幾何拓撲描述■體(Body)由面(Face)構成Face由邊(Edge)構成邊由頂點(Vertex)構成■上級拓撲存在，其子拓撲已存在2.讀入幾何模型

(1)File=>Import(2)選source(3)指定ImportFile(4)指定輸入選項(4)點Apply■步驟：（6）CAD幾何統計確定直接從CAD讀幾何模型時產生的中性文本文件MSC/ARIES幾何模型通過該格式訪問IGES標準可讀入，也可輸出幾何bdf

文件,Nastran標準輸入文件，也可在MenuBar中Analysis輸入可合并Patran數據庫,自動處理重復名稱、編號可進行參數設置SolidWork幾何可讀入■Patran讀入文件類型在Patran讀模型時,隱去(Suppress)分析中不必要的CAD細節3.創建、編輯幾何Create(創建)Delete(刪除)Edit(編輯)Show(顯示)Transform(變換)Verify(檢驗)Associate(相關)Disassociate(刪相關)Renumber(重編號)Point(點)Curve(線)Surface(曲面)Solid(體)Coord(坐標系)Plane(平面)Vector(矢量)▲

點(Point)■建立點(Create/Point)方法說明XYZ根據[X，Y，Z]創建點，可在Databox中用鼠標拾起，或在屏幕上捕捉Interpolate按均勻或等比方式在二點間產生N個點ArcCenter在曲率中心創建點Extract在曲線或邊指定位置創建點。如：ξ=0.5點為中點，ξ=0.333為三等分點Intersect在二線或邊交點處，創建點Offset給定偏置位移，創建點Pierce創建線與面交點Project點投影到線、面、體上創建點■顯示點(Show/Point)方法說明Location顯示點在坐標系中坐標值Distance顯示二點間距離Node顯示與該點相關結點

■Transform/Point(變換點)方法輸入參數說明Translate一個矢量根據給定矢量平移或拷貝點Rotate轉軸及轉角給定轉軸及轉角，轉動或拷貝點Scale坐標系及縮放因子在指定坐標系，放大或收縮點位置Mirror鏡面根據指定鏡面，產生點鏡面映射Mcoord二個坐標系坐標值不變，參考坐標系由1變為2。在將模型裝配對準時有用Pivot三個點：其中一個為原點，其它二點用來確定轉角及方向根據三個點所定義的轉軸和轉角，轉動一個點Position三個原始點,三個目標點

Vsum二個原點及對應的二組XYZ方向上的縮放因子新坐標點是對原點在XYZ方向縮放后的坐標Mscale參考坐標系，XYZ縮放因子移動矢量，旋轉變換矩陣新點是移動，縮放，旋轉變換共同作用結果注：變換操作對所有幾何一樣■硬點、硬線（Associate/Disassociate)硬點:指網格劃分中必須為有限元結點的幾何點

硬線:指網格劃分時必須處在有限單元邊界上的幾何線作用：(1)處理不同模型間連接(2)施加邊界條件(3)定義物理特性操作:Associate

將Point定義為Surface或Curve的硬點將Curve定義為Surface的硬線

Disassociate

將定義的硬點、硬線還原成一般的點或線示例注：網格劃分中,僅Paver劃分器能識別硬點、硬線▲

線(Curve)任何線曲線面或體的邊二點定義曲線曲線上一段二面交線■線的SelectMenu方法說明類型Point由二、三或四點產生直線、二次曲線或三次曲線簡單曲線Arc3Point產生過三點的圓弧簡單曲線Chain由一組首尾相連曲線產生復合線(ChainedCurve)；可封閉或不封閉；AutoChain功能，自動查找并顯示可行的下一曲線復雜曲線Conic由二端點及焦點，產生拋物線，雙曲線或橢圓線簡單曲線Extract提取面的邊，或在曲面或面某參數位置產生曲線簡單曲線Fillet二線間產生倒角圓弧簡單曲線Intersect兩曲面交線簡單曲線Fit用參數化最小二乘法，產生擬合曲線簡單曲線Manifold過面上二點或多點產生面內曲線簡單曲線Normal產生一條曲線與點間的距離最短的直線簡單曲線Project按給定投影方向，將線向面上投影簡單曲線Pwl由一組點產生分段折線簡單曲線Spline由一組點產生樣條曲線（LoftSpline或B-Spline）二端切線方向可指定簡單曲線TangentCurve二曲線公切線簡單曲線TangentPoint從點向曲線作切線簡單曲線XYZ輸入起點，對應矢量，產生線簡單曲線Involute產生漸開線，形成齒廓曲線有用Revolve由點，回轉軸和轉角創建園弧平面曲線產生：都須輸入“ConstructionPlaneList”，即曲線所在平面2dNormal在平面內作一條垂線2dCircle在平面內畫一個園2dArcAngles在平面內，根據園心，半徑，起始角，終止角創建一條園弧2dArc2angles在平面內，根據指定的半徑或園心，在二點間作一園弧2dArc3point在三點間創建一圓弧■線產生方法方式說明Break打斷曲線或邊，可通過參數或點來定斷開位置Blend把二條或多條曲線(或邊)合并成一條曲線；新曲線一階導數連續,不會與原曲線一致Disassemble把(Chained曲線分解成一組簡單曲線Extend延長曲線Merge把多條曲線(邊)合成一條;新曲線在指定公差內與原曲線一致Refit將曲線轉換成相互連續的分段三次曲線Reverse改變曲線參數方向Trim修剪曲線到指定位置■Edit/Curve示例方式說明Attribute顯示曲線幾何類型，長度和起始點等Arc顯示有關圓弧信息Angles顯示二線間夾角LengthRange顯示長度在指定范圍的部分特性，并求長度和Node顯示曲線(或邊)上所有硬點■Show/Curve示例▲

面(Surface)■面的SelectMenu任何面曲面體表面二條線定面方法說明Curve過2，3或4個點產生一次，二次或三次曲面Composite將多個曲面合并成一大復雜曲面Decompose將復雜曲面重構成由三角形，四邊形曲面組成的簡單曲面Edge由3條或4條封閉曲線，生成三角形或四邊形曲面Extract提取實體表面，或按一定參數提取實體內某一面Fillet二個面間產生倒角面Match當二面交接處有裂紋時，用match消除間隙，以保證連接協調Ruled二曲線間產生有理面Trimmed指定母面上一外邊界，或一外邊界和多條內邊界，創建trimmed面Vertex過3或4個頂點創建面(或在母面上創建面)XYZ指定原點及一矢量，創建矩形面Extrude曲線(或邊)沿指定方向拉伸出一面，拉伸時可進行縮放和轉動Glide基線(basecurve)沿路徑(directioncurve)滑動，形成曲面Normal曲線(或邊)沿法向偏置產生曲面Revolve曲線繞軸旋轉產生曲面■面產生法示例■Edit/Surface方法說明Break曲面按某方式（如曲線，參數位置等）分割成多個小曲面Blend合并多個曲面為一個，且邊界一階導數連續Disassemble把TrimmedSurface打散，分解成簡單曲面EdgeMatch消除相鄰曲面間縫隙，使協調一致Refit將復雜曲面，用簡單三次曲面（ParametricCubes）替換，新曲面在指定公差內與原始面一致Reverse將曲面及其相應單元反向Sew自動縫補曲面，即自動執行Edit/Point/Equivalence和Edit/Surface/EdgeMatch示例■■▲

體(Solid)■方式說明Surface根據2個，3個或4個簡單面建1次，2次或3次簡單實體B-Rep根據一組協調封閉曲面生成B-Rep實體Decompose指定實體內一些頂點位置，分解實體Face指定5~6個封閉邊界面創建簡單實體Vertex指定頂點建實體Xyz根據一矢量原點及一個矢量，建長方體Extrude將曲面沿矢量方向拉伸成實體注:：TrimmedSurface不能拉伸成-Rep實體Glide由基準曲面（BaseSurface）沿1或2條路徑（DirectorCurve）滑動，產生一個實體。注：TrimmedSurface不能作為基準曲面。Normal將曲面沿法向偏置一段距離，形成實體Revolve將曲面繞坐標軸轉一角度，產生實體示例■方式說明Break將簡單實體按某方式分割成多個簡單體Blend將多個簡單實體合并成一個，且新實體在邊界一階導數連續Disassemble將B-rep實體分解成一組簡單實體Refit將復雜體轉化成由相互連續的三次曲面描述的幾何體Reverse改變幾何體三參數方向▲坐標系(Coord)■坐標系類型

三坐標分量均用1，2，3表示方式說明3Point過三個點，即：原點（origin），3軸方向上某點和1-3平面內一點，建坐標系Axis過三個點，即：原點（origin），1軸方某點和2軸點，建坐標系Euler過原點，繞某參考坐標系三個轉角，建坐標系Normal曲面及曲面上點，定義坐標系,軸3與曲面法向一致，軸1與曲面ξ方向一致■坐標系建立

示例▲平面(Plane)過三點確定平面坐標系1-2,2-3,1-3面缺省坐標系1-2面過矢量原點，垂直于該矢量的平面方式說明VectorNormal過一矢量定義平面(過原點，垂直該矢量)CurveNormal過曲線及曲線上一點定義平面(過該點，垂直于曲線切向)Interpolate輸入一曲線及插值標準(均勻,等比等)，一次性沿曲線產生多個平面LeastSquare入一組點，線或面，產生其最小二乘平面Offset建一平面的偏置平面■平面selectMenu■平面建立示例▲矢量(Vector)■矢量selectMenu過點及