用于钢结构桥梁局部计算的ANSA建模教程1

1 小小的梳理一下ansa建模的过程，这里说明一下我的例子是采用板单元模型。

2 用ansa软件建模前，我们要知道我们是要建实体模型还是板单元模型，我们常常都在CAD里把三维模型建好，那么CAD里，画板单元模型就是CAD里的这个三维模型由多个面组成；画实体模型就是CAD里的三维模型就是一个体或者多个体组成。

3 那么建模前的准备工作完成了，就可以打开ansa了，将准备的文件导入到ansa里。

首先说一下，ansa打开文件的方式，（1）   file——open：用来打开ansa文件（cdb文件）或者CAD文件（igs文件或者sat文件）；一次只能打开一个文件。（2）file——merge：一次可打开多个文件并组装。（3）file——input：打开一些有限元模型。

4 鼠标基本操作：

（1）点击鼠标中键，为确认。

（2）按住ctrl+左键或者按住ctrl+右键，均为旋转功能。

（3）按住ctrl+中键，为平移功能。

（4）滚动滚轮，为放大缩小功能。

5 文件导入后，如果你在界面看不到导入的模型，那么按键盘的F9或者F10，便可将模型全部显示于窗口中，初学可能常用的功能。

6 下图是一个桥梁主梁的局部模型，横桥向建立一半，纵桥向建立几个节段就可以，一般取三个节段就可，中间那个节段的受力情况基本就可以代表实际情况（圣维南原理）。一般情况下，每个节段都是相同的，可以CAD只建立一个节段然后进行复制即可，对我个人而言，我觉得CAD的三维操作很难用，我一般会选择在CAD只建立几个我需要的面，然后导进来我自己组装。图中模型包含了顶底板、横梁，倒L板，横梁上加劲，U肋，I肋，人洞加劲，腹板上也有加劲，吊耳等。

在进行下一步之前我建议先将各板件分类建立PID和MID，PID是我们对板件的分类，每建立一个PID，要有名称，板件厚度，单元类型以及使用的MID编号等，那么在一个PID上右键，选择 apply  ,则可以选择模型中的需要定义的板件，然后中键确认，便可赋予这些板件同一个PID，对所有的板件完成此项操作。同样的，MID是我们对材料的分类，通常我们只使用一种钢结构材料时，可整个模型只使用一个MID，填入材料特性，注意单位要保持一致。这样我们就赋予了这个板单元模型材料属性和厚度尺寸以及ansys使用时的单元类型等，每个PID可以右键选择只显示或者隐藏等功能，方便对几何模型的操作。

（赋予PID或者MID好像可以直接选择某个板件然后拖动PID到模型空间。太久没操作我也忘了，大家自己试吧）

同样的，也可用model browser  建立几个不同的part来方便建模，一般的简单模型这个建不建立都可，以后遇到繁琐的模型且熟悉了ansa可以建立几个不同的part来方便对模型的操作。选择一个空的part，点击上面的set part ，选择模型空间你需要的那部分结构，中键确认，即回到这个界面，再点击一下这个part的名字，中键确认（点击中键的时候鼠标放在模型空间，不然不成功），这个时候empty处就能看见你刚才选中的结构，说明这个part赋予成功。模型太复杂时分成几个part便于观察和操作。

7 对于我们导入的完整的模型，还是组装好的完整的模型，都是不能直接用来计算的，甚至说不能直接拿来画网格再计算。在划分网格之前还要对模型进行一系列操作，以达到这个模型内部各板件之间的关系和你看到的一样，为什么这么说呢，导入的面与面之间只是看起来挨着，但是模型里并不认为他们之间有联系，那么计算就相当于少了很多边界条件。那么这一步就是实现模型内部所有靠着、挨着、相交等关系都是真实的。

比如下图中，红色线表示自由边，意思是这条线只是一个面的边，和其他面既不共用也不相交；黄色边表示这条边是两个面共用的或者相交的线；蓝色线表示这条边是三个及以上个面共用的或者相交的线。那么很明显，这个倒L板下方的加劲肋与L板之间没有真正的相交，那就是不对的。对于刚导入的模型，几乎全是这种自由边（红线），我们需要按实际相接情况进行处理，让相交的地方相交，共用的地方共用。

实际操作如下：主要用到右侧菜单的两个命令，CONS的project，FACES板块的topo。project操作的意义是投影，就是让一个面的边在另一个面上生成投影线，别问为什么要这么做，是为了下一步操作。project操作过后，topo选中这里的所有线操作，便可实现共用或者相交关系。

具体操作为：点击project，选择一个面的边线，点击鼠标中键确认，再选择相交或者共用的面，点击鼠标中键确认，project操作完毕。点击topo，可框选该位置的所有线，点击鼠标中键确认，topo操作完毕。

就这俩命令完成模型所有边共用或者相交问题，当然由于模型板件非常多，不建议选中全部同时project和topo，极容易出乱，一般是一部分一部分的操作，因此这个操作是整个建模过程最费时间的，还要保证不漏掉各个位置。到此模型其实就处理完毕。（至于其他命令偶尔使用，可自行研究，文末我会给出一些我常用的命令操作，这些足以解决大部分的局部模型的模型处理部分，等熟练了，其他命令也很容易了解。）

8 上一步操作完成后就可以进入网格划分阶段，对于板单元来说，网格划分也非常简单，这里我只说我常用的三个命令，就足以解决整个模型的网格划分问题。分别是PERIMENTERS的length和num+，mesh generation  的free。

length是定义网格划分的边的尺寸大小。点击length，选择要定义网格尺寸的线，点击中键确定，填写尺寸，点击中键确定。一般是框选所有给个大的尺寸 ，再重新框选关心的部分范围给个中等尺寸，再选择需要细化的板件给个合适的小尺寸。那么全部的网格尺寸划分就基本完成，用num+命令可以局部调整划分的情况，左键点击线是增加线上划分的份数，右键点击线是减少线上划分的份数。最后采用free选中全部直接自由划分所有面的网格，当然你也可以采用别的网格划分方法，但是在我们一般的桥梁局部模型里，free这个自由划分命令完全够用了。全部网格生成后，仍可用num+命令去改善局部网格。如果发现整体网格并不好，也可重复操作length命令重新free划分网格即可覆盖之前的网格。

9 接下来就是检查我们的网格质量是否满足计算要求了， 点击如下图所示网格质量检查功能标识，在弹框内勾选jacobian，选择user，在弹出框选择corner，确认，然后把最右框的值改为0.001，确认，其实就是以格子两相邻边的角度来辨别质量不好的网格。那么规则就定义好了。

那么怎么查看不好的网格呢？ 在下方菜单栏点击 hidden  那个图标的显示模式，那么整个模型的网格就会呈现灰色和蓝色两种颜色，蓝色即就是质量差的网格。模型界面的左侧文字部分的off也会显示质量差的网格的数量，在off上右键选择只显示，就可以只查看那些网格不好的面，就可以很方便的进行局部调整，直至不出现蓝色网格。

那么怎么调整质量差的网格呢，那就用到前面说的num+命令，一般这个命令来 微调 网格足以改善差网格。改完后，off这一项就不存在了，然后显示全部模型，观察off是否也消失，如果off这一项未消失，说明刚才的修改虽然改善了刚才质量差的网格，但是造成别的位置出现差网格，那么重复上述操作直至在显示全部模型的情况下也没有蓝色网格，也就是没有off这一项，那么网格质量满足要求。

10 导出ansys计算使用的模型文件，file——output——ansys，即可得到cdb文件。到此ansa建模过程结束。

常用操作罗列部分如下：

（1）如下图，第一个表示只显示选择的实体，第二个表示显示与实体相邻的实体，第三个表示隐藏选择的实体，第四个表示只显示选择的实体（跟第一个一样，但是过程不一样，自己试了就知道），第五个表示显示所有，第六个表示只显示隐藏的实体，第七个表示将与显示的所有实体相邻的实体显示出来，第八个表示显示与选择的实体相邻的实体，比第二个范围更大。

（2）按住Ctrl和该命令，就可以查看这个命令的帮助文件。

（3）填充孔：faces——flange——simplify，选择孔的边线，然后中键确认即可。

（4）删除重复面：faces——RM dbl——same side——ok——ok。

（5）相交面的删除：hot points——intersect。

（6）faces——cut命令的用处：右键选择线，可以删除面里的线。左键选择两个点可以增加一条线。同样的，mesh的cut也有这个功能用于网格。

（7）删掉多余的某个节点：hot points——delete。

（8）合并线：curves——connect。

（9）将两个面合成成一个：faces——modify，选择交线。

（10）faces——plane cut：选择三个点，然后中键确定，就可以生成一个面。

（11）移动复制之类的命令如下图：里面还有旋转，镜像等功能。

（12）输出白底的图片：utilities——snapshot

最后要说的是还有很多命令大家可自己尝试，另外关于实体模型建模划分网格以及ansys如何用cdb文件计算等我会在后期发布文章。

补充一下：虽然ansa本身没有单位，ansys本身没有单位，但是自己一定要清楚自己建模和计算采用的一套单位体系，方便后续的计算和对结果的分析。这里关于建模中尺寸单位、质量单位、弹性模量单位、加速度单位等，一般我们常用下图这两种单位体系，直接给出，省的大家换算麻烦。

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