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ANSYS有限元分析：几何建模方法

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一、前言

复杂模型由 HyperMesh 直接生成，简单模型由 ANSYS 创建，本部分主要介绍 ANSYS 直接创建的简单模型。

通常，我们利用 ANSYS 创建一些规则简单的几何或网格，复杂的几何或网格利用 HyperMesh 处理更为方便。

HperMesh使用指南详见博客： HyperMesh 使用指南。

因此，该部分只介绍一些常见的规则的几何或网格的创建，如规则的六面体单元，梁单元等。

有限元模型的网格可以通过几何模型的切分生成。也可以通过，低维网格的拉伸，经镜像，阵列等操作生成。

几何与网格区分

Software

几何 / Geometry	网格 / Mesh
ANSYS	Keypoints，Lines，Areas，Volumns 分别对应几何点、线、面、体。	Node，Edge，Element 分别对应网格结点、边、单元。
Abaqus	Point，Wire，Face，Solid 分别对应几何点、线、面、体。	Node，Edge，Mesh face，Element 分别对应网格结点、边、网格面、单元。

在这里插入图片描述

ANSYS与Abaqus几何模型的创建

本系列博客以一法兰连接为例介绍 ANSYS 有限元分析流程，按照命令流下的标注的顺序，如命令流 No.1 ，输入到 ANSYS Command Prompt 中，便可顺利实现本系列博客涉及的有限元模型的创建。没有标注序号命令流或以英文字母为序号的命令流如命令流 No.A，则表示该命令流仅为解释某一功能而单独创建的实例。

法兰连接的有限元模型如下图所示，该有限元模型包括：法兰模型、垫片模型及栓杆模型。模型创建完成后需要建立各部件间的接触关系，诸如上下法兰间的接触、法兰与垫片间的接触，螺栓杆与垫片和法兰螺栓孔间的接触。随后，还需要设置边界条件、施加载荷及提交计算。最终，进行计算结果的后处理。这就完成了一个标准的 ANSYS 有限元分析流程。

在这里插入图片描述

法兰连接有限元模型(不含接触及边界条件)

该法兰连接有限元分析的完整命令流详见： ANSYS 有限元分析命令流实例。

FINISH                                ! 退出当前处理器
/CLEAR,ALL                            ! 清除所有
/PREP7                                ! 进人前处理器
*AFUN,RAD                             ! 指定角度单位为弧度(非必要步骤)
pi = ACOS(-1)                         ! 获取圆周率pi的数值(非必要步骤)
*AFUN,DEG                             ! 将角度单位切换为度(非必要步骤)


CSYS,0                                ! 激活总体直角坐标系统
xc = 500 $ yc = 0 $ zc = 0            ! 局部坐标系原点位置(相对应当前激活坐标系)
thxy = 0 $ thyz = 0 $ thzx = 90       ! 局部坐标轴旋转角度度(相对应当前激活坐标系)
LOCAL,15,0,xc,yc,zc,thxy,thyz,thzx    ! 创建局部直角坐标系15


CSYS,15                               ! 激活局部坐标系15
xc = 1000 $ yc = 0 $ zc = 0           ! 局部坐标系原点位置(相对应当前激活坐标系)
thxy = 0 $ thyz = 0 $ thzx = 0        ! 局部坐标轴旋转角度度(相对应当前激活坐标系)
CLOCAL,16,1,xc,yc,zc,thxy,thyz,thzx   ! 根据激活的局部坐标系15定义新的局部柱坐标系16

命令流 No.1