《ANSYS Workbench 15.0从入门到精通》试读：HTML 5很年轻，但是也很强大。HTML 5的第一份正式草案在2008年1月22日才公布，但如今不能用HTML 5实现的应用越来越少。读者应该好好地认识它，可以说它就是未来。

2.1 认识DesignModeler DesignModeler（本书将其简写为DM）是ANSYS Workbench 15.0集成的几何建模平台，DM类似于其他的CAD建模工具，不同的是它主要为FEM服务，因此具备了一些其他CAD软件不具备的功能，如Beam Modeling（梁模型）、Spot Welds（点焊设置）、Enclosure Operation（包围体操作）、Fill Operation（填充操作）等。 在进行基本建模操作之前，先来认识一下DM的基本操作。 2.1.1 进入DesignModeler 在ANSYS Workbench主界面的项目管理区中双击Geometry（几何体），即可进入DM，初次进入后会弹出如图2-1所示的DM操作界面。 在菜单栏中依次选择Units→需要的单位之后即可选择相应的单位制，如图2-2所示。 通常情况下可根据绘图需要选择Millimeter（毫米mm），同时选中Always use project unit（总采用项目单位）复选框，建模过程中单位不能再更改。 在DM中几何建模通常是由CAD几何体开始的，有如图2-3所示的两种方式。 图2-1 DM主界面 图2-2 选择单位 图2-3 进入DM建模方式  从外部活动的CAD系统（Pro/Engineer、SolidWorks等）中探测并导入当前的CAD文件，该导入方式为Plug-in模式（双向模式），具体方法为：在DM中选择菜单栏中的File（文件）→Attach to Active CAD Geometry命令（从活动的CAD系统中导入CAD几何体）。 当外部系统是开启时，则DM与CAD之间会存在关联性。  导入DM所支持的特定格式的几何体文件（Parasolid、SAT格式等），该导入方式为Reader模式（只读模式），具体方法为：在DM中选择菜单栏中的File（文件）→ Import External Geometry File命令（导入外部几何体文件）。 在ANSYS中不能通过DM中的几何体直接导入Simulation中。 导入几何体时输入的选项包括：几何体类型（实体、表面、全部）、简化几何体、校验/修复几何体等内容。其中简化几何体有几何体、拓扑两种方法。  几何体：如有可能，将NURBS几何体转换为解析的几何体。  拓扑：合并重叠的实体。 2.1.2 DesignModeler的操作界面 如图2-4所示为DM的典型操作界面，实际上它与当前流行的三维CAD软件类似，其操作方式也类似。DM操作界面包括菜单栏、工具栏、设计树、图形窗口、模式标签、参数列表等内容。 图2-4 DM操作界面 其中设计树提供了用户在设计时的设计步骤，将设计思路保留在设计树中，可方便用户的查阅与修改。参数列表提供的是建模时所用到的相关参数，通过相关参数的修改可以对模型进行控制。 1．菜单栏 如同其他CAD软件，DM的主要功能均集中在各项主菜单中，包括File（文件）、Create（造型）、Tools（工具）等内容。  File（文件）：该菜单包含了基本的文件操作命令，主要有文件的输入、输出、保存以及脚本的运行等命令。  Create（造型）：该菜单包含了创建3D图形和修改图形的工具命令（如拉伸、布尔运算、倒角等）。  Concept（概念）：该菜单包含了修改线和曲面体的工具。  Tools（工具）：该菜单包含整体建模、参数管理、定制用户程序等操作命令。  View（视图）：该菜单包含了用来修改显示设置的菜单命令。  Help（帮助）：利用该菜单，可以获取DM的相关帮助信息，在实际应用中随时可以调用。 2．工具栏 为了方便操作，DM将一些常见的功能以工具栏的形式组合在一起，放置在菜单栏的下方。常用的工具栏如图2-5所示。 图2-5 常用工具栏  文件操作工具栏：该工具栏包含了常用的DM应用命令，有新建、保存、输出等命令，方便用户操作。  图形选取过滤器工具栏：该工具栏主要用来控制图形的选取，包括点、线、面、体的选择等，方便在绘图时选取对象。  图形显示控制工具栏：该工具栏的命令可以用来激活鼠标视角的控制，通过对图形的放大、缩小、移动、全局等控制图形的显示效果。  平面/草图控制工具栏：该工具栏可以控制选择草图绘制的基准面，并可以定义草图名称。  几何建模工具栏：该工具栏的命令可以用于3D界面的各种运算，包括拉伸、旋转、扫描、蒙皮等操作，以生成3D几何体。 3．设计树 如同其他的3D设计软件，设计树区域中显示的内容与建模的逻辑相匹配，建模的整个过程可以显示在设计树的相关分支中，以方便查阅与修改。 4．模式标签 用来进行草图与模型间的切换。草图与模型是在不同的图形编辑环境下进行的。 5．参数列表 参数列表中显示的是绘图命令的详细信息，通过参数列表可以定义相应的尺寸值等内容。 6．图形窗口 用来显示图形的绘制结果，在图形窗口中可以直接预览图形的最终效果。 2.1.3 DesignModeler的鼠标操作 在DM建模中鼠标操作是必不可少的，通常用户用的均为三键鼠标，三键鼠标的功能如表2-1所示。 表2-1 DM中的鼠标操作方式 鼠标按键 配合应用 功能 左键 单击鼠标左键 选择几何体 Ctrl+单击左键 添加或移除选定的实体 按住左键+拖动光标 连续选择实体 中键 按住中键 自由旋转 Ctrl+按住中键 拖动实体 滚动 缩小/放大实体 右键 单击鼠标右键 弹出快捷菜单 按住鼠标右键框选 窗口框选缩放（快捷操作） 2.1.4 图形选取与控制 在建模时常会要求模型的起始位置位于某个面或者边上，因此需要选择该面或者边进行操作，这时就要求进行图形选取过滤操作。例如在图形选取过滤器工具栏中选择面，此时在选择操作时只能选择面。 图形选取过滤是通过图形选取过滤器工具栏实现的，通过激活一个选取过滤器可以控制特性选取，其按钮功能如图2-6所示。 为了更为方便地观察窗口中的视图，DM提供了图形显示控制工具栏来控制图形的显示，工具栏的各按钮命令如图2-7所示，使用时需要与鼠标配合。 图2-6 图形选取过滤器工具栏 图2-7 图形显示控制工具栏 2.1.5 DM几何体 在ANSYS Workbench中，DM几何体建模主要包含以下4个基本方面。  草图模式：包括创建二维几何体工具，这些二维几何体为3D几何体的创建和概念建模做准备。  3D几何体：将草图进行拉伸、旋转、表面建模等操作后得到的几何体。  几何体输入：直接导入商业化CAD模型进入DM并对其进行修补，使之适应有限元网格划分。  概念建模：用于创建和修补直线和表面实体，使之能应用于创建梁和壳体的有限元模型。 DM几何体建模方式将在下面的章节中逐一展开并介绍。 2.2 DesignModeler草图模式 DM草图是在平面上创建的，通常一个DM交互对话在全局直角坐标系原点中有三个默认的正交平面（XY，ZX，YZ）可以选为草图的绘制平面，还可以根据需要创建任意多的工作平面。草图的绘制过程大约分为两个步骤。 定义绘制草图的平面。除全局坐标系的三个默认的正交平面外，还可以根据需要定义原点和方位，或通过使用现有几何体做参照平面创建和放置新的草绘工作平面。 在所希望的平面上绘制或识别草图。 2.2.1 创建新平面 新平面（New Plane）的创建是通过单击“平面/草图控制”工具栏中的 （新平面）按钮来创建的。创建新平面后，树形目录中会显示新平面对象，如图2-8所示，此时即可在平面中绘制草图。 图2-8 创建新平面 在平面参数设置栏中，构建平面的6种类型如下。  From Plane：基于另一个已有平面创建平面。  From Face：从体的表面创建平面。  From Point and Edge：通过一点和一条直线的边界定义平面。  From Point and Normal：通过一点和一条边界方向的法线定义平面。  From Three Points：通过三点定义平面。  From Coordinates：通过键入距离原点的坐标和法线定义平面。 2.2.2 创建新草图 新草图（New Sketch）的创建是在激活平面上，通过单击“平面/草图控制”工具栏中的 （New Sketch）按钮来完成的。 新草图创建后放在树形目录中，且在相关平面的下方，如图2-9所示。 图2-9 创建新草图 2.2.3 草图模式 选择了新草图之后，单击工具箱下方的Sketching，即可进入到草图绘制界面，在草图模式中，工具箱中包括了一系列面板，如图2-10所示，图中给出了Draw（绘图）、Modify（修改）、Dimensions（尺寸）三个面板，Constraints（约束）及Settings（设置）面板没有给出。 （a）绘图面板 （b）修改面板 （c）尺寸面板 图2-10 草图工具相关面板 当创建或改变平面和草图时，单击“图形显示控制”工具栏中的 （Look At Face/Plane/ Sketch）按钮时可以立即改变视图方向，使该平面、草图或选定的实体与视线垂直。 ANSYS Workbench的草图绘制模式如同AutoCAD、SolidWorks等CAD工具，绘制方法也类似，这里不再赘述，请参考相关学习资料，在本章后面的实例中根据实例操作即可快速掌握相关命令。 2.2.4 草图援引 草图援引（Insert Sketch Instance）是用来复制源草图并将其加入到目标面中的一种草绘方法。复制的草图和源草图始终保持一致，也就是说复制对象随着源对象的更新而更新。 在草图平面上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Insert Sketch Instance命令，然后在参数列表中设置Base Sketch等参数即可创建草图援引，如图2-11所示。 图2-11 创建草图援引 草图援引具有以下特性：  草图援引中的边界是固定的且不能通过草图进行移动、编辑或删除等操作。  草图在基准草图中改变时，援引草图也会随之被更新。  草图援引可以像正常草图一样用于生成其他特征。 草图援引不能作为基准草图被其他草图援引，同时它不出现在草图的下拉菜单中。 2.3 创建3D几何体 将草图进行拉伸、旋转或表面建模等操作后得到的几何体称为3D几何体，DM中包括实体、表面体、线体等三种不同的体类型，其中实体是由表面和体组成，表面体由表面（但没有体）组成，线体则完全由边线组成，没有面和体。 体在特征树中的图标取决于它的类型（实体、表面体或线体）。 在默认情况下，DM会自动将每一个体放在一个零件中。单个零件一般独自划分网格，其上的多个体可以在共享面上划分匹配的网格。 2.3.1 创建3D特征 3D特征操作通常是指由2D草图生成3D几何体。常见的特征操作包括Extrude（拉伸）、Revolve（旋转）、Sweep（扫描）、Skin/Loft（蒙皮/放样）、抽面等，如图2-12所示。 图2-12 常见特征操作 DM生成3D几何体的过程与其他的CAD软件的建模过程类似，对于常规的3D操作，如拉伸、旋转、扫描等操作这里不再赘述。 在DM中创建3D几何体的一些高级操作集成在DM的Create（创造）及Tools（工具）菜单命令中，如图2-13所示的是DM中的一些特性操作。 图2-13 3D几何体的高级操作命令 2.3.2 激活体和冻结体 在默认状态下，DM会将新的几何体与已有的几何体合并来保持单个体。通过激活或冻结体可以控制几何体的合并。在DM中存在Active（激活）及Freezon（冻结）两种状态的体。 1．激活体 体默认为激活状态，在该状态下体可以进行常规的建模操作，如布尔操作等，但不能被切片（Slice），激活体在特征树形目录中显示为蓝色（ ）。 切片操作是DM的特色之一，它主要是为网格划分中划分规则的六面体服务的。 2．冻结体 冻结体的目的是为仿真装配建模提供一种不同选择的方式。由于建模中的操作除切片外均不能用于冻结体，因此可以说冻结体是专门为体切片设置的。 对于一些不规则的几何体首先要进行冻结，然后对其进行切片操作，切成规则的几何体，然后即可划分出高质量的六面体网格。 执行菜单栏中的Tools（工具）→Freeze（冻结）操作时，选择的体将被冻结，冻结体在树形目录中显示成淡颜色（ ）。 当选取冻结体后执行Tools（工具）→Unfreeze（解除冻结）操作时，可以激活被冻结的体。 2.3.3 切片特征 在DM中，只有当模型完全由冻结体组成时，才可以使用切片。模型冻结后，选择菜单栏中的Create（创建）→Slice（切片）命令，即可创建切片。 使用切片时，参数列表中有5个选项可供选择，如图2-14所示。 图2-14 切片特征参数  Slice by Plane（用平面切片）：选定一个面并用此面对模型进行切片操作。  Slice Off Faces（切掉面）：在模型中选择表面，DM将这些表面切开，然后就可以用这些切开的面创建一个分离体。  Slice by Surface（用面切片）：选定一个面来切分体。  Slice Off Edges（切掉边）：在模型中选择边，DM将这些边切开，然后就可以用这些切开的边创建一个分离体。  Slice By Edge Loop（用边环切片）：选定一个闭环的边来切分体。 2.3.4 抑制体 体抑制是DM特有的一种操作，体被抑制后不会显示在图形窗口中，抑制体既不能送到其他Workbench模块中用于网格划分与分析，也不能导出为Parasolid（.x_t）或ANSYS Neutral文件（.anf）格式。抑制体在设计树中显示为 。 如图2-15所示，在设计树中选择体并单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Suppress （抑制体）命令，即可将选择的体抑制。 图2-15 抑制体执行命令 解除抑制的方法与抑制体相同，首先选择需要解除抑制的体，然后单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Unsuppress（解除抑制体）命令，即可将选择的被抑制的体解除抑制。 2.3.5 面印记 面印记（Imprint Faces）与切片操作类似，是DM操作的特色功能之一。面印记仅用来分割体上的面，根据需要也可以在边线上增加印记（但不创建新体）。 具体来讲表面印记可以用来在面上划分出适用于施加载荷或约束的位置，如在体的某个面的局部位置添加载荷，此时就需要在施加载荷的位置采用面印记功能添加面印记。 添加面印记的操作步骤如下。 单击图形选取过滤器工具栏中的（选择面） 按钮，然后在体上选择一个需要添加面印记的面，如图2-16所示。 图2-16 添加面印记 将模式标签切换到Sketching（草图）模式，单击图形显示控制工具栏中的 （正视放大）按钮。 单击Draw（绘图）面板中的 （矩形）按钮，在图形中绘制矩形，单击Dimensions（尺寸）面板中的 （基本尺寸）按钮，标注绘制的矩形尺寸，并在参数列表中修改矩形的尺寸为5mm，绘制成一个矩形，如图2-17所示。 图2-17 绘制矩形 将模式标签切换回Modeling（模型）模式，单击几何体建模工具栏中的 （拉伸）按钮，在参数列表栏中的Operation选项的下拉列表中选择Imprint Faces（面印记）选项，如图2-18所示。 图2-18 设置选项 单击工具栏中的 （生成）按钮，此时即可生成表面印记，如图2-19所示为选中面后的效果，（a）为选中的原面，（b）为选中生成的面印记。 （a）选中原面 （b）选中面印记 图2-19 生成表面印记 2.3.6 填充与包围操作 填充（Fill）与包围（Enclosure）操作主要是为计算流体力学（CFD）及电磁场（EMAG）服务的。 1．填充（Fill） 填充是指创建填充体内部空隙（如孔洞）的冻结体，该操作对激活或冻结体均可应用，填充仅对实体进行操作，通常用于在CFD中创建流动区域，电磁场中创建磁场感应区域。 执行菜单栏中的Tools（工具）→Fill（填充）命令，即可执行填充操作，通常有By Cavity（通过孔洞）及By Caps（通过覆盖）两种填充方法，如图2-20所示。 2．包围（Enclosure） 包围指的是在体附近创建周围区域以方便模拟场区域（CFD、EMAG等），执行菜单栏中的Tools（工具）→Enclosure（包围）命令，即可执行包围操作，如图2-21所示。 图2-20 填充命令 图2-21 包围命令 包围可以采用Box、Sphere、Cylinder或者User Defined（自定义）的形状进行包围。如图2-22所示为选择Box与Sphere后创建的包围。 包围操作可以指对所有的体或者选中的体，允许自动创建多体部件，确保原始部件和场域在网格划分时节点匹配。 图2-22 创建包围 2.3.7 创建多体部件体 在ANSYS Workbench中部件是体的载体，默认情况下DM将每一个体自动放入部件中。在DM中可以将多个体置于部件中构成复合体——多体部件体（Multi-body Parts），此时它们共享拓扑，即离散网格在共享面上匹配。 新部件的构成通常是先在图形屏幕中选定两个或多个体素，然后如图2-23所示执行菜单栏中的Tools（工具）→Form New Part（构成新部件）命令。选择三个零件生成一个体后的设计树，如图2-24所示。 图2-23 Form New Part菜单命令 图2-24 三个零件生成一个体 如果要选择所有的体，可以在图形窗口中单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Select All（选择所有）命令。 多个体、多个部件时，具有以下特点：每个实体都能独立的进行网格划分，但是节点不能共享，对应的节点没有连续性。 多个体通过布尔操作组成一个部件时，具有以下特点：  几个实体共同作为一个实体进行网格划分，无法真实的模拟实际情况。  由于多个体之间没有接触区，网格划分后没有内部表面。  组成一个零件后，所有的零件只能采用一种材料，对于多种材料的部件体不适用。 多个体共同组成多体部件时，具有以下特点：  每一个实体都独立划分网格，实体间的节点连续性被保留。  同一个多体部件可以由不同的材料组成。  实体间的节点能够共享且没有接触。 2.4 导入外部CAD文件 虽然大部分用户不熟悉DM的建模命令，但至少能熟练精通其他任一种CAD建模软件，在使用ANSYS Workbench时，用户可以在自己精通的CAD软件系统中创建新的模型再将其导入DM中即可。 DM与当前流行的主流CAD软件均能兼容，并能与其协同建模，它不仅能读入外部CAD模型，还能嵌入主流CAD系统中，如图2-25和图2-26所示。 图2-25 ANSYS Workbench嵌入到Pro/Engineer中 图2-26 ANSYS Workbench嵌入到SolidWorks中 2.4.1 非关联性导入文件 在DM中，选择菜单栏中的File（文件）→ Import External Geometry File命令（导入外部几何体文件），即可导入外部几何体。采用该方法导入的几何体与原先的外部几何体不存在关联性。 DM支持导入的第三方模型格式有：ACIS（SAT）、CADNexus/CATIA、IGES、Parasolid、STEP等。 DM不仅能够从外部导入几何体，同时它也能向外输出几何体模型，其命令为： File（文件）→Export（导出）。 2.4.2 关联性导入文件 在DM中建立与其他CAD建模软件的关联性，即实现二者之间的互相刷新、协同建模，可以提高有限元分析的效率。这就需要将DM嵌入到主流的CAD软件系统中，若当前CAD已经打开，在DM中输入CAD模型后，它们之间将保持双向刷新功能。参数采用的默认格式为DS_XX形式。 目前DM支持协同建模的CAD软件有：Autodesk Inventor、CoCreate Modeling、Mechanical Desktop、Pro/Engineer、Solid Edge、SolidWorks、UG NX等。 2.4.3 导入定位 在DM中，CAD几何模型的导入和关联都是有基准面属性的，导入和关联时需要指定模型的参考面（方向）。在导入操作前，需要从树状视图或者平面下拉列表中选择平面作为参考面。当进行新的导入或关联功能时，激活平面为默认的基准平面。 2.4.4 创建场域几何体 在导入CAD文件时，多数情况下导入的是实体模型，在特殊情况下，可能会对实体部件周围或者所包含的区域感兴趣（如流体区域），这样就可以通过对实体部件进行Taking the Negative 操作创建相应的流体区域。 通常创建场域几何体有包围（Enclosure）与填充（Fill）两种方法，在上一节中已经介绍，这里不再赘述。 2.5 概念建模 概念建模（Concept）用于创建、修改线体和面体，并将其变为有限元的梁或板壳模型。可以采用下面的两种方式进行概念建模。  利用绘图工具箱中的特征创建线或表面体，用来设计2D草图或生成3D模型。  利用导入外部几何体文件特征直接创建模型。 DM目前只能识别由CAD软件导入部件的实体和面体，无法识别线体，故而Workbench中只能在DM中通过概念建模生成线体模型。 DM中概念建模是在主菜单中提供的，如图2-27所示。 图2-27 概念建模菜单 利用概念建模工具可以创建线体，包括从点生成线体（Lines From Points）、从草图生成线体（Lines From Sketches）、从边生成线体（Lines From Edges）等；也可以创建面体，包括从线生成面体（Surfaces From Edges）、从草图生成面体（Surfaces From Sketches）、从面生成面体等。 2.5.1 从点生成线体 在DM中可以从点直接生成线体（Lines From Points），这些点可以是任何2D 草图点、3D 模型顶点。 从点生成线体命令中点分段（Point Segments）通常是一条连接两个选定点的直线。该特征可以产生多个线体，主要由所选点分段的连接性质决定。操作域（Operation）允许在线体中选择添加材料（Add Material）或选择添加冻结（Add Frozen），如图2-28所示。 2.5.2 从草图生成线体 从草图生成线体（Lines From Sketches）是基于草图和从表面得到的平面创建线体，多个草图、面以及草图与平面的组合均可作为基准对象来创建线体。 创建时首先在草图中完成2D图，然后在特征树形目录中选择创建好的草图或平面，最后在详细列表窗口中单击Apply按钮即可，如图2-29所示。 图2-28 从点生成线体 图2-29 从草图生成线体 2.5.3 从边生成线体 从边生成线体（Lines From Edges）是基于已有的2D和3D模型边界创建线体，根据所选边和面的关联性质可以创建多个线体。该特征适用于从外部导入的CAD几何体及DM自身创建的几何体。 创建时首先选择边或面，然后在详细列表窗口中单击Apply按钮即可创建线体。 2.5.4 定义横截面 通常情况下，梁单元需要定义一个横截面（Cross Section），在DM中横截面是作为一种属性赋给线体，这样就可以在有限元仿真中定义梁的属性。如图2-30所示为DM中自带的横截面，它们是通过一组尺寸来控制横截面形状的。 图2-30 DM中自带的横截面 横截面创建好之后，需要将其赋给线体，具体操作为：在树形目录中点亮线体，此时横截面的属性出现在详细列表窗口中，在Cross Section（截面选取）的下拉列表中选择需要的横截面，如图2-31所示。 图2-31 选取横截面 1．自行定义集成的横截面 在DM中可以自行定义集成的横截面，此时无需画出横截面，只需在详细列表窗口中填写截面的属性即可，如图2-32所示。 图2-32 自行定义集成的横截面 详细列表窗口中的Physical Properties（物理特性）下主要参数的含义如表2-2所示。 表2-2 物理参数含义 参数 含义 参数 含义 A 截面面积 J 扭转常量 Ixx X轴的转动惯量 CGx 质心的X坐标 Ixy 惯性积 CGy 质心的Y坐标 Iyy Y轴的转动惯量 SHx 剪切中心的X坐标 Iw 翘曲常量 SHy 剪切中心的Y坐标 2．创建已定义的横截面 在DM中也可以创建用户已定义的横截面，此时无需画出横截面，只需基于已定义的闭合草图来创建截面的属性。创建用户已定义的横截面的步骤如下。 选择菜单栏中的Concept（概念）→Cross Section（横截面）→User Defined（用户定义）命令，此时在树形目录中会多一个空的横截面草图，如图2-33所示。 图2-33 用户定义横截面 单击Sketching（草绘）标签绘制所要的草图，绘制的草图要求是闭合的。 返回到Modeling（模型）标签下，单击 （生成）按钮，即可生成横截面。此时DM会计算出横截面的属性并在细节窗口中列出，这些属性不能更改。 3. 对齐横截面 在DM中，横截面默认的对齐方式是全局坐标系的+Y方向，若该方向会导致非法的对齐时，系统将会使用+Z方向。 在经典ANSYS环境下，横截面位于YZ平面中，用X方向作为切线方向，实际上这种定位差异对分析结果并没有影响。 在ANSYS Workbench中，线体横截面的颜色含义如表2-3所示。树形目录中的线体图标含义如表2-4所示。 表2-3 线体颜色含义 线体颜色 含义 紫色 线体的截面属性未赋值 黑色 线体赋予了截面属性且对齐合法 红色 线体赋予了截面属性但对齐非法 表2-4 线体图标含义 图标 颜色 含义 绿色 有合法对齐的赋值横截面 黄色 没有赋值横截面或使用默认对齐 红色 非法的横截面对齐 4. 偏移横截面 将横截面赋给一个线体后，可以利用详细列表窗口中的属性指定横截面的偏移类型（Offset Type），主要有Centroid（质心）、Shear Center（剪力中心）、Origin（原点）、User Defined（用户定义）等，如图2-34所示。 图2-34 偏移横截面参数  Centroid（质心）：该选项为默认选项，表示横截面中心和线体质心相重合。  Shear Center（剪力中心）：表示横截面剪切中心和线体中心相重合，剪切中心和质心的图形显示看起来是一样的，但分析时使用的是剪切中心。  Origin（原点）：横截面不偏移，按照其在草图中的样式放置。  User Defined（用户定义）：用户通过指定横截面X方向和Y方向上的偏移量来定义偏移量。 2.5.5 从线生成面体 Surfaces From Edges（从线建立面体）是指用线体边作为边界创建面体，线体边必须没有交叉的闭合回路，每个闭合回路都创建一个冻结表面体，回路应该形成一个可以插入到模型的简单表面形状，这些表面形状包括平面、圆柱面、圆环面、圆锥面、球面和简单扭曲面等。 选择菜单栏中的Concept（概念）→Surfaces From Edges（从线建立面）命令，即可从线建立面体，如图2-35所示。 无横截面属性的线体可以将表面模型连在一起，在此情况下线体仅仅起到确保表面边界有连续网格的作用。 图2-35 从线建立面体 2.5.6 从草图生成面体 从草图生成面（Surfaces From Sketches）是指由草图作为边界创建面体，草图可以是单个或多个，但是草图必须不是自相交叉的闭合剖面。从草图生成面体的操作方法如图2-36所示。 图2-36 从草图生成面体 2.5.7 从面生成面体 从面生成面体（Surfaces From Faces）是指由面直接创建面体，从面生成面体的操作方法如图2-37所示。相关参数的设置这里不再赘述。 图2-37 从面生成面体 2.6 创建几何体的实例操作 下面将通过一个简单的零件建模操作，帮助读者学习如何在DM中创建草图，并如何由草图生成几何体等，且介绍如何通过线创建线体、通过面创建面体等操作，通过本节的学习，读者可以基本上掌握在ANSYS Workbench中的建模方法。 在后面章节的学习过程中将直接采用导入模型的建模方式，而不再单独对建模进行讲解。 2.6.1 进入DM界面 在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 15.0→Workbench 15.0命令，启动ANSYS Workbench 15.0，进入主界面。 在ANSYS Workbench主界面中选择Units（单位）→Metric（kg,mm,s,℃,mA,N,mV）命令，设置模型单位，如图2-38所示。 双击主界面Toolbox（工具箱）中的Component Systems→Geometry（几何体）选项，即可在项目管理区创建分析项目A，如图2-39所示。 双击项目A中的A2栏Geometry，进入到DM界面，此时即可在DM中创建几何模型。 图2-38 设置单位 图2-39 创建分析项目A 2.6.2 绘制零件底部圆盘 1．选择绘制草绘平面 在DM设计树中选择XYPlane（XY平面），单击Sketching（草图）标签，进入到草图绘制环境，即可在XY平面上绘制草图。 单击图形显示控制工具栏中的 （正视放大）按钮，如图2-40所示，使草图绘制平面正视前方，如图2-41所示。 图2-40 显示控制工具 图2-41 正视草绘平面 根据用户需要也可以自行创建草图绘制平面，而并非一定要在默认平面上绘制。 2．绘制拉伸草图 选择Draw（绘图）面板中的 （圆）命令，以坐标原点为圆心绘制一个圆。 选择Dimensions（尺寸）面板中的 （常规）命令，单击选择圆，尺寸位置为圆标注尺寸，此时圆上显示的为符号标记D1，如图2-42所示。 在参数列表中的Dimensions下修改圆的尺寸参数D1为64。 3．创建拉伸特征 单击几何建模工具栏中的 （拉伸）按钮，在参数列表中设置Base Object为Sketch1，设置“FD1,Depth”为5mm，如图2-43所示。 图2-42 标注圆直径 图2-43 设置圆的拉伸值 在设计树中的Extrude1选项上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Generate（生成）命令，如图2-44所示，即可生成拉伸特征，按住鼠标中键调整视图，得到的拉伸特征效果如图2-45所示。 图2-44 生成圆柱体 图2-45 生成底部圆盘效果图 2.6.3 创建零件肋柱 1．创建草图平面 单击平面/草图控制工具栏中的创建 （新平面）按钮创建新平面，在参数列表中，Type设置为From Face，并选择零件上表面作为Bace Face，如图2-46所示，单击 按钮完成选择。 单击 （生成）按钮，生成草图平面。设计树中的 变为 ，表示草图平面生成成功。 图2-46 创建新平面 在DM设计树中选择刚刚创建的草绘平面，单击Sketching（草图）标签，进入到草图绘制环境。 单击图形显示控制工具栏中的 （正视放大）按钮，使草图绘制平面正视前方，方便绘制图形，如图2-47所示。 2．创建草图 选择Draw（绘图）面板中的 （直线）命令，绘制如图2-48所示的四边形，其中上下两条直线水平，右侧一条垂直，而左侧一条倾斜。 选择Constraints（约束）面板中的 （垂直）命令，单击左侧倾斜的直线，此时直线变为垂直。 图2-47 草图绘制平面正视前方 图2-48 绘制四边形 选择Dimensions（尺寸）面板中的 （常规）命令，单击水平的直线，在适当的位置单击放置尺寸，此时尺寸符号标记为H7。利用同样的方法标注其他尺寸，最终尺寸结果如图2-49所示。 在参数列表中的Dimensions下修改圆的尺寸参数H7、V8为26，L9、L10为13。由此定义四边形的尺寸为以坐标原点为圆心的正方形，如图2-50所示。 尺寸参数在标注时，后面的数值会根据标注次数的不同而有所差异，但不影响标注的效果。 图2-49 标注尺寸 图2-50 设置尺寸参数 选择Modify（修改）面板中的 （圆角）命令，在其后面的参数Radius中设置尺寸为2.5mm，如图2-51所示，单击两两相邻的直线，即可将四边形的四个角绘制成为圆角，如图2-52所示。 图2-51 圆角命令 图2-52 圆角效果 3．拉伸生成体 单击几何建模工具栏中的 （拉伸）按钮，在参数列表中设置Base Object为Sketch4，设置“FD1,Depth”为30mm，如图2-53所示。 在设计树中的Extrude2选项上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Generate（生成）命令，即可生成拉伸特征，按住鼠标中键调整视图，得到的拉伸特征效果如图2-54所示。 图2-53 设置拉伸参数 图2-54 拉伸特征效果 2.6.4 生成线体 选择菜单栏中的Concept（概念）→Lines From Edges（边生成线体）命令，执行从边生成线体命令。 单击鼠标选择如图2-55所示的圆边，在参数设置列表中单击 按钮，此时选中的边线呈绿色显示。 单击 （生成）按钮，生成线体。设计树中的 变为 ，线体显示为蓝色，表示线体生成成功。此时设计树中即包含了刚刚创建的线体，如图2-56所示。 图2-55 选中生成线体的边线 图2-56 设计树中显示创建的线体 2.6.5 生成面体 选择菜单栏中的Concept（概念）→Surfaces From Faces命令（通过面生成面体），执行通过面生成面体命令。 单击鼠标选择如图2-57所示的面，在参数设置列表中单击 按钮，此时选中的面呈绿色显示。 单击 （生成）按钮，生成面体。设计树中的 变为 ，表示面体生成成功。此时设计树中即包含了刚刚创建的面体，如图2-58所示。 图2-57 选中生成面体的面 图2-58 设计树中显示创建的面体 2.6.6 保存文件并退出 单击DM界面右上角的 （关闭）按钮退出DM，返回到Workbench主界面。 在Workbench主界面中单击常用工具栏中的 （保存）按钮，保存刚刚创建的模型文件为char02-01。 单击右上角的 （关闭）按钮，退出Workbench主界面，即可完成模型的创建。 2.7 概念建模实例操作 本实例首先在SolidWorks 2010中创建相关零件，然后将其导入到ANSYS Workbench中进行概念建模，并创建相关的面体、线体等。 2.7.1 从CAD进入DM界面 在SolidWorks中利用拉伸、切除等操作创建如图2-59所示的法兰零件。 图2-59 模型图 执行SolidWorks菜单栏中的ANSYS 15.0→ANSYS Workbench命令，如图2-60所示，即可进入到Workbench主界面，此时主界面中会出现项目A——Geometry项目，如图2-61所示。 图2-60 导入外部CAD文件 图2-61 创建项目 双击项目A中的A2栏Geometry，进入到DM界面，此时在DM设计界面左侧的设计树中会出现 项，如图2-62所示。 在 上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择 命令，如图2-63所示。稍等片刻，即可在图形界面显示如图2-64所示的零件，设计树中的 变为 ，同时在设计树中会出现一个体 ，如图2-65所示。 图2-62 设计树窗口 图2-63 快捷菜单 图2-64 显示零件 图2-65 设计树中的体 2.7.2 创建线体 选择菜单栏中的Concept（概念）→Lines From Edges（边生成线体）命令，如图2-66所示执行从边生成线体命令。 单击鼠标选择如图2-67所示的圆边，在参数设置列表中单击 按钮，此时选中的边线呈绿色显示。 图2-66 执行生成线体命令 图2-67 选择模型的边 单击 （生成）按钮，生成线体。设计树中的 变为 ，线体显示为蓝色，表示线体生成成功。此时设计树中即包含了刚刚创建的线体，如图2-68所示。 利用上面的方法执行从边生成线体命令，单击选择如图2-69所示的圆边，在参数设置列表中单击 按钮。 单击 （生成）按钮，生成线体 ，设计树的体中即包含了刚刚创建的线体。 图2-68 设计树中的线体 图2-69 选择模型的边 2.7.3 生成面体 选择菜单栏中的Concept（概念）→Surfaces From Edges命令（通过边生成面体），如图2-70所示，执行通过边生成面体命令。 图2-70 执行边生成面体命令 单击鼠标选择如图2-71所示的边，在参数设置列表中单击 按钮，此时选中的面呈绿色显示。 单击 （生成）按钮，生成面体。设计树中的 变为 ，表示面体生成成功。此时设计树中即包含了刚刚创建的面体，如图2-72所示。 选择菜单栏中的Concept（概念）→Surfaces From Faces命令（通过面生成面体），执行通过面生成面体命令。 单击鼠标选择如图2-73所示的5个圆孔面，在参数设置列表中单击 按钮，此时选中的面呈绿色显示。 选择多个面体时，可以按住Ctrl实现多选。 图2-71 选中生成面体的边 图2-72 设计树中显示创建的面体 单击 （生成）按钮生成面体。设计树中的 变为 ，表示面体生成成功。此时设计树中即包含了刚刚创建的面体（共有5个面体），如图2-74所示。 图2-73 选中生成面体的面 图2-74 设计树中显示创建的面体 2.7.4 创建横截面 如图2-75所示，执行菜单栏中的Concept（概念）→Cross Section（横截面）→Circular Tube（圆环截面）命令，此时图环截面的显示如图2-76所示。 图2-75 创建圆环截面 图2-76 圆环截面 如图2-77所示，在参数列表中设置各参数：Ri=1mm，Ro=2mm，此时设计树如图2-78所示。 图2-77 设置圆环截面参数 图2-78 创建圆环截面后的设计树 2.7.5 为线体添加横截面 如图2-79所示，选择设计树中的Line Body，然后在参数设置列表Cross Section中选择截面CircularTube1，即可将圆环截面施加到线体上。 利用同样的方法，将圆环截面施加到另一线体上，如图2-80所示。 图2-79 将圆环截面施加到线体1 图2-80 将圆环截面施加到线体2 2.7.6 保存文件并退出 单击DM界面右上角的 （关闭）按钮退出DM，返回到Workbench主界面。 在Workbench主界面中单击常用工具栏中的 （保存）按钮，保存刚刚创建的模型文件为char02-02。 单击右上角的 （关闭）按钮，退出Workbench主界面，即可完成模型的创建。 2.8 本章小结 本章主要讲解的是如何在ANSYS Workbench中建模，包括创建草图、3D几何体等，本章还介绍了如何导入外部CAD文件，以及如何进行概念建模等内容。在本章的最后给出了相关建模实例，通过实例能够更好地掌握建模知识。 通常情况下，建模是在其他的CAD软件中进行的，然后导入到Workbench中进行修改，以便进行网格划分，因此本章不再重点介绍如何绘制几何图形。