ANSYS SpaceClaim直接建模指南與CAE前處理應(yīng)用解析

隨著仿真科學(xué)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的升級(jí)，CAE效率提升的瓶頸已不再是計(jì)算機(jī)硬件水平和CAE求解器效率，而是CAE前處理效率。當(dāng)今仿真項(xiàng)目的大型化和精密化，對(duì)CAE前處理的要求更為苛刻，尤其是對(duì)幾何前處理的完備性、細(xì)節(jié)恰當(dāng)?shù)刃Ъ皟?yōu)化迭代等環(huán)節(jié)。加之幾何模型的復(fù)雜性和數(shù)據(jù)來源的多樣化，幾何前處理的工作量更大。因此，提高幾何前處理效率面臨諸多挑戰(zhàn)：如何無縫讀取不同CAD格式以準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換幾何數(shù)據(jù)；如何快速處理點(diǎn)云數(shù)據(jù)以重建實(shí)體模型；如何基于設(shè)計(jì)圖紙高效創(chuàng)建三維幾何模型；如何對(duì)已有的幾何模型靈活設(shè)置參數(shù)以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化分析；如何在實(shí)體－梁－殼之間快速切換；如何便捷簡(jiǎn)化或細(xì)化幾何模型以用于CAE分析；如何保持幾何模型與CAE模型的關(guān)聯(lián)性以方便設(shè)計(jì)變更與模型復(fù)核等。

基于直接建模技術(shù)的SpaceClaim軟件均能解決以上難題。SpaceClaim軟件作為一種直觀的CAD交互方式，具備其獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，包括無視幾何來源、中性幾何模型的參數(shù)化、不必?fù)?dān)心模型修改后重建失敗、無需考慮錯(cuò)綜復(fù)雜如迷宮般的歷史特征關(guān)系等。自2014年ANSYS公司收購(gòu)SpaceClaim軟件后，經(jīng)過多年的優(yōu)勢(shì)整合，SpaceClaim為幾何前處理乃至CAE前處理提供了全新且高效的解決方式，如幾何特征的批處理、仿真結(jié)果的重建和修改、幾何模型與CAE模型關(guān)聯(lián)的參數(shù)、子模型邊界互動(dòng)等功能，從而大幅提升CAE效率。

本書作為市面上僅有的SpaceClaim軟件書籍，基于ANSYS SpaceClaim 17.0中文界面，以介紹直接建模功能和分享CAE前處理全新解決方式為背景，共分為5章：第1章介紹ANSYS產(chǎn)品體系和ANSYS Workbench平臺(tái)；第2章詳細(xì)介紹SpaceClaim軟件的交互界面、個(gè)性化選項(xiàng)及提高效率的快捷方式；第3章闡述在從無到有的建模過程中涉及工具的功能及相關(guān)操作步驟，包括設(shè)計(jì)、詳細(xì)、測(cè)量等選項(xiàng)卡的內(nèi)容；第4章分為兩方面內(nèi)容，一方面是在從有到改的修復(fù)模型過程中，梳理對(duì)邊、面、體等常見幾何模型的檢查及處理方法；另一方面分類講解在CAE前處理過程中的常見情況，如實(shí)體模型快速抽梁、抽殼并實(shí)現(xiàn)共節(jié)點(diǎn)，對(duì)流體和電磁分析創(chuàng)建并自動(dòng)更新內(nèi)外場(chǎng)，快速創(chuàng)建梁－實(shí)體、梁－殼、殼－實(shí)體及實(shí)體－實(shí)體子模型，與ANSYS Workbench關(guān)聯(lián)參數(shù)、幾何、坐標(biāo)等互動(dòng)等；第5章以實(shí)例的形式介紹通用CAE前處理的操作步驟，實(shí)例一逐步介紹如何通過二維圖紙快速創(chuàng)建三維模型；實(shí)例二用多種方法對(duì)比討論簡(jiǎn)化幾何模型的便捷方式，如批量刪除圓角、圓孔等特征；實(shí)例三以實(shí)體球罐為例，說明如何抽殼和抽梁，并將實(shí)體－殼－梁三類幾何同時(shí)導(dǎo)入ANSYS Workbench；實(shí)例四以流體熱分析為例，說明如何快速創(chuàng)建燈泡的內(nèi)外流場(chǎng)，并實(shí)現(xiàn)流場(chǎng)的自動(dòng)更新；實(shí)例五以三角面片的重建為例，說明從碎到整的逆向重建幾何的常規(guī)方法；實(shí)例六以普通零件為例，說明如何對(duì)三維幾何實(shí)現(xiàn)尺寸注釋；實(shí)例七以創(chuàng)建花瓶為例，說明曲面造型的方便實(shí)現(xiàn)和互動(dòng)。實(shí)例源文件可以添加微信公眾號(hào)獲取下載鏈接。

希望本書能夠幫助讀者更系統(tǒng)地掌握SpaceClaim直接建模技術(shù)，擴(kuò)展CAE前處理的思路。歡迎讀者通過微信公眾號(hào)或郵箱關(guān)注SpaceClaim的最新應(yīng)用。

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第1章 ANSYS軟件概述 1
1.1 ANSYS軟件簡(jiǎn)介 1
1.2 ANSYS Workbench平臺(tái)及模塊 3
1.2.1 Workbench平臺(tái)界面 4
1.2.2 菜單欄 4
1.2.2.1 文件菜單 4
1.2.2.2 視圖菜單 6
1.2.2.3 工具菜單 7
1.2.2.4 單位菜單 8
1.2.2.5 擴(kuò)展包菜單 8
1.2.2.6 幫助菜單 8
1.2.3 工具箱 8
1.2.4 項(xiàng)目管理頁面 9
1.2.4.1 系統(tǒng)和單元格 10
1.2.4.2 頁面連接 14
1.2.4.3 彈出菜單 15
1.3 ANSYS SpaceClaim功能特點(diǎn) 17
1.3.1 直接建模 18
1.3.2 二維用戶到三維建模的最佳選擇 18
1.3.3 豐富的數(shù)據(jù)接口 19
1.3.4 三維幾何模型建立功能 20
1.3.5 適合于CAE仿真的CAD模型修改 22
1.3.6 逆向工程的極佳選擇 24
1.3.7 輔助制造的利器 25
第2章 ANSYS SpaceClaim使用簡(jiǎn)介 26
2.1 引言 26
2.2 交互界面 27
2.3 SpaceClaim選項(xiàng)設(shè)置 32
2.3.1 常用 32
2.3.2 細(xì)節(jié)設(shè)計(jì) 32
2.3.3 外觀 33
2.3.4 選擇 34
2.3.5 靠齊 34
2.3.6 單位 35
2.3.7 鈑金 36
2.3.8 瀏覽 37
2.3.9 高級(jí) 38
2.3.10 導(dǎo)入/導(dǎo)出 39
2.4 面板操作 41
2.4.1 結(jié)構(gòu) 41
2.4.2 圖層 43
2.4.3 選擇 45
2.4.4 組 47
2.4.5 視圖 48
2.4.6 選項(xiàng) 49
2.4.7 屬性 51
2.5 快捷方式 51
2.5.1 鼠標(biāo)手勢(shì) 51
2.5.2 快捷鍵 53
2.5.3 組合快捷鍵 54
2.5.4 自定義快捷鍵 55
第3章 當(dāng)建模變得“直接”—ANSYS
SpaceClaim建模指南 56
3.1 引言 56
3.2 視圖模式 57
3.3 建模 57
3.3.1 選擇 58
3.3.2 草圖 60
3.3.2.1 草圖模式 62
3.3.2.2 草繪創(chuàng)建工具 64
3.3.2.3 草繪編輯工具 67
3.3.2.4 布局 70
3.3.3 拉動(dòng) 71
3.3.3.1 向?qū)?71
3.3.3.2 選項(xiàng) 72
3.3.3.3 拉伸面 73
3.3.3.4 轉(zhuǎn)動(dòng)面 73
3.3.3.5 轉(zhuǎn)動(dòng)邊 74
3.3.3.6 拔模表面 75
3.3.3.7 掃掠面 75
3.3.3.8 螺旋面 77
3.3.3.9 圓角 78
3.3.3.10 全圓角 78
3.3.3.11 變半徑圓角 79
3.3.3.12 倒角 80
3.3.3.13 延伸邊 80
3.3.3.14 突出邊 81
3.3.3.15 復(fù)制邊 82
3.3.3.16 旋轉(zhuǎn)邊 82
3.3.3.17 縮放體 83
3.3.4 移動(dòng) 83
3.3.4.1 向?qū)?84
3.3.4.2 選項(xiàng) 85
3.3.4.3 移動(dòng)對(duì)象 86
3.3.4.4 旋轉(zhuǎn)實(shí)體 86
3.3.4.5 分解裝配體 87
3.3.5 融合 87
3.3.5.1 向?qū)?87
3.3.5.2 選項(xiàng) 88
3.3.5.3 面之間進(jìn)行過渡 89
3.3.5.4 邊之間進(jìn)行過渡 89
3.3.5.5 點(diǎn)之間進(jìn)行過渡 89
3.3.6 調(diào)整面 90
3.3.6.1 工具 91
3.3.6.2 曲面造型 91
3.3.7 參數(shù)化 92
3.3.7.1 尺寸參數(shù)化 92
3.3.7.2 位置參數(shù)化 92
3.3.7.3 參數(shù)間函數(shù) 93
3.3.7.4 表達(dá)式 93
3.4 相交 94
3.4.1 組合 95
3.4.1.1 向?qū)?95
3.4.1.2 選項(xiàng) 96
3.4.1.3 合并實(shí)體 96
3.4.1.4 合并面 97
3.4.1.5 合并封閉面 97
3.4.1.6 合并面和平面 97
3.4.1.7 面切割實(shí)體 98
3.4.1.8 實(shí)體切割實(shí)體 98
3.4.1.9 實(shí)體或平面分割曲面 98
3.4.1.10 曲面分割曲面 99
3.4.1.11 實(shí)體中刪除封閉的體 99
3.4.2 拆分體 99
3.4.2.1 向?qū)?99
3.4.2.2 選項(xiàng) 99
3.4.2.3 表面拆分實(shí)體 100
3.4.3 拆分面邊 101
3.4.3.1 向?qū)?101
3.4.3.2 選項(xiàng) 101
3.4.3.3 UV拆分面 101
3.4.3.4 一點(diǎn)拆分面 102
3.4.3.5 兩點(diǎn)拆分面 102
3.4.4 投影 102
3.4.4.1 向?qū)?103
3.4.4.2 選項(xiàng) 103
3.4.4.3 邊到實(shí)體 103
3.4.4.4 注釋文本 103
3.4.4.5 線投影到實(shí)體表面 104
3.5 創(chuàng)建 104
3.5.1 平面 105
3.5.1.1 向?qū)?106
3.5.1.2 構(gòu)建平面 106
3.5.1.3 釘住平面 107
3.5.1.4 修改平面屬性 108
3.5.2 軸 108
3.5.3 空間點(diǎn) 109
3.5.4 局部坐標(biāo)系 109
3.5.4.1 形心局部坐標(biāo)系 110
3.5.4.2 臨時(shí)點(diǎn)局部坐標(biāo)系 110
3.5.5 陣列 111
3.5.5.1 向?qū)?112
3.5.5.2 線性陣列 112
3.5.5.3 圓形陣列 113
3.5.5.4 填充陣列 114
3.5.5.5 編輯陣列 115
3.5.6 殼體 115
3.5.6.1 向?qū)?116
3.5.6.2 創(chuàng)建殼體 116
3.5.6.3 編輯殼體 117
3.5.7 偏移 117
3.5.7.1 向?qū)?117
3.5.7.2 選項(xiàng) 117
3.5.7.3 創(chuàng)建偏移關(guān)系 118
3.5.7.4 取消偏移關(guān)系 118
3.5.8 鏡像 118
3.5.8.1 向?qū)?119
3.5.8.2 選項(xiàng) 119
3.5.8.3 鏡像對(duì)象 120
3.5.8.4 創(chuàng)建鏡像關(guān)系 120
3.5.8.5 刪除鏡像關(guān)系 120
3.6 裝配 120
3.6.1 組件 122
3.6.2 對(duì)齊組件 123
3.6.3 定向組件 123
3.7 工程圖紙 124
3.7.1 注釋 124
3.7.1.1 創(chuàng)建 125
3.7.1.2 編輯 126
3.7.1.3 可見性 127
3.7.1.4 格式 127
3.7.1.5 指引線 127
3.7.1.6 尺寸注釋 128
3.7.2 符號(hào) 129
3.7.2.1 基準(zhǔn)符號(hào) 129
3.7.2.2 表面粗糙度符號(hào) 129
3.7.2.3 中心線 130
3.7.2.4 螺紋 130
3.8 測(cè)量 131
3.8.1 檢查 131
3.8.1.1 實(shí)體屬性 132
3.8.1.2 截面屬性 133
3.8.1.3 計(jì)算投影面積 133
3.8.2 干涉 133
3.8.2.1 相交邊 133
3.8.2.2 相交體積 134
3.8.3 質(zhì)量 134
3.8.3.1 法線 135
第4章 當(dāng)SpaceClaim遇上ANSYS—CAE
前處理應(yīng)用 136
4.1 引言 136
4.2 幾何接口 137
4.2.1 導(dǎo)入 137
4.2.2 導(dǎo)出 139
4.3 幾何前處理 140
4.3.1 檢查 141
4.3.1.1 檢查 141
4.3.1.2 剖面 142
4.3.2 點(diǎn) 147
4.3.2.1 工作點(diǎn) 147
4.3.2.2 點(diǎn)焊 148
4.3.3 邊 150
4.3.3.1 分割邊 150
4.3.3.2 額外邊 151
4.3.3.3 擬合曲線 152
4.3.4 面 152
4.3.4.1 拼接/分離 153
4.3.4.2 填補(bǔ) 154
4.3.4.3 合并/拆分 157
4.3.4.4 壓印 159
4.3.4.5 重復(fù) 160
4.3.4.6 替換 161
4.3.5 體 162
4.3.5.1 孔 162
4.3.5.2 圓角 162
4.3.5.3 干涉 164
4.3.5.4 三角面片 165
4.3.6 梁 166
4.3.6.1 線或邊轉(zhuǎn)梁 167
4.3.6.2 實(shí)體抽梁 169
4.3.6.3 變更橫截面 170
4.3.6.4 查看截面屬性 170
4.3.6.5 編輯截面輪廓 171
4.3.6.6 調(diào)整方向 171
4.3.6.7 自動(dòng)延伸梁 173
4.3.6.8 手動(dòng)延伸梁 174
4.3.6.9 延伸后修正 175
4.3.6.10 自定義截面 175
4.3.7 殼 178
4.3.7.1 面轉(zhuǎn)為殼 178
4.3.7.2 實(shí)體手動(dòng)抽殼 179
4.3.7.3 實(shí)體自動(dòng)抽殼 180
4.3.7.4 延伸面/焊縫 180
4.3.7.5 法向調(diào)整 181
4.3.8 場(chǎng) 183
4.3.8.1 外場(chǎng) 183
4.3.8.2 內(nèi)場(chǎng) 185
4.3.8.3 過渡接頭 186
4.3.9 子模型 188
4.4 共享拓?fù)?189
4.4.1 設(shè)置 190
4.4.2 檢查 191
4.5 其他前處理 194
4.5.1 參數(shù)互動(dòng) 196
4.5.1.1 尺寸參數(shù)化 196
4.5.1.2 位置參數(shù)化 197
4.5.2 集合互動(dòng) 197
4.5.3 材料互動(dòng) 198
4.5.4 坐標(biāo)互動(dòng) 200
4.5.5 場(chǎng)互動(dòng) 202
4.5.6 二維分析 203
第5章 模型處理實(shí)例解析 206
實(shí)例一 基于2D圖紙創(chuàng)建3D模型 206
1．拉動(dòng)創(chuàng)建墊片 207
2．旋轉(zhuǎn)生成銷軸 210
3．拉動(dòng)創(chuàng)建底座 212
4．創(chuàng)建其他零件 215
5．移動(dòng)組裝 216
實(shí)例二 幾何模型前處理 217
1．填充凸臺(tái) 218
2．批量刪除圓角 218
3．批量刪除圓孔 221
4．刪除相貫圓角 222
5．小結(jié) 223
實(shí)例三 結(jié)構(gòu)分析的抽梁殼 224
1．抽梁 225
2．抽殼 226
3．共享拓?fù)?229
4．小結(jié) 230
實(shí)例四 流體分析的抽場(chǎng) 231
1．創(chuàng)建內(nèi)流場(chǎng) 231
2．創(chuàng)建外流場(chǎng) 232
3．更新外流場(chǎng) 235
實(shí)例五 三角面片文件重建 237
1．抽取草圖 237
2．旋轉(zhuǎn)拉伸截面重建實(shí)體 241
3．偏差分析 242
4．小結(jié) 244
實(shí)例六 工程圖紙—尺寸注釋 244
實(shí)例七 曲面造型—花瓶 249

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4. 高等教育多維評(píng)價(jià)體系構(gòu)建與高質(zhì)量發(fā)展研究 [張妍 著]
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15. 地方本科院校電子信息學(xué)科課程思政案例集 [王甫]
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