ANSYS热力学分析实例演练：连接板模型

2023-10-20 理论教育版权反馈

【摘要】：利用SpaceClaim，用户可以比以往任何时候更快地进行模型的创建和编辑。SpaceClaim作为3D建模解决方案，日前其第四代产品已推出，即SpaceClaim Engineer和SpaceClaim Style。SpaceClaim使得设计和工程团队能更好地协同工作，能降低项目成本并加速产品上市周期。从图2-124可以看出，ANSYS SpaceClaim平台界面由以下几部分组成。图2-125 “文件”菜单图2-126 “打开”对话框SpaceClaim选项中可以对ANSYS SpaceClaim平台中的网格尺寸、渲染程度及保存格式等进行设置。

利用SpaceClaim，用户可以比以往任何时候更快地进行模型的创建和编辑。不同于基于特征的参数化CAD系统，SpaceClaim能够让用户以最直观的方式对模型直接编辑，自然流畅地进行模型操作而无须关注模型的建立过程。

SpaceClaim作为3D建模解决方案，日前其第四代产品已推出，即SpaceClaim Engineer和SpaceClaim Style。这些直接建模工具象征了这十多年来3D工程领域最显著的技术进步，从简单发展到能够专供工程师和工业设计师自由灵活操作，快速捕捉灵感，可以随意编辑实体模型而不用考虑坐标原点，并为分析、原型、制造做设计准备。

SpaceClaim使得设计和工程团队能更好地协同工作，能降低项目成本并加速产品上市周期。SpaceClaim让用户按自己的意图修改已有设计，不用在意它的创建过程，也无须深入了解它的设计意图，更不会困扰于复杂的参数和限制条件。

SpaceClaim虽然仅有四大主要建模工具，但却能完成用户想要做的设计和编辑：直接建模工具（拖拉和移动）能轻松自如地完成设计和编辑；合并工具能轻易地完成各种模型的合并和分割；填充工具能快速地填充或去除各种特征，而不用担心实现的过程，SpaceClaim可以帮助用户实现构想。

SpaceClaim支持标准数据交换格式，如ACIS、STEP、IGES、ECAD、Rhinoceros、DWG、DXF、STL、OBJ、XAML、VRML、3DPDF，包括与Bunkspeed&reg、HyperShot的交互。安装附加模块后，SpaceClaim Engineer还可以直接导入并编辑Creo、Autodesk、Inventor、CATIAV4和V5、VDA、Parasolid、SolidWorks、JT™以及NX的文件。

CAD模型在用于模具设计、CAE网格划分、数控加工等操作之前，都需要进行模型的清理工作，去除不需要的孔、小的圆角、倒角、凸台等，通常这些工作会需要很多的时间，SpaceClaim软件的几何模型清理方法则可以快速完成这些清理工作。

SpaceClaim的模型修改与清理工具里的填充工具极其适合去除凸台、凹陷、圆角等部位，它会智能判断所选取面所属的部位特性，然后施加不同的操作，对于凸台，执行的是去除，而对于凹陷执行的是填充，一个命令就可以完成绝大多数的清理任务。

SpaceClaim的建模工具可以在零件或装配的任意截面视图、二维工程图以及任意3D视图下工作，甚至可以在SpaceClaim的3D标注环境下工作。用户在熟悉的2D设计视图下通过一个布局或对2D元素进行回转、对称等操作即可轻松得到三维部件。

用户能够用任意相交平面剖分模型进行设计优化。替换零件的表面为另一曲面而无须对零件的其他部分进行重构，SpaceClaim鼓励真正创新的设计。

对于直接建模技术，不管模型是否有特征（比如从其他CAD系统读入的非参数化模型），用户都可以直接进行后续模型的创建，不管是修改还是增加几何都无须关注模型的建立过程。这样就使得用户可以在一个自由的3D设计环境下工作，以比以往任何时候更快的速度进行模型的创建和编辑。不同于基于特征的参数化3D设计系统，直接建模能够让用户以最直观的方式对模型直接进行编辑，所见即所得，自然流畅地进行模型操作。

本实例将创建一个图2-122所示几何模型，在模型的建立过程使用了自下而上的建模方式，即由点到线、由线到面、由面到体的建模思路，此外还使用了抽壳命令。

Step1：启动Workbench 17.0软件后，在左侧的Toolbox→Component Systems选项卡中双击Geometry选项，新创建一个项目A。然后在项目A的A2：Geometry中单击右键，选择New SpaceClaim Geometry命令，如图2-123所示。

图2-122 几何

图2-123 右键捷菜单

Step2：启动ANSYS SpaceClaim平台，打开图2-124所示的几何创建平台，由于ANSYS SpaceClaim默认的单位为mm，所以这里不需要对单位进行设置。

从图2-124可以看出，ANSYS SpaceClaim平台界面由以下几部分组成。

（1）工具栏：最上端的一行，其中有打开文件、保存几何、向前重做及向后操作四个默认按钮，读者可通过单击右侧的▼下拉按钮可以对工具栏中的工具进行添加和删除操作。

（2）菜单选项卡：ANSYS SpaceClaim平台的菜单选项卡中有以下一些菜单选项。

①文件（F）：单击“文件”选项卡，此时将弹出图2-125所示的菜单，在菜单中有“新建”“打开”“保存”“另存为”“共享”“Save Project”“打印”“关闭”“SpaceClaim选项”及“退出SpaceClaim”等操作命令，单击“新建”按钮后，在右侧将出现新建的类型，包括设计、工程图纸、清空工程图纸、设计并绘制图纸及三维标记5种新建类型。

图2-124 SpaceClaim平台

单击“打开”按钮，将弹出图2-126所示的“打开”对话框，在文件类型中可以看出ANSYS SpaceClaim平台支持的几何文件类型非常多，这里不再一一介绍，请读者自己操作并理解。

图2-125 “文件”菜单

图2-126 “打开”对话框

SpaceClaim选项中可以对ANSYS SpaceClaim平台中的网格尺寸、渲染程度及保存格式等进行设置。

②设计：单击“设计”选项卡后，将出现图2-127所示的“设计”工具栏，在工具栏中有剪切板、定向、草图、模式、编辑、相交、创建及装配图8个子选项。

●剪切板：通过选择几何然后单击“复制”和“粘贴”按钮可以完成几何的复制粘贴操作；其中的“格式刷”可以对一个几何体实现与另一个一样的几何体视觉效果。

●定向：可以实现对几何体进行平移、旋转、回位及缩放等操作；其中“平面图”用于单击几何的一个平面后，再单击平面图，将几何旋转到选择平面与屏幕平行的位置，方便读者进行几何绘制。

图2-127 “设计”工具栏

●草图：这部分相当于DM建模平台中的Skechering操作，可以完成点、直线、矩形、圆形、圆弧、多边形、样条曲线及虚线的创建，此外还可以完成对线条的延伸、剪裁、投影、倒角、缩放等操作。

●模式：包括草图模式、剖面模式及实体模式三种类型。

●编辑：包括选择（包括使用方框、使用套索、使用多边形、使用画笔、使用边界、全选、取消选择及选择组件）、拉伸、移动、填充、融合、替换及调整面等与几何实体操作相关的命令；

●相交：包括组合、拆分主体、拆分面、投影灯操作。

●创建：包括创建平面、中心线、坐标系、偏移、壳体、镜像等操作。

●装配体：其中包括相切、对齐、定向、刚性、齿轮、定位等操作。

③插入：单击“插入”选项卡，在选项卡中单击“文件”按钮，此时弹出图2-126所示的“打开”对话框，通过此命令可以导入几何文件。除此之外在该选项卡中还可以定向网格、抽取曲线、矢量化图像、打孔、创建工件、去除毛刺、展开等，如图2-128所示。

图2-128 “插入”选项卡

④详细：单击“详细”选项卡，可以完成尺寸标注、字体设置、公差标注等操作，如图2-129所示。

图2-129 “详细”选项卡

⑤显示：单击“显示”选项卡，可以进行涂层设置、线粗细设置、图形显示设置等操作，如图2-130所示。

图2-130 “显示”选项卡

⑥测量：单击“测量”选项卡，可以进行几何长度测量、质量计算、检查几何体、曲线、体积、法线、栅格、曲率、拔模等操作，如图2-131所示。

图2-131 “测量”选项卡

⑦修复：单击“修复”选项卡，可以进行几何缺陷的检查、修补、边线的拟合修复等工作，如图2-132所示。

(www.chuimin.cn)

图2-132 “修复”选项卡

⑧准备：单击“准备”选项卡，如图2-133所示，可以完成体积抽取、中间面提取，设置外壳、压印、干涉检查、梁单元的轮廓（截面形状），还可以将几何模型通过ANSYS Workbench平台及ANSYS AIM平台打开等。

图2-133 “准备”选项卡

⑨钣金：单击“钣金”选项卡，如图2-134所示，可对几乎所有结构的钣金件进行操作，包括接合、止裂槽、形状、拆分、弯曲、展开等。

图2-134 “钣金”选项卡

⑩小平面：单击“小平面”选项卡，可以完成对网格的划分、检查、修复、分离、合并等操作，并可以将网格导出到*.stl格式，以供其他软件使用。

图2-135 “小平面”选项卡

（11）KeyShot：单击KeyShot选项卡，如果未安装KeyShot，将显示图2-136所示的选项，此时单击“下载KeyShot”按钮，即可通过KeyShot官方网址下载适用于当前SpaceClaim版本的KeyShot程序；如果安装了KeyShot，便可以对几何进行渲染操作。渲染操作不是本书的讲解范围，这里不再赘述。

注：KeyShot软件是收费软件，需要单独的license支持。