第3章 网格划分
在利用有限元软件进行分析或设计的过程中，为了建立一个合乎问题要求的有限元模型，通常需要花费大量的时间。本章将在第2章内容的基础上介绍最终生成有限元模型的方法，这是参加有限元计算的模型。
本章内容
↘ 有限元模型概述
↘ 设置单元属性
↘ 网格划分控制
↘ 自由网格划分和映射网格划分
↘ 直接生成有限元模型
↘ 编号控制
↘ 工程实例
本章案例
↘ 轴的建模及网格划分
↘ 叶轮的建模及网格划分
↘ 飞轮的建模及网格划分
3.1 有限元模型概述
在完成几何建模之后，需对模型进行网格剖分，生成节点和单元，得到最终的有限元模型。网格剖分过程分为三个步骤，具体如下：
① 设置单元属性。
② 网格划分控制。
③ 生成网格。
有限元模型的主要内容有节点、单元、实常数、材料属性、边界条件和载荷。有限元模型是由简单的单元组成的，单元之间通过节点连接起来，并承受一定的载荷。其中节点的自由度个数与所求解的物理模型有关，单元可以分为点单元、线单元、面单元和体单元。在几何模型建立后，可以对其进行网格划分，生成有限元模型，为施加边界条件、施加载荷和进行求解做准备。
3.2 设置单元属性
在生成节点和单元网格之前，必须定义合适的单元属性，包括如下几项：① 单元类型（例如，BEAM3，SHELL61，SOLID45等）。
② 实常数（如厚度和横截面积）。
③ 材料属性（如杨氏弹性模量、泊松比等）。
④ 单元坐标系。
⑤ 截面号。
3.2.1 生成单元属性表
为了定义单元属性，首先必须建立一些单元属性表。（1）单元类型
命令方式：ET GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete
ANSYS单元库中单元类型众多，在选择单元时，要根据分析问题的物理性质去选择单元，要尽量选择维数低的单元去获得预期的结果。也就是说，能选择点就不选择线，能选择线就不选择面，能选择面就不选择体。对于比较复杂的结构，为了保证计算结果的可靠性，可以考虑建立两个或更多个不同复杂程度的模型。
（2）实常数
命令方式：R GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Real Constants> Add/Edit/Delete
实常数是指某一单元的补充几何特性，如梁单元的横截面面积和惯性矩，壳单元的厚度等。
（3）材料属性
命令方式：MP，TB GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models
在ANSYS分析中要输入材料属性，材料属性根据分析问题的不同而不同，对于结构分析而言，必须输入的材料属性是弹性模量和泊松比，如果在分析中要考虑重力、惯性力，则必须要输入材料的密度。
在材料属性的输入过程中要注意单位制的一致性，由于在ANSYS中没有明确的单位制要求，单位制的匹配全靠用户完成，所以，输入的实体模型尺寸、材料属性、实常数，以及载荷等涉及单位制的地方，要保证单位制的统一。
可以用命令ETLIST来显示单元类型，用命令RLIST来显示实常数，用命令MPLIST来显示材料属性，上述操作对应的GUI方式：选择菜单Utility Menu→List→Properties。
（4）单元坐标系
① 创建单元坐标系。
命令方式：LOCAL，CLOCAL GUI方式：Utility Menu>WorkPlane>Local Coordinate Systems> Create Local CS
② 显示单元坐标系。
命令方式：CSLIST GUI方式：Utility Menu>List>Other>Local Coord Sys
（5）截面号
① 对于用BEAM44,BEAM188,BEAM189单元划分的梁网格，需要定义截面号。
命令方式：SECTYPE，SECDATA GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Sections
② 示截面号。
命令方式：SLIST GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Sections >List Sections
3.2.2 网格划分前分配单元属性
一旦建立了单元属性表，通过指向表中适合的条目即可对模型的不同部分分配单元属性。指针就是参考号码集，包括材料号（MAT）、实常数号（TEAL）、单元类型号（TYPE）、坐标系号（ESYS），以及使用BEAM188和BEAM189单元时的截面号（SECNUM）。可以直接给所选的实体模型图元分配单元属性，或者定义默认的属性在生成单元的网格划分中使用。
1.直接给实体模型图元分配单元属性
给实体模型分配单元属性时，允许对模型的每个区域预置单元属性，从而避免在网格划分过程中重置单元属性。清除实体模型的节点和单元不会删除直接分配给图元的属性。
利用下列命令方式和相应的GUI方式可直接给实体模型分配单元属性。
（1）给关键点分配属性
命令方式：KATT
GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh Attributes>All Keypoints
Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh Attributes>Picked KPs
（2）给线分配属性
命令方式：LATT
GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh Attributes>All Lines
Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh Attributes>Picked Lines。
（3）给面分配属性
命令方式：AATT
GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh Attributes>All Areas
Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh Attributes>Picked Areas
（4）给体分配属性
命令方式：VATT
GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh Attributes>All Volumes
Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh Attributes>Picked Volumes
2.分配默认属性
可以通过指向属性表的不同条目来分配默认的属性，在开始划分网格时，ANSYS程序会自动将默认属性分配给模型。直接分配给模型的单元属性将取代上述默认属性，而且，当清除实体模型图元的节点和单元时，其默认的单元属性也将被删除。
可利用如下方式分配默认的单元属性：
命令方式：TYPE，REAL，MAT，ESYS，SECNUM
GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh Attributes>Default Attribs
Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>Elem Attributes。
3.自动选择维数正确的单元类型
有些情况下，ANSYS程序能对网格划分或拖拉操作选择正确的单元类型，当选择明显正确时，不必人为转换单元类型。
特殊地，当未将单元属性（xATT）直接分配给实体模型时，或者默认的单元属性（TYPE）对于要执行的操作维数不对时，而且已定义的单元属性表中只有一个维数正确的单元，ANSYS程序会自动利用该种单元类型执行这个操作。
受此影响的网格划分和拖拉操作命令方式有KMESH, LMESH, AMESH, VMESH, FVMESH, VOFFST, VEXT, VDRAG, VROTAT, VSWEEP。
4.在节点处定义不同的厚度
可以利用下列方式对壳单元在节点处定义不同的厚度：
命令方式：RTHICK GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Real Constants>Thickness Func
壳单元可以模拟复杂的厚度分析。以SHELL63为例，允许给每个单元的四个角点指定不同的厚度，单元内部的厚度假设是在四个角点厚度之间光滑变化。给一群单元指定复杂的厚度变化是有一定难度的，特别是每一个单元都需要单独指定其角点厚度的时候，在这种情况下，利用命令方式RTHICK能大大简化模型定义。
3.3 网格划分控制
ANSYS程序使用的默认网格控制也许可以使分析模型生成足够的网格以便于分析。在这种情况下，不必指定任何的网格剖分控制。但是，如果使用网格剖分控制，则必须在对实体模型网格剖分之前设置网格剖分控制。网格划分控制允许建立用于实体模型网格划分的因素，例如，单元形状、中间节点位置、单元大小等。此步骤是整个分析中最重要的步骤之一，因为，此阶段所得到的有限元网格将对分析的准确性和经济性起决定作用。
3.3.1 网格划分工具
ANSYS网格划分工具（MeshTool）提供了最常用的网格划分控制和网格划分操作的便捷途径。
打开网格划分工具的具体操作如下：
GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool。
选择菜单Mesh Tod后弹出网格划分工具如图3-1所示。
① Element Attributes：单元属性。此处功能是对将要划分的网格单元设置单元属性。在“Element Attributes”下面的下拉菜单中有5个选项，即“Global”、“Volumes”、“Areas”、“Lines”、“Keypoints”。选择其中需要设置单元属性的项，单击“Set”按钮，则弹出如图3-2所示的对话框，在该对话框各选项中可相应地设置单元类型号、材料参考号、实常数号、单元坐标系号和截面号。
图3-1 网格划分工具
图3-2 网格划分属性对话框
② Smart Size：智能化控制。这个命令是用于对网格划分进行智能化控制。但是这个命令只在自由网格划分中有效，不能用于映射网格划分。
③ Size Controls：单元尺寸控制。此命令可以对不同几何元素的网格划分进行尺寸控制。
④ 网格划分控制。此命令的功能是对实体单元划分网格进行控制。在“Mesh”后的下拉菜单中有“Volumes”、“Areas”、“Lines”和“Keypoints”四个实体模型选项，选择不同的实体模型就会有不同的单元形状选项，选择合适的单元形状，再选择网格划分方式，单击“Mesh”按钮，即可开始网格划分。若对网格划分结果不满意，可以单击“Clear”按钮，清除网格，然后可以更新设置重新划分网格。
⑤ Refine at：局部细化控制。在“Refine at”后的下拉菜单中选择网格细化的范围，然后单击“Refine”按钮，进行局部网格的细化。
3.3.2 尺寸控制
尺寸控制的操作方法如下：
GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Meshing>Size Cntrls
选择菜单后，打开子菜单包含如下内容：
（1）SmartSize智能化网格划分控制
· Adv Opts：智能化网格划分高级选项。
· Status：用于显示“SmartSize”命令的设置情况。
（2）ManualSize人工控制网格划分
该命令是在网格划分中用来指定边界线被划分单元的默认个数，模型可以分为以下5个
部分。
① Global：对整个模型进行单元尺寸设置。执行这个命令后会弹出子菜单，其各项功能如下：
· Size：设定网格单元边的长度和边界线上网格单元的个数。
· Area Cntrls：设置面网格划分的选项，包括面网格缩放因子和网格过渡因子。
· Volu Cntrls：设置体网格划分的选项，仅包括四面体网格缩放因子。
· Other：控制默认的单元大小，适用于映射网格。
② Areas：对于设置面模型划分网格单元大小的选项。执行这个命令后会弹出子菜单，其各项功能如下：
· All Areas：对所有面设置划分网格单元大小。
· Picked Areas：对所选定的面设置划分网格单元大小。
· Clr Size：删除已经设置好的面单元划分大小。
③ Lines：用于设置模型中线上划分网格的单元尺寸。
④ Keypoints：用于设定离关键点最近的单元的边长。
⑤ Layers：在模型中线上设置分割等分数和步长比率。
（3）Concentrat KPs：集中点的单元尺寸设置
该命令主要应用于有应力集中和裂纹尖端的模型，其下包括“Create”和“List”两个字菜单，单击“Create”按钮在奇异的面网格单元中创建一个关键点，然后在“List”菜单中设置单元尺寸选项。
3.3.3 网格划分器选项
操作命令如下：
GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesher Opts
执行该命令后会弹出如图3-3所示的对话框，该对话框中各项意义分别如下：
图3-3 网格划分器选项对话框
· Triangle Mesher：三角形表面网格划分器。
· Quad Mesher：四边形表面网格划分器。
· Tet Mesher：四面体网格划分器。
· Tet Improvement in VMESH：当下一次自由体网格划分操作开始时，识别完成的四面体网格的改进水平。
· Hex to Tet Interface：过渡为金字塔单元选项。
· Split poor quality quads：对违反形状误差或警告的四边形网格进行分割的选项。
· Midside node placement：指定中间节点的位置。
· Pattern Key：选择三角形单元模式。
3.3.4 单元形状控制
在划分生成二维单元或三维单元时，可以定义单元形状。二维单元可以定义为四边形或三角形，三维单元可以定义为六面体或四面体。匹配好单元形状后即可选择一定的几何对象生成各种单元。下面介绍用“Mesh”命令划分几何实体生成各种单元的命令。
（1）划分面生成面单元
GUI方式：Main Menu>Preprocessor> Meshing> Mesh>Areas>Mapped-3 or 4 sides
Main Menu>Preprocessor> Meshing> Mesh>Areas>Mapped-By Corners
Main Menu>Preprocessor> Meshing> Mesh>Areas>Free
Main Menu>Preprocessor> Meshing> Mesh>Areas>Target Surf
（2）划分体生成体单元
GUI方式：Main Menu>Preprocessor> Meshing> Mesh>Volumes>Mapped-4 to 6 sides
Main Menu>Preprocessor> Meshing> Mesh>Volumes>Free
ANSYS程序允许在同一个划分区域出现多种单元形状，例如，同一区域的面单元可以是四边形也可以是三角形，但建议尽量不要在同一个模型中混用六面体或四面体单元。
3.4 自由网格划分和映射网格划分
前面主要讲述可用的网格划分控制，现在集中讨论适合于自由网格划分和映射网格划分的控制。
在网格剖分之前，甚至模型创建之前，分析确定采用自由网格还是映射网格对该模型进行分析，选择更为合适的网格是十分重要的。自由网格对于单元形状没有限制，也没有特别的应用模式。与自由网格相比较，映射网格对于单元形状有限制，并要符合一定的网格模式。映射面网格只包含四边形或三角形单元，映射体网格只包含六面体单元。另外，映射网格的特点是具有规则的形状，单元明显地成行排列。如果希望用映射网格剖分模型，创建模型的几何结构必须由一系列规则的体或面组成，这样才能应用于映射网格剖分。
3.4.1 自由网格划分
自由网格划分操作，对几何模型无特殊要求。任何几何模型，虽然是不规则的，也可以进行自由网格划分。所用单元形状依赖于是对面还是对体进行网格划分。对面时，自由网格可以是四边形，也可以是三角形，或两者混合；对体时，自由网格一般是四面体单元，棱锥单元作为过渡单元也可以加入到四面体网格中。
对面和体进行自由网格划分的操作如下：
GUI方式：Main Menu>Preprocessor> Meshing> Mesh>Areas>Free
Main Menu>Preprocessor> Meshing> Mesh>Volumes> Free
3.4.2 映射网格划分
映射网格划分要求面或体有一定的形状规则，可以指定程序全部用四边形面单元、三角形面单元或者六面体单元生成网格模型。
（1）面映射网格划分
面映射网格包括全部是四边形单元或者全部是三角形单元，面映射网格需满足如下条件：
① 该面必须是三条边或者四条边（有无连接均可）。
② 如果是四条边，对边必须划分为相同数目的单元，或者是划分一过渡型网格。如果是三条边，则线分割总数必须为偶数且每条边的分割数相同。
③ 网格划分必须设置为映射网格。
如果一个面多于四条边，则不能直接用映射网格划分，但可以使某些线合并，或者连接时总线数减少到四条之后再用映射网格划分，方法如下：
① 连接线。
命令方式：LCCAT GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Areas>Mapped>Concatenate> Lines
② 合并线。
命令方式：LCOMB GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>Lines
（2）体映射网格划分
要将体全部划分为体六面体单元，必须满足以下条件：
① 该体的外形应为块状（6个面）、楔形或棱柱（5个面）、四面体（4个面）。
② 对边上必须划分相同的单元数，或分割符合过渡网格形式适合六面体网格划分。
③ 如果是棱柱或者四面体，三角形上的单元分割数必须是偶数。
与面网格划分的连接线一样，当需要减少围成体的面数以进行映射网格划分时，可以对面进行加（AADD）或者连接（ACCAT）。如果连接面有边界线，线也必须连接在一起，必须线连接面，再连接面。一般来说，AADD（面为平面或者共面时）的连接效果优于ACCAT。
连接面的方法如下：
命令方式：ACCAT
GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Meshing> Concatenate>Areas
Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Areas>Mapped
将面相加的方法如下：
命令方式：AADD GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>Areas
3.5 直接生成有限元模型
如前所述，ANSYS程序已经提供了许多方便的命令方式用于通过几何模型生成有限元网格模型，以及对节点和单元的复制、移动等操作。但同时，ANSYS还提供了直接通过节点和单元生成有限元模型的方法，有时候，这种直接方法更便捷、更有效。
由直接生成的模型严格按节点和单元的顺序定义，单元必须在相应节点全部生成之后才能定义。
3.5.1 节点
节点和单元是有限元模型的基础，先介绍节点的相关操作。
1.创建节点
创建节点的操作方法如下：
（1）在当前坐标系下创建节点
命令方式：N
GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>In Active CS
Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>On Working Plane。
（2）在关键点上创建节点
命令方式：NKPT GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>On Keypoint
2.从已有的节点创建节点
从已有的节点创建节点的操作方法如下：
（1）在三节点的二次线上生成节点
命令方式：QUAD GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>Quadratic Fill
（2）通过缩放生成节点
命令方式：NSCALE
GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Copy>Nodes>Scale & Copy
Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Scale>Nodes>Scale & Copy
Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Scale>Nodes>Scale & Move
（3）在两个节点之间创建多个节点
命令方式：FILL GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>Fill between Nds
（4）在曲线的曲率中心创建新的节点
命令方式：CENTER GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>At Curvature Ctr
（5）通过复制创建新的节点
命令方式：NGEN
GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Copy>Nodes>Copy
（6）通过镜像创建新的节点
命令方式：NSYM GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Reflect>Nodes
（7）将一种模式的节点转到另外坐标系中
命令方式：TRANSFER GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Transfer Coord>Nodes
3.查看、选择和删除节点
查看、选择和删除节点的操作方法如下：
（1）列表节点
命令方式：NLIST
GUI方式：Utility Menu>List>Nodes
Utility Menu>List>Picked Entities> Nodes
（2）显示节点
命令方式：NPLOT GUI方式：Utility Menu>Plot>Nodes
（3）选择节点
命令方式：NSEL GUI方式：Utility Menu>Select>Entities
（4）删除节点
命令方式：NDELE
GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Delete>Nodes
4.移动节点
移动节点的操作方法如下：
（1）通过编辑节点坐标来移动节点
命令方式：NMODIF
GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>Rotate Nodes CS>By Angles
Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Rotate Nodes CS>By Angles
Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Rotate Nodes CS>Set of Nodes
Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Rotate Nodes CS>Single Node
（2）移动节点到在表面的交点
命令方式：MOVE GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Nodes>To Intersect
5.选择节点坐标系
旋转节点坐标系的操作方法如下：
（1）旋转到当前激活的坐标系
命令方式：NROTAT
GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>Rotate Nodes CS>To Active CS
Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Rotate Nodes CS> To Active CS
（2）通过方向余弦来旋转节点坐标系
命令方式：NANG
GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>Rotate Nodes CS>By Vectors
Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Rotate Nodes CS> By Vectors。
（3）通过角度来旋转节点坐标系
命令方式：N或NMODIF
GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>In Active CS
Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>On Working Plane
Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes >Rotate Nodes CS> By Angles
Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Rotate Nodes CS> By Angles
Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Rotate Nodes CS> Set of Nodes
Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Rotate Nodes CS> Single Node
6.读写包含节点数据的文本文件
读写包含节点数据文本文件的操作方法如下：
（1）从文件中读取一部分节点
命令方式：NRRANG GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>Read Node File
（2）从文件中读取节点
命令方式：NREAD GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes> Read Node File
（3）将节点写入文件
命令方式：NWRITE GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Nodes>Write Node File
3.5.2 单元
这里介绍单元的相关操作。
1.创建单元
创建单元的操作方法如下：
命令方式：E
GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>Auto Numbered>Thru Nodes
Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>User Numbered>Thru Nodes
2.从已有的单元创建单元
从已有的单元创建单元的操作方法如下：
（1）通过复制和自动编号创建新的单元
命令方式：EGEN GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Copy>Elements> Auto Numbered
（2）通过复制和手工编号创建新的单元
命令方式：ENGEN GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Copy>Elements>User Numbered
（3）通过镜像和自动编号创建新的单元
命令方式：ESYM GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Reflect>Elements> Auto Numbered
（4）通过镜像和手工编号创建新的单元
命令方式：ENSYM
GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Reflect>Elements>User Numbered
Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Reverse Normal
>of Sell Elements
3.读写包含单元数据的文本文件
读写包含单元数据文本文件的操作方法如下：（1）从文件中读取一部分单元
命令方式：ERRANG GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>Read Elem File
（2）从文件中读取单元
命令方式：EREAD GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements> Read Elem File
（3）将单元写入文件
命令方式：EWRITE GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>Write Elem File
4.组集单元表
组集单元表的操作方法如下：
（1）定义单元类型
命令方式：ET GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete
（2）定义实常数
命令方式：R GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Real Constants>Add/Edit/Delete
（3）定义材料属性
命令方式：MP或MPDATA或MPTEMP GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models
5.设置单元属性
设置单元属性的操作方法如下：
（1）设置单元类型
命令方式：TYPE GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>Elem Attributes
（2）设置实常数
命令方式：REAL GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>Elem Attributes
（3）设置材料属性
命令方式：MAT GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>Elem Attributes
（4）设置单元坐标系
命令方式：ESYS GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Elements>Elem Attributes
6.查看单元列表
查看单元列表的操作方法如下：
（1）列表单元类型
命令方式：ETLIST GUI方式：Utility Menu>List>Properties>Element Types
（2）列表实常数
命令方式：RLIST
GUI方式：Utility Menu>List>Properties>All Real Constants
Utility Menu>List>Properties>Specified Real Constants
（3）列表材料属性
命令方式：MPLIST
GUI方式：Utility Menu>List>Properties>All Materials
Utility Menu>List>Properties>All Matls，All Temps
Utility Menu>List>Properties>All Matls，Specified Temp
Utility Menu>List>Properties> Specified Matl，All Temps
（4）列表数据表
命令方式：TBLIST GUI方式：Utility Menu>List>Properties>Data Tables
（5）列表坐标系
命令方式：CSLIST
GUI方式：Utility Menu>List>Other>Local Coord Sys
7.查看、选择和删除单元
查看和删除单元的操作方法如下：
（1）列表单元
命令方式：ELIST
GUI方式：Utility Menu>List> Elements
Utility Menu>List>Picked Entities> Elements
（2）显示单元
命令方式：EPLOT GUI方式：Utility Menu>Plot>Elements
（3）选择单元
命令方式：ESEL GUI方式：Utility Menu>Select>Entities
（4）删除单元
命令方式：EDELE
GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Delete>Elements
3.6 编号控制
本节主要讨论用于编号控制（包括关键点、线、面、体、单元、节点、单元类型、实体常数、材料号、耦合自由度、约束方程、坐标系等）的命令方式和GUI菜单方式。这种编号控制对于将模型的各个独立部分组合起来是相当有用的。
布尔运算输出图元的编号并非完全可以预估，在不同的计算机系统中，执行同样的布尔运算，生成图元的编号可能会不同。
3.6.1 合并重复项
如果两个独立的图元在相同或者非常相近的位置，可以合并成一个图元，合并重复项具体的操作如下：
命令方式：NUMMRG GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Numbering Ctrls>Merge Items
选择菜单后会弹出“Merge Coincident or Equivalently Defined Items”对话框，如图3-4所示。在Label后面选择合适的项（例如，关键点、线、面、体、单元、节点、单元类型、实常数、材料号等）；TOLER后面的输入值表示条件公差（相对公差），GTOLER后面的输入值表示总体公差（绝对公差），通常采用默认值（不输入具体数值）；ACTION变量表示是直接合并选择项还是先提示然后再合并（默认是直接合并）；SWITCH变量表示是保留合并图元中较高的编号还是较低的编号（默认是较低的编号）。
图3-4 合并重复项对话框
3.6.2 压缩编号
在构造模型时，由于删除、清除、合并或者其他操作可能在编号中产生许多空号，可采用如下方法清除空号并且保证编号的连续性：
命令方式：NUMCMP GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Numbering Ctrls>Compress Numbers
选择菜单后会弹出“Compress Numbers”对话框，如图3-5所示，在Label后面的下拉菜单中选择适当的项（例如，关键点、线、面、体、单元、节点、单元类型、实常数、材料号等）即可执行编号压缩操作。
3.6.3 设置起始编号
在生成新的编号项时，可能想使新生成的系列项的起始编号大于已有图元的最大编号。这样做可以保证新生成图元的连续编号不会占用已有编号序列中的空号。这样做的另一个理由是，可以使生成的模型的某个区域在编号上与其他区域保持独立，从而避免将这些区域连接到一块时有编号冲突。设定起始编号的方法如下：
图3-5 压缩编号对话框
命令方式：NUMSTR GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Numbering Ctrls>Set Start Number
选择菜单后会弹出“Starting Number Specifications”对话框，如图3-6所示，在节点、单元、关键点、线、面后面指定相应的起始编号即可。
图3-6 设置起始编号对话框如果想恢复默认的起始编号，可用如下方法：
命令方式：NUMSTR，DEFA GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Numbering Ctrls>Reset Start Number
选择菜单后会弹出“Reset Starting Number Specifications”对话框，单击“OK”按钮即可。
3.6.4 设置编号偏差
在连接模型中的两个独立区域时，为避免编号冲突，可对当前已选取的编号加一个偏差值来重新编号，方法如下：
命令方式：NUMOFF GUI方式：Main Menu>Preprocessor>Numbering Ctrls>Add Num Offset
选择菜单后会弹出“Add an Offset toItem Number”对话框，如图3-7所示，在Lable后面选择想要执行编号偏差的项（例如，关键点、线、面、体、单元、节点、单元类型、实常数、材料号等），在VALUE后面输入具体数值即可。
图3-7 编号偏差设置对话框
3.7 工程实例
实例3-1 轴的建模及网格划分
——附带光盘“Start\Ch3\实例3-1”文件夹
——附带光盘“End\Ch3\实例3-1”文件夹
——附带光盘“AVI\实例3-1.avi”
1.问题描述
图3-8所示为轴的模型及尺寸，下面是其具体的建模和网格划分过程。
图3-8 轴的模型及尺寸
2.建模过程
（1）定义工作名和工作标题
① 定义工作名：选择菜单Utility Menu→File→Change Jobname，弹出如图3-9所示的对话框，在“[/FILNAM]”文本框中输入“example3-1”，将“New log and error files”后面的复选框选中，使其处于“Yes”状态，单击“OK”按钮，关闭对话框。
图3-9 定义工作名对话框
② 定义工作标题：选择菜单Utility Menu→File→Change Tile，弹出如图3-10所示的对
话框，在“[/TITLE]”文本框中输入“shaft”，单击“OK”按钮，关闭对话框。
图3-10 定义工作标题对话框
③ 重新显示：选择菜单Utility Menu→Plot→Replot，上面所定义的工作标题在图形输出窗口中显示出来。
④ 设置优选项：选择菜单Main Menu→Preferences，弹出“Preferences for GUI Filtering”对话框，选中“Structural”复选框，单击“OK”按钮，关闭对话框。
（2）调整图形输出窗口和显示所需工具栏
① 关闭坐标系符号。选择菜单Utility Menu→PlotCtrls→Window Controls→Window Options，弹出“Window Options”对话框，在“Location of triad”后面的下拉菜单中选择“Not shown”选项，单击“OK”按钮，关闭对话框。
② 显示工作平面。选择菜单Utility Menu→WorkPlane→Display Working Plane，使Display Working Plane菜单项前出现对号，在图形输出窗口显示工作平面。
③ 打开工作平面平移、旋转工具栏。选择菜单Utility Menu→WorkPlane →Offset WP by Increments，在图形输出窗口显示的“Offset WP”工具栏，通过它可以完成工作平面的平移和旋转操作。
（3）生成各个轴段
① 生成第一个轴段。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cylinder→Solid Cylinder，弹出“Solid Cylinder”对话框，在其中输入数据如图3-11所示，单击“OK”按钮，确认输入，选择动态按钮，调整模型结果如图3-12所示。
图3-11 创建实心圆柱对话框
图3-12 生成的圆柱结果图
② 平移工作平面。在“Offset WP”中的“X，Y，Z Offset”下面的输入框中输入“0，0，14”，单击“Apply”按钮确认。
③ 生成第二个轴段。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cylinder→Solid Cylinder，弹出“Solid Cylinder”对话框，在“Radius”中输入“15”，“Depth”中输入“58”，单击“OK”按钮确认输入。
④ 平移工作平面。在“Offset WP”中的“X，Y，Z Offset”下面的输入框中输入“0，0，58”，单击“Apply”按钮确认。
⑤ 生成第三个轴段。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cylinder→Solid Cylinder，弹出“Solid Cylinder”对话框，在“Radius”中输入“12.5”，“Depth”中输入“12”，单击“OK”按钮，确认输入。
⑥ 平移工作平面。在“Offset WP”中的“X，Y，Z Offset”下面的输入框中输入“0，0，12”，单击“Apply”按钮确认。
⑦ 生成第四个轴段。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cylinder→Solid Cylinder，弹出“Solid Cylinder”对话框，在“Radius”中输入“10”，“Depth”中输入“56”，单击“OK”按钮，确认输入。
⑧ 平移工作平面。在“Offset WP”中的“X，Y，Z Offset”下面的输入框中输入“0，0，56”，单击“Apply”按钮确认。
⑨ 生成第五个轴段。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cylinder→Solid Cylinder，弹出“Solid Cylinder”对话框，在“Radius”中输入“8”，“Depth”中输入“20”，单击“OK”按钮，确认输入。选择菜单Utility Menu→Plot→Replot重绘模型。
⑩ 体相加操作。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Addt→Volumes，弹出拾取对话框，单击“Pick All”按钮。
（4）生成键槽
① 把工作平面复原。选择菜单Utility Menu→WorkPlane→Align WP with→Global Cartesian，使工作平面坐标系与总体笛卡儿坐标系完全重合。
② 平移工作平面。在“Offset WP”中的“X，Y，Z Offset”下面的输入框中输入“0，8，28”，单击“Apply”按钮确认。
③ 旋转工作平面。在“Offset WP”中的“XY，YZ，ZX Angles”下面的输入框中输入“0，-90”，单击“Apply”按钮确认。
④ 生成第一个圆柱。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cylinder→Solid Cylinder，弹出“Solid Cylinder”对话框，在“Radius”中输入“6”，“Depth”中输入“15”，单击“OK”按钮，确认输入。
⑤ 平移工作平面。在“Offset WP”中的“X，Y，Z Offset”下面的输入框中输入“0，-30”，单击“Apply”按钮确认。
⑥ 生成第二个圆柱。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cylinder→Solid Cylinder，弹出“Solid Cylinder”对话框，在“Radius”中输入“6”，“Depth”中输入“15”，单击“OK”按钮，确认输入，生成的结果如图3-13所示。
图3-13 生成横向圆柱结果图
⑦ 生成长方体。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Block→By dimensions，弹出“Create Block by Dimensions”对话框，在其中输入数据，如图3-14所示，单击“OK”按钮，确认输入。选择菜单Utility Menu→Plot→Replot重绘模型，最终结果如图3-15所示。
图3-14 创建长方体对话框
图3-15 生成长方体结果图
⑧ 把工作平面复原。选择菜单Utility Menu→WorkPlane→Align WP with→Global Cartesian，使工作平面坐标系与总体笛卡儿坐标系完全重合。
⑨ 镜像体操作。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Reflect→Volumes，弹出拾取对话框，选择编号为“V1，V2，V3”的体，单击“OK”按钮，弹出“Reflect Volumes”对话框，选择“X-Z plane Y”单选钮，如图3-16所示，单击“OK”按钮，确认输入，生成的结果如图3-17所示。
图3-16 镜像对话框
图3-17 镜像结果图
⑩ 体相减操作。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Subtract→Volumes，弹出拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中选取编号为“V6”的体素，单击“OK”按钮，又弹出第二个拾取对话框，用鼠标拾取编号为“V1，V2，V3，V4，V5，V7”的体素，单击“OK”按钮，生成的结果如图3-18所示。
图3-18 删除体后的结果图
（5）划分网格
① 定义单元类型。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/ Delete，弹出“Element Types”对话框，单击“Add”按钮，弹出如图3-19所示的“Library of Element Types”对话框。在该对话框中左侧列表中选择中“Structural”选项，及其下的“Solid”选项，在右侧列表中选择“Tet 10node 92”选项，单击“OK”按钮，此时，“Element Types”对话框变成如图3-20所示，再单击“Close”按钮，关闭对话框。
图3-19 单元类型列表框
图3-20 单元类型结果对话框
② 设置单元尺寸。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Meshing→Size Cntrls→ManualSize→ Global→Size，弹出“Global Element Sizes”对话框，设置单元边长为“5”，如图3-21所示，单击“OK”按钮，关闭对话框。
图3-21 单元尺寸控制对话框
③ 自由网格划分方式生成网格。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Meshing→Mesh→Volumes→Free，弹出一个拾取对话框，单击“Pick All”按钮，生成的网格如图3-22所示。
④ 保存模型。单击工具条上的“SAVE_DB”按钮，模型以前面所定义的工作名保存在工作目录中。
图3-22 网格结果图
⑤ 退出ANSYS。选择菜单Utility Menu→File→Exit，在弹出的“Exit from ANSYS”对话框中选中“Quit-No Save！”选项，单击“OK”按钮，关闭对话框并退出ANSYS。
实例3-2 叶轮的建模及网格划分
——附带光盘“Start\Ch3\实例3-2”文件夹
——附带光盘“End\Ch3\实例3-2”文件夹
——附带光盘“AVI\实例3-2.avi”
1.问题描述
图3-23所示为叶轮的模型及尺寸，其具体的建模和网格划分过程如下所述。
图3-23 叶轮的模型及尺寸
2.建模过程
（1）定义工作名和工作标题
① 定义工作名。选择菜单Utility Menu→File→Change Jobname，弹出如图3-24所示的对话框，在“[/FILNAM]”文本框中输入“example3-2”，将“New log and error files”后面的复选框选中，使其处于“Yes”状态，单击“OK”按钮，关闭对话框。
图3-24 定义工作名对话框
② 定义工作标题。选择菜单Utility Menu→File→Change Tile，弹出如图3-25所示的对话框，在“[/TITLE]”文本框中输入“impeller”，单击“OK”按钮，关闭对话框。
图3-25 定义工作标题对话框
③ 重新显示。选择菜单Utility Menu→Plot→Replot，上面所定义的工作标题在图形输出窗口中显示出来。
④ 设置优选项。选择菜单Main Menu→Preferences，弹出“Preferences for GUI Filtering”对话框，选中“Structural”复选框，单击“OK”按钮，关闭对话框。
（2）调整图形输出窗口和显示所需工具栏
① 关闭坐标系符号。选择菜单Utility Menu→PlotCtrls→Window Controls→Window Options，弹出“Window Options”对话框，在“Location of triad”后面的下拉菜单中选择“Not shown”，单击“OK”按钮，关闭对话框。
② 显示工作平面。选择菜单Utility Menu→WorkPlane→Display Working Plane，使Display Working Plane菜单项前出现对号，在图形输出窗口显示工作平面。
③ 打开工作平面平移、旋转工具栏。选择菜单Utility Menu→WorkPlane→Offset WP by Increments，在图形输出窗口显示的“Offset WP”工具栏，通过它可以完成工作平面的平移和旋转操作。
（3）生成叶轮底面并划分面网格
① 生成部分圆环。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Circle→Partial Annulus，弹出“Part Annular Circ Area”对话框，在其中输入数据，如图3-26所示，其中“Rad-1，Rad-2”为部分圆环的内外半径，“Theta-1，Theta-2”为部分圆环的起始和终止角度，单击“Apply”按钮确认创建第一个部分圆环，采取同样的方法创建另外三个部分圆环，这4个部分圆环的输入数据如下：
· 第一个部分圆环：Rad-1=15，Theta-1=0，Rad-2=17，Theta-2=20。
· 第二个部分圆环：Rad-1=17，Theta-1=0，Rad-2=25，Theta-2=20。
· 第三个部分圆环：Rad-1=15，Theta-1=20，Rad-2=17，Theta-2=60。
· 第四个部分圆环：Rad-1=17，Theta-1=20，Rad-2=25，Theta-2=60。
生成的结果如图3-27所示。
图3-26 创建圆环对话框
图3-27 生成的圆环结果图
② 改变当前坐标系为柱坐标系。选择菜单Utility Menu→WorkPlane→Change Active CS to→Global Cylindrical。
③ 生成整个底面。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Copy→Areas，弹出一个拾取对话框，单击“Pick All”按钮，又弹出“Copy Areas”对话框，输入数据，如图3-28所示，单击“OK”按钮，生成的结果如图3-29所示。
图3-28 复制面对话框
图3-29 复制面结果图
④ 改变当前坐标系为笛卡儿坐标系。选择菜单Utility Menu→WorkPlane→Change Active CS to→Global Cartesian。
⑤ 定义面单元类型。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/ Delete，弹出“Element Types”对话框，单击“Add”按钮，弹出如图3-30所示的“Library of Element Types”对话框。在该对话框中左侧列表中选择中“Structural”选项，及其下的“Solid”选项，在右侧列表中选择“Quad 4node 42”选项，单击“OK”按钮，此时，“Element Types”对话框变成如图3-31所示，再单击“Close”按钮，关闭对话框。
图3-30 单元类型列表框
⑥ 划分面网格。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Meshing→MeshTool，弹出“MeshTool”对话框，在“Size Controls”选项中，单击“Areas”后面的“Set”按钮，弹出一个拾取对话框，单击“Pick All”按钮，接着弹出“Element Size at Picked Areas”对话框，输入数据如图3-32所示，单击“OK”按钮，关闭对话框。在“MeshTool”对话框中的“Mesh”选项中选择“Areas”，“Shape”选项中选择“Quad，Mapped”菜单，单击“Mesh”按钮，弹出一个拾取对话框，单击“Pick All”按钮，开始划分网格，最终的结果如图3-33所示。
图3-31 单元类型结果对话框
图3-32 网格尺寸控制对话框
图3-33 面网格结果图
（4）采用拖拉方法生成体网格
① 增加体单元类型。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/ Delete，弹出“Element Types”对话框，单击“Add”按钮，弹出如图3-34所示“Library of Element Types”对话框。在该对话框中左侧列表中选择中“Structural”选项，及其下的“Solid”选项，在右侧列表中选择“Brick 8node 45”选项，单击“OK”按钮，此时，“Element Types”对话框变成如图3-35所示，再单击“Close”按钮，关闭对话框。
② 设置拖拉属性。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Extrude→Elem Ext Opts，弹出一个“Element Extrusion Options”对话框，设置如图3-36所示，单击“OK”按钮，关闭对话框。
图3-34 单元类型列表框
图3-35 单元类型结果对话框
图3-36 拉伸选项对话框
③ 沿Z轴生成叶轮底板。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Extrude→Areas→By XYZ Offset，弹出一个拾取对话框，单击“Pick All”按钮，接着弹出“Extrude Areas by XYZ Offset”对话框，输入数据如图3-37所示，单击“OK”按钮关闭对话框，生成的结果如图3-38所示。
图3-37 拉伸尺寸控制对话框
图3-38 拉伸结果图
④ 显示面编号。选择菜单Utility Menu→PlotCtrls→Numbering，弹出“Plot Numbering Controls”对话框，选中“Area Numbers”后的复选框，单击“OK”按钮，关闭对话框。选择菜单Utility Menu→Plot→Areas，把面及编号显示出来，结果如图3-39所示。
⑤ 设置拖拉属性。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Extrude→Elem Ext Opts，弹出一个“Element Extrusion Options”对话框，设置如图3-40所示，单击“OK”按钮关闭对话框。
⑥ 沿Z轴生成内圈。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Extrude→Areas→By XYZ Offset，弹出一个拾取对话框，做如图3-41所示设置，因为从面的编号可以看出，内圈所在面的编号从A1～A23，中间间隔为2，共12个面。单击“OK”按钮，弹出“Extrude Areas by XYZ Offset”对话框，输入数据如图3-42所示，输入“-10”是因为与生成底板的方向相反，单击“OK”按钮，关闭对话框，生成的结果如图3-43所示。
图3-39 显示面编号结果图
图3-40 拉伸选项对话框
图3-41 选择面对话框
图3-42 拉伸尺寸控制对话框
图3-43 拉伸结果图
⑦ 沿Z轴生成叶片。选择菜单Utility Menu→Plot→Areas，把面及编号显示出来。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Extrude→Areas→By XYZ Offset，弹出一个拾取对话框，做如图3-44所示设置，因为从面的编号可以看出，叶片所在面的编号从A2～A22，中间间隔为4，共6个面。单击“OK”按钮，弹出“Extrude Areas by XYZ Offset”对话框，单击“OK”按钮接受其默认设置，选择菜单Utility Menu→Plot→Elements，生成的结果如图3-45所示。
图3-44 选择面对话框
图3-45 最终结果图
⑧ 保存模型。单击工具条上的“SAVE_DB”按钮，模型以前面所定义的工作名保存在工作目录中。
⑨ 退出ANSYS。选择菜单Utility Menu→File→Exit，在弹出的“Exit from ANSYS”对话框中选中“Quit-No Save！”选项，单击“OK”按钮，关闭对话框并退出ANSYS。
实例3-3 飞轮的建模及网格划分
——附带光盘“Start\Ch3\实例3-3”文件夹
——附带光盘“End\Ch3\实例3-3”文件夹
——附带光盘“AVI\实例3-3.avi”
1.问题描述
图3-46和图3-47所示为飞轮的立体示意图及模型尺寸示意图，因飞轮为轴对称结构，所以建模和网格划分只需飞轮的八分之一（从而减少运算成本，最后可以通过扩展得到整体的运算结果），其具体的建模和网格划分过程如下所述。
图3-46 模型立体示意图
图3-47 模型尺寸示意图
2.建模过程
（1）定义工作名和工作标题
① 定义工作名。选择菜单Utility Menu→File→Change Jobname，弹出如图3-48所示的对话框，在“[/FILNAM]”文本框中输入“example3-3”，将“New log and error files”后面的复选框选中，使其处于“Yes”状态，单击“OK”按钮，关闭对话框。
图3-48 定义工作名对话框
② 定义工作标题。选择菜单Utility Menu→File→Change Tile，弹出如图3-49所示的对话框，在“[/TITLE]”文本框中输入“wheel”，单击“OK”按钮，关闭对话框。
图3-49 定义工作标题对话框
③ 重新显示。选择菜单Utility Menu→Plot→Replot，上面所定义的工作标题在图形输出窗口中显示出来。
④ 设置优选项。选择菜单Main Menu→Preferences，弹出“Preferences for GUI Filtering”对话框，选中“Structural”复选框，单击“OK”按钮，关闭对话框。
（2）调整图形输出窗口和显示所需工具栏
① 关闭坐标系符号。选择菜单Utility Menu→PlotCtrls→Window Controls→Window Options，弹出“Window Options”对话框，在“Location of triad”后面的下拉菜单中选择“Not shown”选项，单击“OK”按钮，关闭对话框。
② 显示工作平面。选择菜单Utility Menu→WorkPlane→Display Working Plane，使Display Working Plane菜单项前出现对号，在图形输出窗口显示工作平面。
③ 打开工作平面平移、旋转工具栏。选择菜单Utility Menu→WorkPlane →Offset WP by Increments，在图形输出窗口显示的“Offset WP”工具栏，通过它可以完成工作平面的平移和旋转操作。
（3）2D剖面建模
① 生成三个矩形面。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Rectangle→By dimensions，弹出“Create Rectangle by Dimensions”对话框，在其中输入数据，如图3-50所示，其中“X1，Y1”与“X2，Y2”为矩形对角线上的两端点坐标，单击“Apply”按钮，确认创建第一个矩形面，采取同样的方法创建另外二个矩形面，这三个矩形面的输入数据如下：
图3-50 创建长方形对话框
· 第一个矩形面：X1=2，X2=3，Y1=-4，Y 2=6。
· 第二个矩形面：X1=7，X2=3，Y1=0.8，Y 2=-0.8。
· 第三个矩形面：X1=7，X2=8，Y1=3，Y 2=-3。
生成的结果如图3-51所示。
② 面相加操作。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Add→Areas，弹出一个拾取对话框，单击“Pick All”按钮。
图3-51 生成的长方形结果图
③ 显示关键点和线编号。选择菜单Utility Menu→PlotCtrls→Numbering，弹出“Plot Numbering Controls”对话框，选中“Keypoint Numbers”和“Line Numbers”后的复选框，单击“OK”按钮，关闭对话框。
④ 显示线。选择菜单Utility Menu→Plot→Lines，把线及编号显示出来。
⑤ 线倒角操作。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→Line Fillet，弹出一个拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中分别选取编号为“L14，L7”的线，单击“OK”按钮，弹出如图3-52所示的“Line Fillet”对话框，在“Fillet Radius”后面文本框中输入半径“0.5”，单击“Apply”按钮，再次出现拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中分别选取编号为“L13，L5”的线，单击“Apply”按钮，再次弹出如图所示的对话框，单击“OK”按钮，接受其默认设置，同样对“L16，L7”和“L15，L5”采取同样的操作，最后的结果如图3-53所示。
图3-52 线倒角对话框
⑥ 生成由倒角线围成的面。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Arbitrary→By Lines，出现一个拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中选取编号为“L2，L6，L8”的线；单击“Apply”按钮，接着拾取编号为“L12，L17，L18”的线；单击“Apply”按钮，接着拾取编号为“L19，L20，L21”的线；单击“Apply”按钮，接着拾取编号为“L22，L23，L24”的线，单击“OK”按钮。
图3-53 倒角结果图
⑦ 生成圆弧线的象限点。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→In Active CS，弹出“Create Keypoints In Active Coordinate System”对话框，在其中输入数据，如图3-54所示，“X，Y，Z Location in active CS”为相应关键点的坐标值，Z坐标空白代表其值为0，“Keypoint Number”为关键点的编号，空白时代表由系统自动编号，单击“Apply”按钮确认创建第一个关键点，再输入“X=7.5，Y=-3.5”，单击“OK”按钮，生成第二个关键点。
图3-54 创建关键点对话框
⑧ 生成圆弧线。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→Arcs→By End KPs & Rad，弹出一个拾取对话框，在图形输出窗口中依次拾取编号为“12，11”的关键点，单击“OK”按钮，再拾取圆弧线的象限点，即编号为“21”的关键点，单击“OK”按钮，弹出“Arc by End KPs & Radius”对话框，输入如图3-55所示，单击“Apply”按钮，生成第一段圆弧，同样，拾取编号为“9，10”的关键点和圆弧线的象限点即关键点“22”，最后单击“OK”按钮，接受其默认设置。选择菜单Utility Menu→Plot→Lines，最后的结果如图3-56所示。
⑨ 生成由圆弧围成的面。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Arbitrary→By Lines，出现一个拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中选取编号为“L11，L25”的线，单击“Apply”按钮，接着拾取编号为“L9，L26”的线，单击“OK”按钮。
图3-55 创建圆弧对话框
图3-56 圆弧结果图
⑩ 面相加操作。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Add→Areas，弹出一个拾取对话框，单击“Pick All”按钮，生成的结果如图3-57所示。
（11）压缩编号。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Numbering Ctrls→Compress Numbers，弹出“Compress Numbers”对话框，在“Item to be compressed”后的下拉菜单中选择“All”选项，单击“OK”按钮确认。选择菜单Utility Menu→Plot→Lines，最后的结果如图3-58所示。
（4）由2D模型生成3D模型
① 生成旋转轴的关键点。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→In Active CS，弹出“Create Keypoints In Active Coordinate System”对话框，输入“X=0，Y=-0”，单击“Apply”按钮确认创建第一个关键点，再输入“X=0，Y=-3”，单击“OK”按钮生成第二个关键点。选择菜单Utility Menu→WorkPlane→Display Working Plane，使Display Working Plane菜单项前的对号消失，在图形输出窗口隐藏工作平面。选择菜单Utility Menu→Plot→Keypoints→Keypoints，最后的结果如图3-59所示，编号为“19，20”的点就是刚才生成的关键点。
图3-57 相加后的结果图
图3-58 压缩编号后的结果图
② 设置角度单位为度。选择菜单Utility Menu→Parameters→Angular Units，弹出“Angular Units for Parametric Functions”对话框，在右侧的下拉菜单框中选择“Degree DEG”选项，如图3-60所示，单击“OK”按钮，关闭对话框。
③ 拖拉生成3D模型。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Extrude→Areas→About Axis，弹出一个拾取对话框，单击“Pick All”按钮，接着拾取轴线的关键点即编号为“19，20”的关键点，单击“OK”按钮，又弹出“Sweep Areas about Axis”对话框，输入数据，如图3-61所示，单击“OK”按钮。
图3-59 生成关键点后的结果图
图3-60 设置角度单位对话框
图3-61 扫略对话框
④ 关闭关键点和线编号。选择菜单Utility Menu→PlotCtrls→Numbering，弹出“Plot Numbering Controls”对话框，取消选中“Keypoint Numbers”和“Line Numbers”后的复选框，使复选框由“On”状态变成“Off”状态，单击“OK”按钮关闭对话框。选择动态按钮调整模型，得到的结果如图3-62所示。
（5）生成圆柱孔
① 显示工作平面。选择菜单Utility Menu→WorkPlane→Display Working Plane，使Display Working Plane菜单项前出现对号，在图形输出窗口显示工作平面。
② 平移工作平面。单击“Raise Hidden”按钮使“Offset WP”对话框显示出来，在“Offset WP”中的“X，Y，Z Offset”下面的输入框中输入“5，-0.8”，单击“Apply”按钮确认。
③ 旋转工作平面。在“Offset WP”中的“XY，YZ，ZX Angles”下面的输入框中输入“0，-90”，单击“Apply”按钮确认。
④ 生成圆柱体。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cylinder→Solid Cylinder，弹出“Solid Cylinder”对话框，在其中输入数据如图3-63所示，单击“OK”按钮，确认输入，结果如图3-64所示。
图3-62 扫略结果图
图3-63 创建实心圆柱对话框
图3-64 生成实心圆柱结果图
⑤ 体相减操作。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Subtract→Volumes，弹出一个拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中选取编号为“V1”的体素，单击“OK”按钮，又弹出第二个拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中选取编号为“V2”的体素，单击“OK”按钮，关闭对话框。选择菜单Utility Menu→Plot→Replot重绘模型，删除体后的结果如图3-65所示。
（6）对实体进行分割
① 通过关键点定位工作平面。先把关键点编号显示出来，选择菜单Utility Menu→WorkPlane→Offset WP to→Keypoints，弹出拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中选择如图3-66所标示的关键点“9”，单击“OK”按钮，关闭拾取对话框。
图3-65 体相减结果图
图3-66 定位工作平面示意图
② 用工作平面分割实体。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Divide→Volu by WrkPlane，弹出拾取对话框，单击“Pick All”按钮。选择菜单Utility Menu→Plot→Volumes，重新显示实体。
③ 通过关键点定位工作平面。选择菜单Utility Menu→WorkPlane→Offset WP to→Keypoints，弹出拾取对话框，用鼠标在图形输出窗口中选择如图3-66所示的关键点“11”，单击“OK”按钮，关闭拾取对话框。
④ 用工作平面分割实体。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Divide→Volu by WrkPlane，弹出拾取对话框，在图形输出窗口中选择编号为“V4”的体，单击“OK”按钮。选择菜单Utility Menu→Plot→Volumes，生成的结果如图3-67所示。
图3-67 分割体后的结果图
⑤ 关闭工作平面。选择菜单Utility Menu→WorkPlane→Display Working Plane，使Display Working Plane菜单项前的对号消失，在图形输出窗口隐藏工作平面。
（7）定义单元生成网格
① 选择单元类型。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/ Delete，弹出“Element Types”对话框，单击“Add”按钮，弹出如图3-68所示的“Library of Element Types”对话框。在该对话框中左侧列表中选择“Structural”选项，及其下的“Solid”选项，在右侧列表中选择“Brick 8node 45”选项，单击“Apply”按钮，再选择“Brick 8node 95”选项，单击“OK”按钮，此时，“Element Types”对话框变成如图3-69所示，再单击“Close”按钮，关闭对话框。
图3-68 单元类型列表框
② 设置单元尺寸。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Meshing→Size Cntrls→ManualSize→Global→Size，弹出“Global Element Sizes”对话框，设置单元边长为“0.25”，如图3-70所示，单击“OK”按钮，关闭对话框。
图3-69 单元类型结果对话框
图3-70 单元尺寸控制对话框
③ 生成映射网格。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Meshing→Mesh→Volumes→Mapped→4 to 6 sided，弹出一个拾取对话框，在图形输出窗口中选择编号为“V1，V2，V3，V5”的体，单击“OK”按钮，生成的网格如图3-71所示。
图3-71 生成的映射网格
④ 改变单元类型。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Meshing→Mesh Attributes→Default Attribs，弹出“Meshing Attributes”对话框，在“Element type number”栏中选择“2 SOLID95”选项，如图3-72所示，单击“OK”按钮确认。
图3-72 网格属性对话框
⑤ 设置单元尺寸。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Meshing→Size Cntrls→ManualSize→Global→Size，弹出“Global Element Sizes”对话框，设置单元边长为“0.2”，如图3-73所示，单击“OK”按钮，关闭对话框。
图3-73 单元尺寸控制对话框
⑥ 显示体操作。选择菜单Utility Menu→Plot→Volumes。
⑦ 自由网格划分方式生成网格。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Meshing→Mesh→Volumes→Free，弹出一个拾取对话框，在图形输出窗口中选择编号为“V6”的体，单击“OK”按钮，生成的网格如图3-74所示。
⑧ 转变单元类型。选择菜单Main Menu→Preprocessor→Meshing→Modify Mesh→Change Tets，弹出如图3-75所示的对话框，在“Change From”后面的下拉菜单框中选择“95 to 92”选项，单击“OK”按钮。
⑨ 显示SOLID95单元。选择菜单Utility Menu→Select→Entities，出现“Select Entities”对话框，对其进行设置如图3-76所示，单击“OK”按钮。
⑩ 显示单元。选择菜单Utility Menu→Plot→Elements，其结果如图3-77所示。
（11）选择并显示全体单元。选择菜单Utility Menu→Select→Everything选择全体，选择菜单Utility Menu→Plot→Elements显示全体单元。
（12）保存模型。单击工具条上的“SAVE_DB”按钮，模型以前面所定义的工作名保存在工作目录中。
（13）退出ANSYS。选择菜单Utility Menu→File→Exit，在弹出的“Exit from ANSYS”对话框中选中“Quit-No Save！”选项，单击“OK”按钮，关闭对话框并退出ANSYS。
图3-74 网格结果图
图3-75 改变单元类型对话框
图3-76 选择单元对话框
图3-77 选择单元结果图