2.1 認(rèn)識(shí)DesignModeler

DesignModeler（本書(shū)將其簡(jiǎn)寫(xiě)為DM）是ANSYS Workbench 17.0集成的幾何建模平臺(tái)，DM類似于其他的CAD建模工具，不同的是它主要為FEM服務(wù)，因此具備了一些其他CAD軟件不具備的功能，如Beam Modeling（梁模型）、Spot Welds（點(diǎn)焊設(shè)置）、Enclosure Operation（包圍體操作）、Fill Operation（填充操作）等。

在進(jìn)行基本建模操作之前，先來(lái)認(rèn)識(shí)一下DM的基本操作。

2.1.1 進(jìn)入DesignModeler

在ANSYS Workbench主界面的項(xiàng)目管理區(qū)中雙擊Geometry（幾何體），即可進(jìn)入DM，初次進(jìn)入后會(huì)彈出如圖2-1所示的DM操作界面。

在菜單欄中依次選擇Units→需要的單位，即可選擇相應(yīng)的單位制，如圖2-2所示。

技巧提示

在DM中幾何建模通常是由CAD幾何體開(kāi)始的，有如圖2-3所示的兩種方式。

● 從外部活動(dòng)的CAD系統(tǒng)（Pro/Engineer、SolidWorks等）中探測(cè)并導(dǎo)入當(dāng)前的CAD文件，該導(dǎo)入方式為Plug-in模式（雙向模式），具體方法為：在DM中選擇菜單欄中的File（文件）→Attach to Active CAD Geometry命令（從活動(dòng)的CAD系統(tǒng)中導(dǎo)入CAD幾何體）。

技巧提示

● 導(dǎo)入DM所支持的特定格式的幾何體文件（Parasolid、SAT格式等），該導(dǎo)入方式為Reader模式（只讀模式），具體方法為：在DM中選擇菜單欄中的File（文件）→ Import External Geometry File命令（導(dǎo)入外部幾何體文件）。

技巧提示

導(dǎo)入幾何體時(shí)輸入的選項(xiàng)包括：幾何體類型（實(shí)體、表面、全部）、簡(jiǎn)化幾何體、校驗(yàn)/修復(fù)幾何體等內(nèi)容。其中簡(jiǎn)化幾何體有幾何體、拓?fù)鋬煞N方法。

● 幾何體：如有可能，將NURBS幾何體轉(zhuǎn)換為解析的幾何體。

● 拓?fù)洌汉喜⒅丿B的實(shí)體。

2.1.2 DesignModeler的操作界面

如圖2-4所示為DM的典型操作界面，實(shí)際上它與當(dāng)前流行的三維CAD軟件類似，其操作方式也類似。DM操作界面包括菜單欄、工具欄、設(shè)計(jì)樹(shù)、圖形窗口、模式標(biāo)簽、參數(shù)列表等內(nèi)容。

其中設(shè)計(jì)樹(shù)提供了用戶在設(shè)計(jì)時(shí)的設(shè)計(jì)步驟，將設(shè)計(jì)思路保留在設(shè)計(jì)樹(shù)中，可方便用戶查閱與修改。參數(shù)列表提供的是建模時(shí)所用到的相關(guān)參數(shù)，通過(guò)相關(guān)參數(shù)的修改可以對(duì)模型進(jìn)行控制。

1．菜單欄

如同其他CAD軟件，DM的主要功能均集中在各項(xiàng)主菜單中，包括File（文件）、Create（造型）、Tools（工具）等內(nèi)容。

● File（文件）：該菜單包含了基本的文件操作命令，主要有文件的輸入、輸出、保存以及腳本的運(yùn)行等命令。

● Create（造型）：該菜單包含了創(chuàng)建3D圖形和修改圖形的工具命令（如拉伸、布爾運(yùn)算、倒角等）。

● Concept（概念）：該菜單包含了修改線和曲面體的工具。

● Tools（工具）：該菜單包含整體建模、參數(shù)管理、定制用戶程序等操作命令。

● View（視圖）：該菜單包含了用來(lái)修改顯示設(shè)置的菜單命令。

● Help（幫助）：利用該菜單，可以獲取DM的相關(guān)幫助信息，在實(shí)際應(yīng)用中隨時(shí)可以調(diào)用。

2．工具欄

為了方便操作，DM將一些常見(jiàn)的功能以工具欄的形式組合在一起，放置在菜單欄的下方。常用的工具欄如圖2-5所示。

● 文件操作工具欄：該工具欄包含了常用的DM應(yīng)用命令，有新建、保存、輸出等命令，方便用戶操作。

● 圖形選取過(guò)濾器工具欄：該工具欄主要用來(lái)控制圖形的選取，包括點(diǎn)、線、面、體的選擇等，方便在繪圖時(shí)選取對(duì)象。

● 圖形顯示控制工具欄：該工具欄的命令可以用來(lái)激活鼠標(biāo)視角的控制，通過(guò)對(duì)圖形的放大、縮小、移動(dòng)、全局等控制圖形的顯示效果。

● 平面/草圖控制工具欄：該工具欄可以控制選擇草圖繪制的基準(zhǔn)面，并可以定義草圖名稱。

●幾何建模工具欄：該工具欄的命令可以用于3D界面的各種運(yùn)算，包括拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、蒙皮等操作，以生成3D幾何體。

3．設(shè)計(jì)樹(shù)

如同其他的3D設(shè)計(jì)軟件，設(shè)計(jì)樹(shù)區(qū)域中顯示的內(nèi)容與建模的邏輯相匹配，建模的整個(gè)過(guò)程可以顯示在設(shè)計(jì)樹(shù)的相關(guān)分支中，以方便查閱與修改。

4．模式標(biāo)簽

用來(lái)進(jìn)行草圖與模型間的切換。草圖與模型是在不同的圖形編輯環(huán)境下進(jìn)行的。

5．參數(shù)列表

參數(shù)列表中顯示的是繪圖命令的詳細(xì)信息，通過(guò)參數(shù)列表可以定義相應(yīng)的尺寸值等內(nèi)容。

6．圖形窗口

用來(lái)顯示圖形的繪制結(jié)果，在圖形窗口中可以直接預(yù)覽圖形的最終效果。

2.1.3 DesignModeler的鼠標(biāo)操作

在DM建模中鼠標(biāo)操作是必不可少的，通常用戶使用的均為三鍵鼠標(biāo)，其功能如表2-1所示。

2.1.4 圖形選取與控制

在建模時(shí)常會(huì)要求模型的起始位置位于某個(gè)面或者邊上，因此需要選擇該面或者邊進(jìn)行操作，這時(shí)就要求進(jìn)行圖形選取過(guò)濾操作。例如在圖形選取過(guò)濾器工具欄中選擇面，此時(shí)在選擇操作時(shí)只能選擇面。

圖形選取過(guò)濾是通過(guò)圖形選取過(guò)濾器工具欄實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)激活一個(gè)選取過(guò)濾器可以控制特性選取，其按鈕功能如圖2-6所示。

為了更為方便地觀察窗口中的視圖，DM提供了圖形顯示控制工具欄來(lái)控制圖形的顯示，工具欄的各按鈕命令如圖2-7所示，使用時(shí)需要與鼠標(biāo)配合。

2.1.5 DM幾何體

在ANSYS Workbench中，DM幾何體建模主要包含以下4個(gè)基本方面。

● 草圖模式：包括創(chuàng)建二維幾何體工具，這些二維幾何體為3D幾何體的創(chuàng)建和概念建模做準(zhǔn)備。

● 3D幾何體：將草圖進(jìn)行拉伸、旋轉(zhuǎn)、表面建模等操作后得到的幾何體。

● 幾何體輸入：直接導(dǎo)入商業(yè)化CAD模型進(jìn)入DM并對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)，使之適應(yīng)有限元網(wǎng)格劃分。

● 概念建模：用于創(chuàng)建和修補(bǔ)直線和表面實(shí)體，使之能應(yīng)用于創(chuàng)建梁和殼體的有限元模型。

DM幾何體建模方式將在下面的章節(jié)中逐一介紹。