2.3 創建3D幾何體

草圖進行拉伸、旋轉或表面建模等操作后得到的幾何體稱為3D幾何體，DM中包括實體、表面體、線體三種不同的體類型，其中實體是由表面和體組成的，表面體由表面（但沒有體）組成，線體則完全由邊線組成，沒有面和體。

技巧提示

在默認情況下，DM會自動將每一個體放在一個零件中。單個零件一般獨自劃分網格，其上的多個體可以在共享面上劃分匹配的網格。

2.3.1 創建3D特征

3D特征操作通常是指由2D草圖生成3D幾何體。常見的特征操作包括Extrude（拉伸）、Revolve（旋轉）、Sweep（掃描）、Skin/Loft（蒙皮/放樣）、抽面等，如圖2-12所示。

DM生成3D幾何體的過程與其他的CAD軟件的建模過程類似，對于常規的3D操作，如拉伸、旋轉、掃描等操作這里不再贅述。

在DM中創建3D幾何體的一些高級操作集成在DM的Create（創造）及Tools（工具）菜單命令中，如圖2-13所示的是DM中的一些特性操作。

2.3.2 激活體和凍結體

在默認狀態下，DM會將新的幾何體與已有的幾何體合并來保持單個體。通過激活或凍結體可以控制幾何體的合并。在DM中存在Active（激活）及Freezon（凍結）兩種狀態的體。

1．激活體

體默認為激活狀態，在該狀態下，體可以進行常規的建模操作，如布爾操作等，但不能被切片（Slice），激活體在特征樹形目錄中顯示為藍色（）。

技巧提示

2．凍結體

凍結體的目的是為仿真裝配建模提供一種不同的選擇方式。由于建模中的操作除切片外均不能用于凍結體，因此可以說凍結體是專門為體切片設置的。

技巧提示

執行菜單欄中的Tools（工具）→Freeze（凍結）操作時，選擇的體將被凍結，凍結體在樹形目錄中顯示成淡顏色（）。

當選取凍結體后執行Tools（工具）→Unfreeze（解除凍結）操作時，可以激活被凍結的體。

2.3.3 切片特征

在DM中，只有當模型完全由凍結體組成時，才可以使用切片。模型凍結后，選擇菜單欄中的Create（創建）→Slice（切片）命令，即可創建切片。

使用切片時，參數列表中有5個選項可供選擇，如圖2-14所示。

● Slice by Plane（用平面切片）：選定一個面并用此面對模型進行切片操作。

● Slice Off Faces（切掉面）：在模型中選擇表面，DM將這些表面切開，然后就可以用這些切開的面創建一個分離體。

● Slice by Surface（用面切片）：選定一個面來切分體。

● Slice Off Edges（切掉邊）：在模型中選擇邊，DM將這些邊切開，然后就可以用這些切開的邊創建一個分離體。

● Slice By Edge Loop（用邊環切片）：選定一個閉環的邊來切分體。

2.3.4 抑制體

體抑制是DM特有的一種操作，體被抑制后不會顯示在圖形窗口中，抑制體既不能送到其他Workbench模塊中用于網格劃分與分析，也不能導出為Parasolid（.x_t）或ANSYS Neutral文件（.anf）格式。抑制體在設計樹中顯示為。

如圖2-15所示，在設計樹中選擇體并右擊，在彈出的快捷菜單中選擇Suppress（抑制體）命令，即可將選擇的體抑制。

解除抑制的方法與抑制體相同，首先選擇需要解除抑制的體，然后右擊，在彈出的快捷菜單中選擇Unsuppress（解除抑制體）命令，即可將選擇的被抑制的體解除抑制。

2.3.5 面印記

面印記（Imprint Faces）與切片操作類似，是DM操作的特色功能之一。面印記僅用來分割體上的面，根據需要也可以在邊線上增加印記（但不創建新體）。

具體來講，表面印記可以用來在面上劃分出適用于施加載荷或約束的位置，如在體的某個面的局部位置添加載荷，此時就需要在施加載荷的位置采用面印記功能添加面印記。

添加面印記的操作步驟如下。

單擊圖形選取過濾器工具欄中的（選擇面按鈕，然后在體上選擇一個需要添加面印記的面，如圖2-16所示。

將模式標簽切換到Sketching（草圖）模式，單擊圖形顯示控制工具欄中的（正視放大）按鈕。

單擊Draw（繪圖）面板中的（矩形）按鈕，在圖形中繪制矩形，單擊Dimensions（尺寸）面板中的（基本尺寸）按鈕，標注繪制的矩形尺寸，并在參數列表中修改矩形的尺寸為5mm，繪制成一個矩形，如圖2-17所示。

將模式標簽切換回Modeling（模型）模式，單擊幾何體建模工具欄中的（拉伸）按鈕，在參數列表欄中的Operation選項的下拉列表中選擇Imprint Faces（面印記）選項，如圖2-18所示。

單擊工具欄中的（生成）按鈕，此時即可生成表面印記，如圖2-19所示為選中面后的效果，圖（a）為選中的原面，圖（b）為選中生成的面印記。

2.3.6 填充與包圍操作

填充（Fill）與包圍（Enclosure）操作主要是為計算流體力學（CFD）及電磁場（EMAG）服務的。

1．填充（Fill）

填充是指創建填充體內部空隙（如孔洞）的凍結體，該操作對激活或凍結體均可應用，填充僅對實體進行操作，通常用于在CFD中創建流動區域，在電磁場中創建磁場感應區域。

執行菜單欄中的Tools（工具）→Fill（填充）命令，即可執行填充操作，通常有By Cavity（通過孔洞）及By Caps（通過覆蓋）兩種填充方法，如圖2-20所示。

2．包圍（Enclosure）

包圍指的是在體附近創建周圍區域以方便模擬場區域（CFD、EMAG等），執行菜單欄中的Tools（工具）→Enclosure（包圍）命令，即可執行包圍操作，如圖2-21所示。

包圍可以采用Box、Sphere、Cylinder或者User Defined（自定義）的形狀，如圖2-22所示為選擇Box與Sphere后創建的包圍。

技巧提示

2.3.7 創建多體部件體

在ANSYS Workbench中部件是體的載體，默認情況下DM將每一個體自動放入部件中。在DM中可以將多個體置于部件中構成復合體——多體部件體（Multi-body Parts），此時它們共享拓撲，即離散網格在共享面上匹配。

新部件的構成通常是先在圖形屏幕中選定兩個或多個體素，然后執行菜單欄中的Tools（工具）→Form New Part（構成新部件）命令，如圖2-23所示。選擇三個零件生成一個體后的設計樹，如圖2-24所示。

技巧提示

多個體、多個部件時，具有以下特點：每個實體都能獨立進行網格劃分，但是節點不能共享，對應的節點沒有連續性。

多個體通過布爾操作組成一個部件時，具有以下特點：

● 幾個實體共同作為一個實體進行網格劃分，無法真實地模擬實際情況。

● 由于多個體之間沒有接觸區，網格劃分后沒有內部表面。

●組成一個零件后，所有的零件只能采用一種材料，對于多種材料的部件體不適用。

多個體共同組成多體部件時，具有以下特點：

● 每一個實體都獨立劃分網格，實體間的節點連續性被保留。

● 同一個多體部件可以由不同的材料組成。

● 實體間的節點能夠共享且沒有接觸。