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《万水ANSYS技术丛书:ANSYS SpaceClaim直接建模指南与CAE前处理应用解析》特色:
★ANSYS SpaceClaim软件是“仿真引领研发”层级中不可或缺的几何前处理工具,能够通过直接建模技术提高创建、处理、更新、重建几何效率,提高CAE模型真实性,加快仿真分析循环迭代次数,是推动仿真体系应用成熟度升级的关键步骤之一。
★《万水ANSYS技术丛书:ANSYS SpaceClaim直接建模指南与CAE前处理应用解析》是国内首本关于SpaceClaim软件的专业学习用书,是作者基于软件帮助文件,结合自身项目经验,梳理编辑出的一套简洁明了、方便易学的软件入门工具书,图文并茂地讲解了SpaceClaim软件的各类操作及应用案例。
★《万水ANSYS技术丛书:ANSYS SpaceClaim直接建模指南与CAE前处理应用解析》工程实例丰富、讲解详尽,内容安排循序渐进、深入浅出,适合理工院校土木工程、机械工程、力学、电子工程等相关专业的高年级本科生、研究生及教师使用,同时也可以作为相关工程技术人员从事工程研究的参考书。
内容简介
ANSYS SpaceClaim软件是“仿真引领研发”层级中不可或缺的几何前处理工具,能够通过直接建模技术提高创建、处理、更新、重建几何效率,提高CAE模型真实性,加快仿真分析循环迭代次数,是推动仿真体系应用成熟度升级的关键步骤之一。
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《万水ANSYS技术丛书:ANSYS SpaceClaim直接建模指南与CAE前处理应用解析》工程实例丰富、讲解详尽,内容安排循序渐进、深入浅出,适合理工院校土木工程、机械工程、力学、电子工程等相关专业的高年级本科生、研究生及教师使用,同时也可以作为相关工程技术人员从事工程研究的参考书。
内页插图
目录
序一
序二
前言
第1章 ANSYS软件概述
1.1 ANSYS软件简介
1.2 ANSYS Workbench平台及模块
1.2.1 Workbench平台界面
1.2.2 菜单栏
1.2.2.1 文件菜单
1.2.2.2 视图菜单
1.2.2.3 工具菜单
1.2.2.4 单位菜单
1.2.2.5 扩展包菜单
1.2.2.6 帮助菜单
1.2.3 工具箱
1.2.4 项目管理页面
1.2.4.1 系统和单元格
1.2.4.2 页面连接
1.2.4.3 弹出菜单
1.3 ANSYS SpaceClaim功能特点
1.3.1 直接建模
1.3.2 二维用户到三维建模的最佳选择
1.3.3 丰富的数据接口
1.3.4 三维几何模型建立功能
1.3.5 适合于CAE仿真的CAD模型修改
1.3.6 逆向工程的极佳选择
1.3.7 辅助制造的利器
第2章 ANSYS SpaceClaim使用简介
2.1 引言
2.2 交互界面
2.3 SpaceClaim选项设置
2.3.1 常用
2.3.2 细节设计
2.3.3 外观
2.3.4 选择
2.3.5 靠齐
2.3.6 单位
2.3.7 钣金
2.3.8 浏览
2.3.9 高级
2.3.10 导入/导出
2.4 面板操作
2.4.1 结构
2.4.2 图层
2.4.3 选择
2.4.4 组
2.4.5 视图
2.4.6 选项
2.4.7 属性
2.5 快捷方式
2.5.1 鼠标手势
2.5.2 快捷键
2.5.3 组合快捷键
2.5.4 自定义快捷键
第3章 当建模变得“直接”——ANSYS SpaceClaim建模指南
3.1 引言
3.2 视图模式
3.3 建模
3.3.1 选择
3.3.2 草图
3.3.2.1 草图模式
3.3.2.2 草绘创建工具
3.3.2.3 草绘编辑工具
3.3.2.4 布局
3.3.3 拉动
3.3.3.1 向导
3.3.3.2 选项
3.3.3.3 拉伸面
3.3.3.4 转动面
3.3.3.5 转动边
3.3.3.6 拔模表面
3.3.3.7 扫掠面
3.3.3.8 螺旋面
3.3.3.9 圆角
3.3.3.10 全圆角
3.3.3.11 变半径圆角
3.3.3.12 倒角
3.3.3.13 延伸边
3.3.3.14 突出边
3.3.3.15 复制边
3.3.3.16 旋转边
3.3.3.17 缩放体
3.3.4 移动
3.3.4.1 向导
3.3.4.2 选项
3.3.4.3 移动对象
3.3.4.4 旋转实体
3.3.4.5 分解装配体
3.3.5 融合
3.3.5.1 向导
3.3.5.2 选项
3.3.5.3 面之间进行过渡
3.3.5.4 边之间进行过渡
3.3.5.5 点之间进行过渡
3.3.6 调整面
3.3.6.1 工具
3.3.6.2 曲面造型
3.3.7 参数化
3.3.7.1 尺寸参数化
3.3.7.2 位置参数化
3.3.7.3 参数间函数
3.3.7.4 表达式
3.4 相交
3.4.1 组合
3,4.1.1 向导
3.4.1.2 选项
3.4.1.3 合并实体
3.4.1.4 合并面
3.4.1.5 合并封闭面
3.4.1.6 合并面和平面
3.4.1.7 面切割实体
3.4.1.8 实体切割实体
3.4.1.9 实体或平面分割曲面
3.4.1.10 曲面分割曲面
3.4.1.11 实体中删除封闭的体
3.4.2 拆分体
3.4.2.1 向导
3.4.2.2 选项
3.4.2.3 表面拆分实体
3.4.3 拆分面边
3.4.3.1 向导
3.4.3.2 选项
3.4.3.3 UV拆分面
3.4.3.4 一点拆分面
3.4.3.5 两点拆分面
3.4.4 投影
3.4.4.1 向导
3.4.4.2 选项
3.4.4.3 边到实体
3.4.4.4 注释文本
3.4.4.5 线投影到实体表面
3.5 创建
3.5.1 平面
3.5.1.1 向导
3.5.1.2 构建平面
3.5.1.3 钉住平面
3.5.1.4 修改平面属性
3.5.2 轴
3.5.3 空间点
3.5.4 局部坐标系
3.5.4.1 形心局部坐标系
3.5.4.2 临时点局部坐标系
……
第4章 当SpaceClaim遇上ANSYS——CAE前处理应用
第5章 模型处理实例解析
前言/序言
随着仿真科学的发展和计算机技术的升级,CAE效率提升的瓶颈已不再是计算机硬件水平和CAE求解器效率,而是CAE前处理效率。当今仿真项目的大型化和精密化,对CAE前处理的要求更为苛刻,尤其是对几何前处理的完备性、细节恰当等效及优化迭代等环节。加之几何模型的复杂性和数据来源的多样化,几何前处理的工作量更大。因此,提高几何前处理效率面临诸多挑战:如何无缝读取不同CAD格式以准确转换几何数据;如何快速处理点云数据以重建实体模型;如何基于设计图纸高效创建三维几何模型;如何对已有的几何模型灵活设置参数以实现优化分析:如何在实体一梁一壳之间快速切换;如何便捷简化或细化几何模型以用于CAE分析;如何保持几何模型与CAE模型的关联性以方便设计变更与模型复核等。
基于直接建模技术的SpaceClaim软件均能解决以上难题。SpaceClaim软件作为一种直观的CAD交互方式,具备其独到的优势,包括无视几何来源、中性几何模型的参数化、不必担心模型修改后重建失败、无需考虑错综复杂如迷宫般的历史特征关系等。自2014年ANSYS 公司收购SpaceClaim软件后,经过多年的优势整合,SpaceClaim为几何前处理乃至CAE前处理提供了全新且高效的解决方式,如几何特征的批处理、仿真结果的重建和修改、几何模型与CAE模型关联的参数、子模型边界互动等功能,从而大幅提升CAE效率。
本书作为市面上仅有的SpaceClaim软件书籍,基于ANSYS SpaceClaim17.0中文界面,以介绍直接建模功能和分享CAE前处理全新解决方式为背景,共分为5章:第1章介绍ANSYS 产品体系和ANSYS Workbench平台;第2章详细介绍SpaceClaim软件的交互界面、个性化选项及提高效率的快捷方式;第3章阐述在从无到有的建模过程中涉及工具的功能及相关操作步骤,包括设计、详细、测量等选项卡的内容;第4章分为两方面内容,一方面是在从有到改的修复模型过程中,梳理对边、面、体等常见几何模型的检查及处理方法;另一方面分类讲解在CAE前处理过程中的常见情况,如实体模型快速抽梁、抽壳并实现共节点,对流体和电磁分析创建并自动更新内外场,快速创建梁-实体、梁-壳、壳-实体及实体-实体子模型,与ANSYS Workbench关联参数、几何、坐标等互动等;第5章以实例的形式介绍通用CAE前处理的操作步骤,实例一逐步介绍如何通过二维图纸快速创建三维模型;实例二用多种方法对比讨论简化几何模型的便捷方式,如批量删除圆角、圆孔等特征;实例三以实体球罐为例,说明如何抽壳和抽梁,并将实体-壳-梁三类几何同时导入ANSYS Workbench;实例四以流体热分析为例,说明如何快速创建灯泡的内外流场,并实现流场的自动更新;实例五以三角面片的重建为例,说明从碎到整的逆向重建几何的常规方法;实例六以普通零件为例,说明如何对三维几何实现尺寸注释;实例七以创建花瓶为例,说明曲面造型的方便实现和互动。实例源文件可以添加微信公众号获取下载链接。
《工程创新之路:精通三维建模与仿真分析的利器》 在现代工程设计的洪流中,效率与精准度是企业生存与发展的关键。从概念的孕育到产品的落地,每一个环节都离不开强大而直观的设计工具。本书旨在为广大工程师、设计师以及对工程设计领域充满热情的研究者们,提供一份深入而实用的技术指南,带领读者掌握前沿的三维直接建模技术,并将其与强大的工程仿真分析(CAE)相结合,从而大幅提升设计效率,缩短研发周期,最终实现工程创新的飞跃。 本书的核心价值在于: 打破传统建模的束缚,拥抱直接建模的自由: 传统参数化建模在修改复杂模型或导入外部模型时,常常面临历史记录丢失、特征耦合等难题,导致修改困难,效率低下。本书将聚焦于先进的直接建模技术,它以其直观、灵活、易于操作的特点,彻底改变了三维建模的模式。读者将学会如何像操作真实物体一样,通过直接拖拽、推拉、旋转等简单的手势来编辑和修改三维模型,即使是面对复杂的几何体或从第三方软件导入的模型,也能游刃有余。我们将深入剖析直接建模的核心原理,探讨其在概念设计、快速原型制造、模型修复与优化等方面的独特优势,帮助您摆脱参数化建模的桎梏,真正实现设计的自由度。 连接设计与分析的桥梁,实现“一次建模,多次利用”: 工程仿真分析(CAE)是验证产品性能、优化设计方案、降低制造成本的必备手段。然而,CAE分析往往需要清洁、准确、满足网格划分要求的几何模型,而这常常是传统设计流程中的一个瓶颈。本书将重点阐述如何利用强大的三维直接建模工具,高效地创建和编辑适合CAE分析的几何模型。我们将详细介绍如何进行模型的清理、修复、简化,以及如何有效地为后续的网格划分做准备。通过本书的学习,您将能够将设计模型无缝地转换为分析模型,实现“一次建模,多次利用”,极大地减少重复劳动,加速仿真迭代过程,让设计与分析的协同更加紧密。 聚焦实际应用场景,提供可操作的解决方案: 理论知识固然重要,但解决实际工程问题才是本书的最终目标。本书将结合大量的工程实际案例,涵盖结构力学、流体力学、热学等多个领域,生动地展示如何运用直接建模技术来应对各种复杂的工程挑战。无论是汽车零部件的强度分析、航空航器的气动性能评估,还是电子产品的散热设计,本书都将提供清晰的步骤和实用的技巧。读者将学习到如何根据具体的分析需求,快速构建和修改模型,如何有效地进行几何特征的处理以适应不同的仿真要求,以及如何利用建模工具来辅助理解和验证仿真结果。 赋能设计与工程团队,提升整体竞争力: 在当今竞争激烈的市场环境中,产品的创新速度和质量直接关系到企业的生存和发展。掌握高效的三维建模和仿真分析技术,将为您的团队注入强大的创新活力。本书的学习成果将帮助您的设计团队更快地响应市场变化,设计出更具竞争力的产品;同时,也将为您的工程分析团队提供更优质的输入模型,使其能够更专注于核心的分析工作,从而整体提升团队的效率和产出。 本书内容框架概览(此处并非书籍具体章节,而是内容的主题方向): 第一篇:三维直接建模的基石与进阶 理解直接建模的核心理念: 告别历史树,拥抱几何操作的直观性。我们将深入剖析直接建模与参数化建模在底层逻辑上的差异,让您彻底理解其精髓。 掌握基础建模操作: 从创建基本体到精细化编辑,本书将带领您熟练运用各种直接建模工具,如拉伸、旋转、倒角、圆角、抽壳、阵列等,实现三维模型的快速构建。 模型修复与清理的艺术: 面对导入的复杂模型或带有几何缺陷的模型,本书将提供一套系统的方法论,教您如何高效地识别、修复缝隙、重叠面、非流形几何体等常见问题,为后续的分析打下坚实基础。 几何特征的智能识别与编辑: 学习如何让软件智能识别模型中的圆孔、槽、肋等特征,并进行批量修改,极大地提高编辑效率。 曲面建模与混合建模技巧: 探索直接建模在复杂曲面造型以及实体与曲面混合建模方面的应用,拓展您的设计能力。 参数化建模与直接建模的融合: 在必要时,探讨如何将直接建模的灵活性与参数化建模的可追溯性结合起来,发挥各自的优势。 第二篇:CAE前处理的精要与实践 CAE分析流程与几何模型的重要性: 深入理解CAE分析的各个阶段,强调高质量几何模型对仿真结果准确性和效率的关键影响。 模型准备与简化策略: 学习如何根据不同的分析类型(如结构、流体、热学),有选择性地去除不影响主要结果的细节特征,如小圆角、螺钉孔、倒角等,以降低网格数量,加快求解速度。 面向网格划分的几何优化: 了解网格划分器的要求,学习如何对几何模型进行必要的调整,以避免产生不良网格,例如保证面与面的连续性,创建适合扫掠的几何拓扑等。 几何分割与区域划分: 掌握如何对复杂的几何体进行逻辑上的分割,为施加不同的载荷、边界条件或材料属性做好准备。 质量检查与验证: 学习如何进行几何模型的质量检查,确保模型的完整性和准确性,避免因模型问题导致仿真失败。 材料属性与载荷边界条件的映射: 探讨如何将现实世界的材料属性、载荷和约束条件,准确地映射到三维模型上,这是CAE分析准确性的关键。 第三篇:典型工程应用案例解析 结构力学分析中的模型准备: 以某个机械零件为例,演示如何使用直接建模工具进行模型创建、修改、简化,并准备用于静态结构分析、模态分析等。 流体力学分析中的几何处理: 以某个流道或外部流场为例,展示如何构建和清理流体域模型,处理入口、出口边界,以及为CFD分析准备高质量的几何。 热学分析中的模型优化: 以电子设备散热为例,演示如何建立包含热源、散热片等复杂几何的模型,并进行必要的简化和优化,以用于热传导与对流分析。 多物理场耦合分析的模型准备: 探讨在进行电热、热应力等耦合分析时,如何统一管理和准备几何模型。 与其他CAE软件的协同工作: 介绍如何将通过直接建模工具处理好的模型,无缝导出到主流的CAE求解器中进行分析。 谁应该阅读本书? 机械工程师: 在产品设计、结构分析、故障排查等环节,需要高效进行三维建模和仿真分析。 产品设计师: 在概念设计和原型验证阶段,需要快速实现模型的可视化和初步评估。 CAE工程师: 作为仿真分析的先行者,需要从设计部门获取高质量的几何模型,并进行二次处理。 汽车、航空航天、电子、能源等行业的研发人员: 所有从事与产品研发、性能验证相关的工程技术人员。 高等院校的教师和学生: 希望掌握前沿工程设计与仿真技术,为学术研究或未来职业生涯打下坚实基础。 本书不仅仅是一本技术手册,更是一条通往工程创新之路的指南。通过系统学习本书内容,您将掌握一套强大的工程设计与分析方法,能够更自信、更高效地应对复杂的工程挑战,在快速变化的工程领域中保持领先地位。让我们一起,用科技的力量,驱动工程创新的无限可能!