2.5 概念建模

概念建模（Concept）用于创建、修改线体和面体，并将其变为有限元的梁或板壳模型。可以采用下面的两种方式进行概念建模。

● 利用绘图工具箱中的特征创建线或表面体，来设计2D草图或生成3D模型。

● 利用导入外部几何体文件特征直接创建模型。

技巧提示

DM中概念建模是在主菜单中提供的，如图2-27所示。

利用概念建模工具可以创建线体，包括从点生成线体（Lines From Points）、从草图生成线体（Lines From Sketches）、从边生成线体（Lines From Edges）等；也可以创建面体，包括从线生成面体（Surfaces From Edges）、从草图生成面体（Surfaces From Sketches）、从面生成面体等。

2.5.1 从点生成线体

在DM中可以从点直接生成线体（Lines From Points），这些点可以是任何2D草图点、3D模型顶点。

从点生成线体命令中点分段（Point Segments）通常是一条连接两个选定点的直线。该特征可以产生多个线体，主要由所选点分段的连接性质决定。操作域（Operation）允许在线体中选择添加材料（Add Material）或选择添加冻结（Add Frozen），如图2-28所示。

2.5.2 从草图生成线体

从草图生成线体（Lines From Sketches）是基于草图和从表面得到的平面创建线体，多个草图、面以及草图与平面的组合均可作为基准对象来创建线体。

创建时首先在草图中完成2D图，然后在特征树形目录中选择创建好的草图或平面，最后在详细列表窗口中单击Apply按钮即可，如图2-29所示。

2.5.3 从边生成线体

从边生成线体（Lines From Edges）是基于已有的2D和3D模型边界创建线体，根据所选边和面的关联性质可以创建多个线体。该特征适用于从外部导入的CAD几何体及DM自身创建的几何体。

创建时首先选择边或面，然后在详细列表窗口中单击Apply按钮即可创建线体。

2.5.4 定义横截面

通常情况下，梁单元需要定义一个横截面（Cross Section），在DM中横截面是作为一种属性赋给线体的，这样就可以在有限元仿真中定义梁的属性。如图2-30所示为DM中自带的横截面，它们是通过一组尺寸来控制横截面形状的。

横截面创建好之后，需要将其赋给线体，具体操作为：在树形目录中点亮线体，此时横截面的属性出现在详细列表窗口中，在Cross Section（截面选取）的下拉列表中选择需要的横截面，如图2-31所示。

1．自行定义集成的横截面

在DM中可以自行定义集成的横截面，此时无须画出横截面，只需在详细列表窗口中填写截面的属性即可，如图2-32所示。

详细列表窗口中的Physical Properties（物理特性）下主要参数的含义如表2-2所示。

2．创建已定义的横截面

在DM中也可以创建用户已定义的横截面，此时无须画出横截面，只需基于已定义的闭合草图来创建截面的属性。创建用户已定义的横截面的步骤如下。

选择菜单栏中的Concept（概念）→Cross Section（横截面）→User Defined（用户定义）命令此时在树形目录中会多一个空的横截面草图如图2-33所示

单击Sketching（草绘）标签绘制所需要的草图，绘制的草图要求是闭合的。

返回Modeling（模型）标签下，单击（生成）按钮，即可生成横截面。此时DM会计算出横截面的属性并在细节窗口中列出，这些属性不能更改。

3．对齐横截面

在DM中，横截面默认的对齐方式是全局坐标系的+Y方向，若该方向会导致非法的对齐，则系统将会使用+Z方向。

技巧提示

在ANSYS Workbench中，线体横截面的颜色含义如表2-3所示。树形目录中的线体图标含义如表2-4所示。

4．偏移横截面

将横截面赋给一个线体后，可以利用详细列表窗口中的属性指定横截面的偏移类型（Offset Type），主要有Centroid（质心）、Shear Center（剪力中心）、Origin（原点）、User Defined（用户定义）等，如图2-34所示。

● Centroid（质心）：该选项为默认选项，表示横截面中心和线体质心相重合。

● Shear Center（剪力中心）：表示横截面剪切中心和线体中心相重合，剪切中心和质心的图形显示看起来是一样的，但分析时使用的是剪切中心。

● Origin（原点）：横截面不偏移，按照其在草图中的样式放置。

● User Defined（用户定义）：用户通过指定横截面X方向和Y方向上的偏移量来定义偏移量。

2.5.5 从线生成面体

Surfaces From Edges（从线建立面体）是指用线体边作为边界创建面体，线体边必须没有交叉的闭合回路，每个闭合回路都创建一个冻结表面体，回路应该形成一个可以插入模型的简单表面形状，这些表面形状包括平面、圆柱面、圆环面、圆锥面、球面和简单扭曲面等。

选择菜单栏中的Concept（概念）→Surfaces From Edges（从线建立面）命令，即可从线建立面体，如图2-35所示。

技巧提示

2.5.6 从草图生成面体

从草图生成面（Surfaces From Sketches）是指由草图作为边界创建面体，草图可以是单个或多个，但是草图必须不是自相交叉的闭合剖面。从草图生成面体的操作方法如图2-36所示。

2.5.7 从面生成面体

从面生成面体（Surfaces From Faces）是指由面直接创建面体，从面生成面体的操作方法如图2-37所示，相关参数的设置这里不再赘述。