Ansys DesignModeler参数化特征建模与仿真指南

核心几何功能：三维参数化特征几何建模

创建概念几何：线（梁）/面（壳）/2D几何

外部几何文件：导入与装配

几何诊断改进：测量/检查/修复/简化

提取外壳体与内腔体：流体或电磁仿真

共形网格连接：几何拓扑共享，共节点界面

仿真准备：命名选择/参数/材料

输出CAE工具：Ansys Workbench仿真与优化流程

基于Fluent机翼外流场分析实战

基于Fluent混合器内流场分析实战

基于Mechanical梁/壳/实体组合模型结构分析实战

基于DesignXplorer工字梁参数化优化设计实战

Ansys提供了2款几何建模工具—DesignModeler和SpaceClaim，都是为Ansys有限元求解器提供几何模型，两者具有各自的独特性，建模思想和操作相差甚远。

DesignModeler是基于参数化特征建模思想，特别适合于创建参数化模型，开展序列化/参数化的仿真任务（批处理仿真任务），用于探索多种设计方案（What-if）和探索优化设计方案；SpaceClaim是直接建模思想，手动创建/修复复杂几何模型功能和效率都非常高，特别是导入第三方几何模型并进行几何检查、几何修复和几何装配功能十分强大。同时，SpaceClaim特别适合于设计人员-仿真人员的高效协同和快速迭代推进产品设计方案改进循环，具有极高的建模/修复效率，以至于很多用户更倾向于优先选用SpaceClaim。但是，SpaceClaim进行参数化几何建模时不太方便，学习成本很高，并且参数化驱动几何模型时经常出现意外变形甚至错误。所以，在参数化CAD-参数化CAE-参数化优化的任务中用户会放弃SpaceClaim，优先采用DesignModeler进行参数化特征建模。

Ansys DesignModeler是集成于Ansys Workbench 环境中的应用软件，能够为电磁场、热、机械结构和流体仿真工具提供通用几何建模功能。

跟其他参数化特征建模的商业CAD软件相类似，DesignModeler提供参数化特征建模的成套功能并面向CAE提供专业化的几何前处理功能，具体如下：

（1）绘制2D草图、修改、约束和尺寸。

（2）创建3D特征几何以及布尔运算。

（3）导入第三方CAD几何文件并进行装配。

（4）自动清理和修复几何模型，包括自动检测、修复常见问题模型，如小边、银面、洞、缝隙、尖角面等，可大大改善网格划分的质量。

（5）CAE几何前处理。

1）梁模型：基于线体和横截面创建梁模型。

2）板壳模型：基于面体和板厚创建板壳模型，基于三维实体抽取面体模型。

3）板壳配筋模型。

4）三维实体模型，包括挤出、旋转、扫掠、壁面/蒙皮和倒角等。

5）定义焊点模型。

6）外场几何体模型，如CFD外流场。

7）内场几何体模型，如CFD内流场。

8）实现网格连接的几何模型：多几何体编组“部件”并实现几何拓扑共享，保证多几何体之间共边界节点即边界上网格连续。

（6）参数化建模并利用Ansys DesignXplorer进行设计优化。

编者虽然竭尽所能希望本书内容讲解精准到位，但难免有不足疏漏之处，敬请读者批评指正，以便及时知晓并更正，作者联系方式如下：

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第1章 Ansys DesignModeler环境操作指南 1
1.1 从Ansys Workbench中启动 1
1.1.1 基于Workbench的全仿真分析流程 1
1.1.2 几何结构导入Workbench的设置选项 1
1.1.3 几何结构用于分析任务的设置选项 3
1.1.4 选用并启动DesignModeler建模工具 4
1.2 多分析任务共用几何结构 5
1.3 从CAD系统内部启动 5
1.4 运行环境界面 5
1.5 鼠标右键菜单 7
1.5.1 显示与隐藏 8
1.5.2 几何特征抑制与取消抑制 9
1.5.3 删除 10
1.5.4 重命名 10
1.5.5 相关 10
1.5.6 生成 11
1.6 选择操作 12
1.6.1 选择过滤器 12
1.6.2 新选择 13
1.6.3 选择模式：单选或框选 13
1.6.4 选择环路/链 14
1.6.5 选择平滑链 14
1.6.6 扩展选择 14
1.6.7 扩展或缩小面选择 16
1.6.8 选择面板：辅助遮挡选择 16
1.7 鼠标操作 17
1.8 撤销与重做 18
1.9 快捷键 18
1.10 选项设置 19
第2章 文件 20
2.1 刷新输入 20
2.2 重新开始 21
2.3 加载DesignModeler数据库 21
2.4 保存项目 22
2.5 导出 22
2.6 附加到活动CAD几何结构 22
2.7 导入外部几何结构文件 24
2.8 导入轴几何结构 25
2.9 写入脚本：活动面草图 26
2.10 运行脚本 27
2.11 立即自动保存 27
2.12 恢复自动保存文件 （Restore Auto-save File） 28
2.13 关闭DesignModeler 29
第3章 视图 30
3.1 视图菜单 30
3.2 视图工具栏 31
3.3 视图变换右键菜单 31
3.4 几何表面与边显示风格 32
3.5 面着色 33
3.5.1 按几何体颜色 34
3.5.2 按厚度 34
3.5.3 按几何结构类型 34
3.5.4 按命名选择 35
3.5.5 按共享拓扑 35
3.5.6 按流体/固体 35
3.6 边着色 36
3.6.1 按几何体颜色 36
3.6.2 按连接 36
3.6.3 黑色 37
3.7 加厚边 37
3.8 边接头 38
3.9 显示边方向 39
3.10 横截面对齐 40
3.11 横截面固体 40
3.12 显示顶点 40
3.13 冻结体的透明度 41
3.14 标尺 41
3.15 三合一（Triad/三坐标轴方向） 42
3.16 概要（Outline/模型树） 42
3.17 窗口 43
3.17.1 截面 43
3.17.2 重置布局（Reset Layout） 45
第4章 2D草图绘制 46
4.1 草图类型 46
4.2 草图相关属性 46
4.2.1 草图的属性 46
4.2.2 草图边的属性信息 48
4.2.3 草图尺寸的属性信息 48
4.3 草图绘制基本步骤 49
4.4 设置建模单位 50
4.5 总体坐标系平面 50
4.6 草图工具栏：开始草图绘制 51
4.6.1 创建新平面 51
4.6.2 选择活动平面 55
4.6.3 显示平面正视图 55
4.6.4 创建新草图 56
4.6.5 选择活动草图 56
4.7 草图工具箱：进入并完成草图绘制 56
4.7.1 草绘工具操作指南 57
4.7.2 参考几何对象（Reference
Geometry） 58
4.7.3 构造草图 59
4.8 草图设置工具箱 60
4.9 草图绘制工具箱 61
4.10 草图修改工具箱 67
4.11 草图约束工具箱 77
4.12 草图尺寸工具箱 82
4.13 创建草图实例 86
4.14 创建草图投影 88
4.15 删除草图 88
第5章 3D模型及管理 90
5.1 3D模型对象及其关系 90
5.2 3D模型对象的详细信息视图 91
5.2.1 3D模型的属性 91
5.2.2 部件的属性 92
5.2.3 几何体的属性 93
5.3 3D模型对象的状态 94
5.3.1 活动状态与冻结状态 94
5.3.2 可见状态与隐藏状态 95
5.3.3 可用状态与抑制状态 95
5.4 创建部件与分解部件 95
5.4.1 创建新部件 97
5.4.2 分解部件 97
5.5 共享拓扑方法 97
5.6 共享拓扑特征工具 99
5.7 操作类型（Types of Operations） 100
5.7.1 全局操作 100
5.7.2 局部操作 100
5.7.3 引用操作 101
第6章 创建 102
6.1 两个基础概念 102
6.1.1 流形几何体与布尔运算 102
6.1.2 轮廓 105
6.2 新平面 107
6.3 挤出 107
6.4 旋转 110
6.5 扫掠 112
6.6 壁面/放样 114
6.7 薄/表面 117
6.8 混合 118
6.8.1 固定半径混合 119
6.8.2 可变半径混合 120
6.8.3 顶点混合 121
6.9 倒角 122
6.10 样式 123
6.11 几何体操作 125
6.11.1 缝补 125
6.11.2 简化 127
6.11.3 切割材料 127
6.11.4 对材料切片 128
6.11.5 压印面 128
6.11.6 清除几何体 129
6.12 几何体变换 129
6.12.1 移动 129
6.12.2 平移 132
6.12.3 旋转 132
6.12.4 镜像 134
6.12.5 比例 134
6.13 布尔 135
6.14 切片 136
6.15 删除 138
6.15.1 几何体删除 138
6.15.2 面删除 139
6.15.3 边删除 140
6.16 点 140
6.16.1 焊点 140
6.16.2 构造点 142
6.16.3 载荷点 142
6.17 原语/标准几何体（Primitives） 142
6.17.1 球 143
6.17.2 框 143
6.17.3 平行六面体 144
6.17.4 圆柱体 144
6.17.5 圆锥体 145
6.17.6 棱柱体 145
6.17.7 金字塔 146
6.17.8 圆环体 146
6.17.9 弯曲 147
第7章 概念模型 149
7.1 由点生成线 149
7.2 由草图生成线 151
7.3 由边生成线 151
7.4 3D曲线 152
7.5 分割边 153
7.6 由边生成表面 154
7.7 由草图生成表面 155
7.8 由面生成表面 156
7.9 分离 157
7.10 线体属性与横截面 158
7.10.1 线体与横截面的显示控制 158
7.10.2 10种标准的横截面 159
7.10.3 用户集成的横截面 161
7.10.4 用户定义的横截面 162
7.10.5 调整线体的横截面偏移 164
7.10.6 调整线体边的横截面方向 165
7.10.7 删除横截面 168
7.11 面体属性 169
第8章 工具 171
8.1 冻结 172
8.2 解冻（Unfreeze） 172
8.3 命名选择 173
8.4 属性 174
8.5 中间表面 175
8.5.1 自动探测面对抽取中面 175
8.5.2 手动选择面对抽取中面 177
8.5.3 查看与修改中面属性 179
8.6 接头（Joint） 180
8.7 环绕边界 182
8.8 面分割 185
8.9 对称 187
8.10 填充 188
8.11 表面扩展 190
8.11.1 手动延伸 190
8.11.2 自动延伸 192
8.12 表面补丁 194
8.13 表面翻转 195
8.14 合并 196
8.14.1 合并边（Merging Edges） 196
8.14.2 合并表面 198
8.15 连接 200
8.15.1 顶点连接 200
8.15.2 边连接 201
8.15.3 面连接 202
8.16 投影 204
8.17 转换 205
8.18 焊接（Weld） 206
第9章 分析工具 209
9.1 检测距离 209
9.2 实体信息 210
9.3 边界框 211
9.4 质量属性 211
9.5 故障检测 212
9.6 小型实体搜索 213
第10章 修复 215
10.1 修复硬边 217
10.2 修复边 218
10.3 修复接缝 219
10.4 修复孔 220
10.5 修复锐角 224
10.6 修复裂片 226
10.7 修复尖峰 227
10.8 修复面 228
10.9 修复几何体 230
第11章 练习1：梁桁架模型及受力分析 232
11.1 任务说明 234
11.2 操作步骤 234
11.3 学习总结 251
第12章 练习2：柜子模型及受力分析 253
12.1 任务说明 254
12.2 操作步骤 254
12.3 学习总结 264
第13章 练习3：平板配筋建模及受力分析 266
13.1 任务说明 267
13.2 操作步骤 268
13.3 学习总结 280
第14章 练习4：箱梁实体/壳模型
及受力分析 281
14.1 任务说明 282
14.2 操作步骤 283
14.3 学习总结 314
第15章 练习5：机翼建模及外流场分析 316
15.1 任务说明 317
15.2 操作过程 318
15.3 学习总结 333
第16章 练习6：混合器建模及内流场分析 334
16.1 任务说明 335
16.2 操作过程 336
16.3 学习总结 356
第17章 练习7：工字梁建模及承压优化 357
17.1 任务说明 357
17.2 操作过程 358
17.3 学习总结 376

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2. 计算机网络技术及应用（第3版） [主编 刘永华 陈瑶]
3. 计算机网络技术及应用（第3版） [主编 刘永华 陈瑶]
4. 汽车营销理论与实务（第三版） [主编 赵培全]
5. 人工智能基础与实践 [禹晨 赵金考 王宏斌 李璐]
6. 系统分析师5天修炼（适配第2版考纲） [施游 邹汉斌 黄少年 主编]
7. 线性代数（第二版） [惠小健 贺艳琴 夏斌湖]
8. 微控制器系统设计（STM32版） [主编 杨凌]
9. 机械原理与机械设计作业集（第二版） [主编 田亚平 李爱姣]
10. 高剑父的现代国画研究 [陈水兴　著]
11. 用英语介绍中国江河湖海 [庞彦杰　李静　赵娟　刘桂杰　编]
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15. 高等职业教育深度教学研究 [何凤梅 陈逸怀 著]
16. JavaScript前端框架应用实践教程（基于Vue 3.x） [主编 李礼 吴海天 刘颖]
17. 人工智能理论与应用研究 [钟建坤　著]
18. 中国民间美术山水语言体系研究 [陈钠 著]
19. 园林规划设计 [主编 刘金萍]
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21. Web前端开发从学到用完美实践 [阮晓龙 冯顺磊 编著]
22. 用英语讲中国故事（全视频 彩色版）上、下册 [主编　谢亮亮　汪洋]
23. 新时代大学生美育教育 [穆林 刘苍劲 彭圣芳]
24. 电子商务英语 [丁文毅 严慧]
25. 智能可穿戴项目化教程 [曾文波 陈赵云]
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