Ansys三維幾何建模
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
Ansys三維幾何建模的視頻教程
isight+catia 進(jìn)行三維幾何參數(shù)化建模
以假想導(dǎo)彈彈體頭錐參數(shù)化建模為例，介紹： catia參數(shù)化建模； catia宏錄制； isight集成catia，自動(dòng)建立三維模型。
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Ansys三維幾何建模的實(shí)例教程
2004年4月6日，國(guó)內(nèi)知名CAD/CAM軟件廠商CAXA與美國(guó)三維創(chuàng)新協(xié)同技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者IronCAD公司在北京西苑飯店隆重舉行簽約儀式，正式宣布實(shí)施公司合并重組，共同進(jìn)入PLM領(lǐng)域。
官網(wǎng)：3D CAD實(shí)體設(shè)計(jì)中國(guó)自主的CAD/PLM/MES工業(yè)軟件
這幾年工業(yè)軟件的備受國(guó)家對(duì)重視和投資界的追捧，三維CAD的發(fā)展也涌現(xiàn)了OEM模式，尤其是OEM SolidEdge, 比如杭州新迪購(gòu)買了SolidEdge源代碼，也不包含SolidEdge底層兩大核心組件的源代碼: 三維幾何建模引擎Parasolid和幾何約束求解器DCM 。
也就是說，通過引進(jìn)和收購(gòu)，國(guó)內(nèi)有兩個(gè)擁有源代碼的三維幾何建模引擎：華天軟件的CRUX 和廣州中望的 overdrive.不過這兩個(gè)引擎都是源自國(guó)外的技術(shù)。
另外上面引進(jìn)和收購(gòu)的產(chǎn)品使用的幾何約束求解器都是西門子的DCM，都沒有自己的幾何約束求解器。
那么中國(guó)究竟有沒有完全自主的三維幾何建模引擎和幾何約束求解器呢？
嚴(yán)格地說，完全自主的三維幾何建模引擎，目前有且僅有一個(gè)，那就是華天軟件的三維幾何建模引擎DGM(Diamond Geometry Modeler) 。國(guó)內(nèi)高校和研究單位研發(fā)了幾個(gè)自主建模引擎，比如清華大學(xué)的GEMS, 但是目前未進(jìn)入商用、且被三維CAD軟件采用、因此能夠被使用和驗(yàn)證的，只有華天軟件的 DGM。（注釋：中望悟空計(jì)劃執(zhí)行中，目前OGM離商用有點(diǎn)遠(yuǎn)！）
完全自主的幾何約束求解器，目前也是有且僅有一個(gè)，那就是華天軟件的幾何約束求解器 DCS (Diamond Constraint Solver) 。
展開 材料晶體塑性理論與細(xì)觀尺度上晶體幾何模型相融合的模擬方法為探究材料在塑性變形過程中的行為機(jī)制以及晶體材料優(yōu)化開辟了新途徑。本案例演示在CAD軟件內(nèi)通過Voronoi建立晶體三維模型，并將模型導(dǎo)入到Abaqus CAE內(nèi)，完成晶體材料的有限元建模。
在AutoCAD軟件內(nèi)，采用CAD_Voronoi V1.0.1插件建立晶體結(jié)構(gòu)三維模型，并將整個(gè)模型導(dǎo)出為.iges格式文件備用。
CAD_Voronoi V1.0.1插件
將導(dǎo)出的Voronoi模型文件以部件的形式導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)。
插件可建立包含晶界的模型，在Abaqus內(nèi)將晶格及晶界分別賦值不同材料。
也可建立無晶界模型，對(duì)不同晶格分別指派材料。
可將Voronoi晶體部件進(jìn)行裝配。
及完成網(wǎng)格劃分等操作。
展開 作為工業(yè)軟件老兵的華天軟件組建了華云三維，在CAD知名專家梅敬成博士帶領(lǐng)下，歷經(jīng)十年核心技術(shù)公關(guān)、五大版本迭代、兩輪全國(guó)公測(cè)，成功打磨出國(guó)內(nèi)首款、完全自主可控、基于云架構(gòu)的三維CAD平臺(tái)CrownCAD。據(jù)華天軟件官方發(fā)布的消息，CrownCAD首發(fā)儀式定于2021年9月8日14:00，將由梅敬成博士在多個(gè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)同步隆重發(fā)布CrownCAD、CrownCAD APP、三維幾何建模引擎DGM和幾何約束求解器DCS四大產(chǎn)品。
CrownCAD擁有完全自主的三維幾何建模引擎DGM和幾何約束求解器DCS兩大CAD核心技術(shù)，包含數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、零件設(shè)計(jì)、裝配、工程圖等CAD軟件常用功能。另外，CrownCAD的界面操作習(xí)慣與最流行三維CAD高度一致，大大降低用戶的學(xué)習(xí)成本。
完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)
完全自主的基于云架構(gòu)的三維CAD平臺(tái)CrownCAD
自主三維幾何建模引擎DGM提供建模基礎(chǔ)
自主幾何約束求解器DCS支持草圈、裝配設(shè)計(jì)
CrownCAD
● CrownCAD是國(guó)內(nèi)首款、完全自主的基于云架構(gòu)的三維CAD平臺(tái)。
● 用戶在任意地點(diǎn)和終端打開瀏覽器（crowncad.com）即可進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和協(xié)同分享。
1.三維幾何建模引擎DGM
Diamond Geometry Modeler 三維幾何建模引擎軟件
● 提供三維幾何建模基礎(chǔ)，支持高質(zhì)量的曲線/曲面造型、參數(shù)化設(shè)計(jì)的實(shí)體特征造型，支持直接建模和曲面/實(shí)體混合建模。
● 提供高效的CAD數(shù)據(jù)交換組件，支持多格式的數(shù)據(jù)導(dǎo)入和導(dǎo)出。提供完善的應(yīng)用開發(fā)工具包以及完備的API接口。
展開 模型實(shí)例
以下是Abaqus內(nèi)纖維混凝土的模型，纖維是采用三維圓柱體模擬的，混凝土內(nèi)的骨料采用的是實(shí)體的球體。纖維及骨料均可設(shè)置不同的尺寸，并且各類型的數(shù)目不受限制，即可設(shè)置多種纖維及球體骨料大小。
研究進(jìn)展
在Abaqus內(nèi)建立混凝土細(xì)觀模型，如鋼纖維混凝土、不干涉球體骨料、多面體骨料模型等，是進(jìn)行混凝土性能研究的主流方法之一。而在進(jìn)行Abaqus混凝土細(xì)觀模擬時(shí)，隨機(jī)骨料及隨機(jī)纖維等幾何模型的構(gòu)件是主要的難點(diǎn)所在。
為了在Abaqus內(nèi)建立混凝土模型，有學(xué)者采用Abaqus命令的方式，但這需要有一定的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，并且需要反復(fù)改參、調(diào)試，極為不便。也有采用Abaqus混凝土建模插件實(shí)現(xiàn)的方式，這極大的節(jié)省了模型建立的耗時(shí)，如Abaqus混凝土多邊形或Abaqus混凝土三維球體骨料插件等，但其實(shí)現(xiàn)的模型較為簡(jiǎn)單，幾何模型單一。
建模方案
這里介紹一種通過AutoCAD軟件建立纖維混凝土三維模型后導(dǎo)入到Abaqus內(nèi)的方式。可實(shí)現(xiàn)多種混凝土模型的快速構(gòu)建。CAD導(dǎo)入Abaqus的方法簡(jiǎn)單，將CAD文件輸出為.sat格式，然后在Abaqus內(nèi)選擇導(dǎo)入部件，選擇對(duì)應(yīng)的.sat文件即可。
下面是通過該方法建立的Abaqus隨機(jī)幾何模型。
插件介紹
本插件可以生成多種形式的隨機(jī)三維幾何，用于Abaqus混凝土模型的建立，也可用于再生骨料混凝土、泡沫混凝土、加氣混凝土等方面。理論上講，只要幾何存在相似性，可進(jìn)行模型簡(jiǎn)化的，均可采用這種方式進(jìn)行建模。
插件的詳細(xì)介紹及下載見下方鏈接：
CAD隨機(jī)幾何3D插件
展開 幾何建模插件v1.0的介紹鏈接:
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1861928
1. 二維骨料填充模型
1.1 矩形骨料填充模塊
用于在矩形邊界內(nèi)填充矩形骨料，矩形骨料長(zhǎng)度可按范圍指定，同時(shí)可控制矩形骨料間的最 小間距(如果為負(fù)數(shù)，則表示矩形可相交)。
圖1.1 二維矩形骨料填充模塊
1.2 橢圓骨料填充模塊
用于在矩形邊界內(nèi)填充橢圓骨料。
圖1.2 二維橢圓骨料填充模塊
1.3 圓形骨料填充模塊
1.3.1 矩形邊界圓形骨料填充模塊
用于在矩形邊界內(nèi)填充圓形骨料，支持指定圓形骨料尺寸范圍。
圖1.3 二維圓形骨料填充模塊(矩形邊界)
1.3.2 圓形邊界圓形骨料填充模塊
用于在圓形邊界內(nèi)填充圓形骨料，支持指定圓形骨料尺寸范圍。
圖1.4 二維圓形骨料填充模塊(圓形邊界)
1.3.3 雙層圓形骨料填充模塊
用于在矩形邊界內(nèi)填充雙層圓形骨料，每一種尺寸骨料可帶一個(gè)偏置層（如指定0，則表示不附加偏置層）。
圖1.5 二維雙層圓形骨料填充模塊
2. 三維骨料填充模型
2.1 纖維填充模塊
用于在長(zhǎng)方體邊界內(nèi)隨機(jī)填充纖維，可控制纖維長(zhǎng)度在某一范圍內(nèi)變化，同時(shí)可控制纖維間的最小間距。
圖2.1 三維纖維填充模塊
2.2 圓柱骨料填充模塊
用于在長(zhǎng)方體邊界內(nèi)隨機(jī)填充圓柱骨料，可控制骨料長(zhǎng)度在某一范圍內(nèi)變化，同時(shí)可控制圓柱骨料間的最小間距。
圖2.1 三維圓柱骨料填充模塊
2.3 橢球骨料填充模塊
用于在長(zhǎng)方體邊界內(nèi)隨機(jī)填充橢球骨料，可控制橢球骨料間的最小間距。
展開 
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Ansys三維幾何建模的最新內(nèi)容
材料晶體塑性理論與細(xì)觀尺度上晶體幾何模型相融合的模擬方法為探究材料在塑性變形過程中的行為機(jī)制以及晶體材料優(yōu)化開辟了新途徑。本案例演示在CAD軟件內(nèi)通過Voronoi建立晶體三維模型，并將模型導(dǎo)入到Abaqus CAE內(nèi)，完成晶體材料的有限元建模。
在AutoCAD軟件內(nèi)，采用CAD_Voronoi V1.0.1插件建立晶體結(jié)構(gòu)三維模型，并將整個(gè)模型導(dǎo)出為
<div contenteditable="false" width="100%">
在ANSYS Workbench內(nèi)建立三維地層裂隙模型，通過Fluent等工具進(jìn)行裂隙流模擬是理解復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的流體行為及進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的重要手段。這里介紹一種在Workbench內(nèi)建立地層或巖石的隨機(jī)裂隙模型方法。
</div><div contenteditable="false" width="100%
在ANSYS Workbench內(nèi)建立隨機(jī)球體及ITZ界面層混凝土細(xì)觀模型可采用CAD隨機(jī)球體顆粒&過渡區(qū)3D插件建模后將模型導(dǎo)入。
在插件內(nèi)設(shè)置好模型參數(shù)后運(yùn)行，插件會(huì)自動(dòng)完成隨機(jī)球體、界面過渡區(qū)、基體模型的建立。插件已將不同部件分圖層進(jìn)行建模，將模型整體導(dǎo)出為IGES格式文件。
在ANSYS Workbench
工業(yè)軟件，就是“工業(yè)大腦”。三維CAD系統(tǒng)，是工業(yè)核心數(shù)據(jù)的來源，屬于核心的研發(fā)設(shè)計(jì)類工業(yè)軟件。三維 CAD 軟件的兩大底層核心技術(shù)：三維幾何建模引擎和幾何約束求解器，目前均面臨嚴(yán)重的“卡脖子”風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重影響我國(guó)的技術(shù)自主創(chuàng)新以及信息和知識(shí)產(chǎn)權(quán)安全。
一般來說，國(guó)產(chǎn)幾何引擎和約束求解器必須百分百自控，這是基本要求。
CAD 工具建立在幾何內(nèi)核之上，幾何內(nèi)核是一個(gè)軟件組件，用于定義如何創(chuàng)建模型的幾何圖形
幾何建模插件v1.0的介紹鏈接:
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1861928
1. 二維骨料填充模型
1.1 矩形骨料填充模塊
用于在矩形邊界內(nèi)填充矩形骨料，矩形骨料長(zhǎng)度可按范圍指定，同時(shí)可控制矩形骨料間的最 小間距(如果為負(fù)數(shù)，則表示矩形可相交)。
圖1.1 二維矩形骨料填充模塊
1.2 橢圓骨料填充模塊
1、ANSYS三維纖維骨料混凝土：
2、ANSYS球形試件隨機(jī)模型：
3、ANSYS隨機(jī)裂縫巖石節(jié)理裂隙
建模插件：
CAD隨機(jī)幾何3D插件
在ANSYS內(nèi)構(gòu)建隨機(jī)分布的纖維除了采用命令流的方式外，還可以采用AutoCAD模型導(dǎo)入的方法，在這里對(duì)CAD生成隨機(jī)纖維及導(dǎo)入ANSYS進(jìn)行詳細(xì)介紹。
首先采用CAD隨機(jī)三維纖維插件進(jìn)行纖維及基體材料的幾何模型構(gòu)建，插件可指定數(shù)目、直徑、長(zhǎng)度、角度的三維分布的圓柱體纖維，插件嚴(yán)格控制纖維之間不發(fā)生干涉，同時(shí)插件會(huì)在CAD內(nèi)生成與圓柱體纖維相適配的帶有空洞的長(zhǎng)方體基體。
設(shè)置好參數(shù)運(yùn)行CAD隨機(jī)三維纖維插件
研究進(jìn)展
通過ANSYS進(jìn)行混凝土細(xì)觀模型的構(gòu)建是進(jìn)行混凝土性能分析的有效方法，在ANSYS內(nèi)構(gòu)建混凝土細(xì)觀模型是分析的前提。現(xiàn)階段在ANSYS內(nèi)進(jìn)行隨機(jī)混凝土模型構(gòu)建的主流方法是通過APDL命令流等形式，這要求研究者應(yīng)具有一定的程序設(shè)計(jì)能力。
為了方便快捷的構(gòu)建出混凝土細(xì)觀幾何模型，這里提出另一種建模方案，通過AutoCAD模型導(dǎo)入的方式，實(shí)現(xiàn)無編程構(gòu)建混凝土隨機(jī)骨料。
模型構(gòu)建
1、CAD
模型實(shí)例
以下是Abaqus內(nèi)纖維混凝土的模型，纖維是采用三維圓柱體模擬的，混凝土內(nèi)的骨料采用的是實(shí)體的球體。纖維及骨料均可設(shè)置不同的尺寸，并且各類型的數(shù)目不受限制，即可設(shè)置多種纖維及球體骨料大小。
研究進(jìn)展
在Abaqus內(nèi)建立混凝土細(xì)觀模型，如鋼纖維混凝土、不干涉球體骨料、多面體骨料模型等，是進(jìn)行混凝土性能研究的主流方法之一。而在進(jìn)行Abaqus混凝土細(xì)觀模擬時(shí)，隨機(jī)骨料及隨機(jī)纖維等幾何模型的構(gòu)件是主要的難點(diǎn)所在
