自顶向下建模方法优化指南

自顶向下建模的方法是：利用ANSYS软件内部已经存在的常用实体轮廓（ANSYS称为体素），如矩形面、圆形面、六面体和球体等，直接生成用户想要的模型。因为这些体素是高级图元，当生成这些高级图元时，ANSYS软件会自动生成所有必需的低级图元，包括关键点等。自顶向下建模主要是建立面和体，下面分别加以介绍。

2.2.2.1 建立面

自顶向下建模中的面包括矩形面、圆形面和正多边形面等。

1.建立矩形面

创建矩形面的相关命令集中在“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Areas＞Rectangle”下，下面分别加以介绍。

（1）2对角点绘制矩形 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Areas＞Rectangle＞By 2 Corners”命令，弹出“Rectangle by 2 Corners”对话框，在“WP X”和“WP Y”文本框中输入矩形某对角点的X、Y坐标，在“Width”文本框中输入矩形宽度，在“Height”文本框中输入矩形高，或者在屏幕上单击指定两点，单击“OK”按钮创建矩形面，如图2-44所示。

图2-44 2对角点绘制矩形面

（2）中心和角点绘制矩形面 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Areas＞Rectangle＞By Center&Cornr”命令，弹出“Rectangle by Ctrl，Corner”对话框，在屏幕上单击指定两点，创建矩形面，如图2-45所示。

图2-45 中心和对角点绘制矩形面

（3）几何尺寸绘制矩形面 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Areas＞Rectangle＞By Dimensions”命令，弹出“Create Rectangle by Dimensions”对话框，输入顶点坐标，创建矩形面，如图2-46所示。

图2-46 几何尺寸绘制矩形面

2.建立圆或圆环面

创建圆或圆环面的相关命令集中在“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Areas＞Circle”下，下面分别加以介绍。

（1）绘制圆面 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Areas＞Circle＞Solid Circle”命令，弹出“Solid Circle Area”对话框，在“WP X”和“WP Y”文本框中输入圆中心的X、Y坐标，在“Radius”文本框中输入圆半径，或者也可在屏幕上单击两点指定圆的中心和半径，然后单击“OK”按钮创建圆面，如图2-47所示。

图2-47 绘制圆面

（2）绘制圆环面 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Areas＞Circle＞Annulus”命令，弹出“Annular Circle Area”对话框，在“WP X”和“WP Y”文本框中输入圆环中心的X、Y坐标，在“Rad-1”和“Rad-2”文本框中分别输入圆环的内径和外径，然后单击“OK”按钮创建圆环面，如图2-48所示。

图2-48 绘制圆环面

（3）绘制扇形圆环面 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Areas＞Circle＞Partial Annulus”命令，弹出“Part Annular Circle Area”对话框，在“WP X”和“WP Y”文本框中输入圆环中心的X、Y坐标，在“Rad-1”和“Rad-2”文本框中分别输入扇形圆环的内径和外径，在“Theta-1”和“Theta-2”文本框中分别输入扇形圆环的起始角度和终止角度，然后单击“OK”按钮创建扇形圆环面，如图2-49所示。

图2-49 绘制扇形圆环面

（4）端点绘制圆 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Areas＞Circle＞By End Points”命令，弹出“Circ Area by End Pts”对话框，在“WP XE1”和“WP YE1”文本框中输入一个端点的X、Y坐标，在“WP XE2”和“WP YE2”文本框中输入另一个端点的X、Y坐标，然后单击“OK”按钮创建两点连线之间的圆面，如图2-50所示。

图2-50 端点绘制圆面

（5）尺寸绘制扇形圆环面 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Areas＞Circle＞By Dimensions”命令，弹出“Circular Area by Dimensions”对话框，在“RAD1”和“RAD2”文本框中分别输入圆环的外径和内径，在“THETA1”和“THETA2”文本框中分别输入扇形圆环的起始角度和终止角度，然后单击“OK”按钮创建扇形圆环面，如图2-51所示。

图2-51 尺寸绘制扇形圆环面

3.建立多边形面

创建多边形面的相关命令集中在“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Areas＞Polygon”下，下面分别加以介绍。

（1）内切圆绘制正多边形面 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Areas＞Polygon＞By Inscribed Rad”命令，弹出“Polygon by Inscribed Radius”对话框，在“Number of sides”文本框中输入多边形的边数，在“Minor（inscribed）radius”文本框中输入多边形内切圆的半径，然后单击“OK”按钮创建正多边形面，如图2-52所示。

图2-52 内切圆绘制正多边形面

（2）外接圆绘制正多边形面 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Areas＞Polygon＞By Circumscr Rad”命令，弹出“Polygon by Circumscribed Radius”对话框，在“Number of sides”文本框中输入多边形的边数，在“Major（circumscr）radius”文本框中输入多边形外接圆的半径，然后单击“OK”按钮创建正多边形面，如图2-53所示。

图2-53 外接圆绘制正多边形面

（3）边长绘制正多边形面 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Areas＞Polygon＞By Side Length”命令，弹出“Polygon by Side Length”对话框，在“Number of sides”文本框中输入多边形的边数，在“Length of each side”文本框中输入多边形边长，然后单击“OK”按钮创建多边形，如图2-54所示。

（4）顶点绘制正多边形面 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Areas＞Polygon＞By Vertices”命令，弹出“Polygon by Vertices”对话框，在绘图区依次选择所需的点，然后单击“OK”按钮创建多边形面，如图2-55所示。

图2-54 边长绘制正多边形面

图2-55 顶点绘制正多边形面

2.2.2.2 建立体

自顶向下建模中的体包括长方体、圆柱、棱柱、球体、锥体和环体等。

1.建立长方体

创建长方体的相关命令集中在“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Volumes＞Block”下，下面分别加以介绍。

（1）通过底面的两个对角点和高生成长方体 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Volumes＞Block＞By 2 Corners&Z”命令，弹出“Block by 2 Corners&Z”对话框，在“WP X”和“WP Y”文本框中输入底面角点的X、Y坐标，在“Width”“Height”“Depth”文本框中输入长、宽、高，然后单击“OK”按钮创建长方体，如图2-56所示。

（2）通过中心和对角点生成长方体 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Volumes＞Block＞By Centr，Cornr，Z”命令，弹出“Block by Ctr，Cornr，Z”对话框，在“WP X”和“WP Y”文本框中输入中心的X、Y坐标，在“Width”“Height”“Depth”文本框中输入长、宽、高，然后单击“OK”按钮创建长方体，如图2-57所示。

图2-56 通过底面的两个对角点和高生成长方体

图2-57 通过中心和对角点生成长方体

（3）通过对角点生成长方体 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Volumes＞Block＞By Dimensions”命令，弹出“Create Block by Dimensions”对话框，在“X-coordinates”“Y-coordinates”“Z-coordinates”文本框中输入角点的X、Y、Z坐标，然后单击“OK”按钮创建长方体，如图2-58所示。

图2-58 通过对角点生成长方体(www.xing528.com)

2.建立圆柱

创建圆柱的相关命令集中在“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Volumes＞Cylinder”下，下面分别加以介绍。

（1）绘制实心圆柱 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Volumes＞Cylinder＞Solid Cylinder”命令，弹出“Solid Cylinder”对话框，在“WP X”和“WP Y”文本框中输入底面中心X、Y坐标，在“Radius”文本框中输入半径，在“Depth”文本框中输入高度，然后单击“OK”按钮创建圆柱体，如图2-59所示。

图2-59 绘制实心圆柱

（2）绘制空心圆柱 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Volumes＞Cylinder＞Hollow Cylinder”命令，弹出“Hollow Cylinder”对话框，在“WP X”和“WP Y”文本框中输入底面中心X、Y坐标，在“Rad-1”和“Rad-2”文本框中分别输入圆柱的内、外半径，在“Depth”文本框中输入高度，然后单击“OK”按钮创建圆柱体，如图2-60所示。

图2-60 绘制空心圆柱

（3）绘制扇形圆柱 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Volumes＞Cylinder＞Partial Cylinder”命令，弹出“Partial Cylinder”对话框，在“WP X”和“WP Y”文本框中输入底面中心X、Y坐标，在“Rad-1”和“Rad-2”文本框中分别输入圆柱的内、外半径，在“Theta-1”和“Theta-2”文本框中分别输入圆柱截面的起止角度，在“Depth”文本框中输入高度，然后单击“OK”按钮创建圆柱体，如图2-61所示。

图2-61 绘制扇形圆柱

（4）通过端点定义截面绘制圆柱 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Volumes＞Cylinder＞By End Pts&Z”命令，弹出“Cylinder by End Pts，Z”对话框，在“WP XE1”“WP YE1”“WP XE2”“WP YE2”文本框中输入两点坐标来定义圆柱截面直径，在“Depth”文本框中输入高度，然后单击“OK”按钮创建圆柱体，如图2-62所示。

图2-62 通过端点定义截面绘制圆柱

（5）在工作平面原点绘制扇形圆柱 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Volumes＞Cylinder＞By Dimension”命令，弹出“Create Cylinder by Dimensions”对话框，在“Outer radius”文本框中输入圆柱外径，在“Optional inner radius”文本框中输入圆柱内径，在“Z-coordinate”文本框中输入圆柱顶面和底面Z坐标，在“THETA1”和“THETA2”文本框中输入扇形圆柱截面的起止角度，然后单击“OK”按钮创建扇形圆柱体，如图2-63所示。

图2-63 在工作平面原点绘制扇形圆柱

3.建立棱柱

创建棱柱的相关命令集中在“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Volumes＞Prism”下，下面分别加以介绍。

（1）内切圆绘制正棱柱 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Volumes＞Prism＞By Inscribed Rad”命令，弹出“Prism by Inscribed Radius”对话框，在“Z-coordinates”文本框中输入底面和顶面Z坐标，在“Number of sides”文本框中输入棱柱的棱数，在“Minor（inscribed）radius”文本框中输入底面正多边形内切圆的半径，然后单击“OK”按钮创建正棱柱，如图2-64所示。

图2-64 内切圆绘制正棱柱

（2）外接圆绘制正棱柱 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Volumes＞Prism＞By Circumscr Rad”命令，弹出“Prism by Circumscribed Radius”对话框，在“Z-coordinates”文本框中输入底面和顶面Z坐标，在“Number of sides”文本框中输入棱柱的棱数，在“Major（circumscr）radius”文本框中输入棱柱底面正多边形外接圆的半径，然后单击“OK”按钮创建正棱柱，如图2-65所示。

图2-65 外接圆绘制正棱柱

（3）边长绘制正棱柱 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Volumes＞Prism＞By Side Length”命令，弹出“Prism by Side Length”对话框，在“Z-coordinates”文本框中输入底面和顶面Z坐标，在“Number of sides”文本框中输入棱柱的棱数，在“Length of each side”文本框中输入棱柱底面正多边形的边长，然后单击“OK”按钮创建正棱柱，如图2-66所示。

图2-66 边长绘制正棱柱

（4）顶点绘制正棱柱 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Volumes＞Prism＞By Vertices”命令，弹出“Prism by Vertices”对话框，在绘图区依次选择所需的点，然后单击“OK”按钮创建正棱柱，如图2-67所示。

图2-67 顶点绘制正棱柱

4.建立球体

创建球体的相关命令集中在“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Volumes＞Sphere”下，下面分别加以介绍。

（1）绘制实心球体 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Volumes＞Sphere＞Solid Sphere”命令，弹出“Solid Sphere”对话框，在“WP X”和“WP Y”文本框中输入球的中心X、Y坐标，在“Radius”文本框中输入球半径，然后单击“OK”按钮创建球体，如图2-68所示。

图2-68 绘制实心球体

（2）绘制空心球体 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Volumes＞Sphere＞Hollow Sphere”命令，弹出“Hollow Sphere”对话框，在“WP X”和“WP Y”文本框中输入球中心X、Y坐标，在“Rad-1”和“Rad-2”文本框中分别输入球的内、外半径，然后单击“OK”按钮创建球体，如图2-69所示。

图2-69 绘制空心球体

（3）通过端点定义截面绘制球体 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Volumes＞Sphere＞By End Points”命令，弹出“Sphere by End Points”对话框，在“WP XE1”“WP YE1”“WP XE2”“WP YE2”文本框中输入两点坐标定义球直径，然后单击“OK”按钮创建球体，如图2-70所示。

图2-70 通过端点定义截面绘制球体

（4）在工作平面原点绘制球体 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Volumes Sphere＞By Dimension”命令，弹出“Create Sphere by Dimensions”对话框，在“Outer radius”文本框中输入外径，在“Optional inner radius”文本框中输入内径，在“THETA1”和“THETA2”文本框中输入起止角度，然后单击“OK”按钮创建球体，如图2-71所示。

图2-71 在工作平面原点绘制球体

5.建立圆锥或圆台

创建圆锥或圆台的相关命令集中在“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Volumes＞Cone”下，下面分别加以介绍。

（1）选择关键点创建圆锥或圆台 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Volumes＞Cone＞By Picking”命令，弹出“Cone by Picking”对话框，依次选择4个关键点，然后单击“OK”按钮创建圆台，如图2-72所示。

图2-72 关键点创建圆锥或圆台

（2）选择坐标创建圆锥或圆台 选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Volumes＞Cone＞By Dimension”命令，弹出“Create Cone by Dimensions”对话框，在“Bottom radius”文本框中输入底面半径，在“Optional top radius”文本框中输入顶面半径，在“Z-coordinate”文本框中输入顶面和底面Z坐标，在“THETA1”和“THETA2”文本框中输入圆台截面的起止角度，然后单击“OK”按钮创建圆台，如图2-73所示。

图2-73 选择坐标创建圆台

6.建立圆环体

选择“Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Volumes＞Torus”命令，弹出“CreateTorus by Dimensions”对话框，在“Outer radius”文本框中输入圆环外径，在“Optional inner radius”文本框中输入圆环内径，在“Major radius of torus”文本框中输入主半径，然后单击“OK”按钮创建圆环体，如图2-74所示。

图2-74 创建圆环体