2.3 创建3D几何体

草图进行拉伸、旋转或表面建模等操作后得到的几何体称为3D几何体，DM中包括实体、表面体、线体三种不同的体类型，其中实体是由表面和体组成的，表面体由表面（但没有体）组成，线体则完全由边线组成，没有面和体。

技巧提示

在默认情况下，DM会自动将每一个体放在一个零件中。单个零件一般独自划分网格，其上的多个体可以在共享面上划分匹配的网格。

2.3.1 创建3D特征

3D特征操作通常是指由2D草图生成3D几何体。常见的特征操作包括Extrude（拉伸）、Revolve（旋转）、Sweep（扫描）、Skin/Loft（蒙皮/放样）、抽面等，如图2-12所示。

DM生成3D几何体的过程与其他的CAD软件的建模过程类似，对于常规的3D操作，如拉伸、旋转、扫描等操作这里不再赘述。

在DM中创建3D几何体的一些高级操作集成在DM的Create（创造）及Tools（工具）菜单命令中，如图2-13所示的是DM中的一些特性操作。

2.3.2 激活体和冻结体

在默认状态下，DM会将新的几何体与已有的几何体合并来保持单个体。通过激活或冻结体可以控制几何体的合并。在DM中存在Active（激活）及Freezon（冻结）两种状态的体。

1．激活体

体默认为激活状态，在该状态下，体可以进行常规的建模操作，如布尔操作等，但不能被切片（Slice），激活体在特征树形目录中显示为蓝色（）。

技巧提示

2．冻结体

冻结体的目的是为仿真装配建模提供一种不同的选择方式。由于建模中的操作除切片外均不能用于冻结体，因此可以说冻结体是专门为体切片设置的。

技巧提示

执行菜单栏中的Tools（工具）→Freeze（冻结）操作时，选择的体将被冻结，冻结体在树形目录中显示成淡颜色（）。

当选取冻结体后执行Tools（工具）→Unfreeze（解除冻结）操作时，可以激活被冻结的体。

2.3.3 切片特征

在DM中，只有当模型完全由冻结体组成时，才可以使用切片。模型冻结后，选择菜单栏中的Create（创建）→Slice（切片）命令，即可创建切片。

使用切片时，参数列表中有5个选项可供选择，如图2-14所示。

● Slice by Plane（用平面切片）：选定一个面并用此面对模型进行切片操作。

● Slice Off Faces（切掉面）：在模型中选择表面，DM将这些表面切开，然后就可以用这些切开的面创建一个分离体。

● Slice by Surface（用面切片）：选定一个面来切分体。

● Slice Off Edges（切掉边）：在模型中选择边，DM将这些边切开，然后就可以用这些切开的边创建一个分离体。

● Slice By Edge Loop（用边环切片）：选定一个闭环的边来切分体。

2.3.4 抑制体

体抑制是DM特有的一种操作，体被抑制后不会显示在图形窗口中，抑制体既不能送到其他Workbench模块中用于网格划分与分析，也不能导出为Parasolid（.x_t）或ANSYS Neutral文件（.anf）格式。抑制体在设计树中显示为。

如图2-15所示，在设计树中选择体并右击，在弹出的快捷菜单中选择Suppress（抑制体）命令，即可将选择的体抑制。

解除抑制的方法与抑制体相同，首先选择需要解除抑制的体，然后右击，在弹出的快捷菜单中选择Unsuppress（解除抑制体）命令，即可将选择的被抑制的体解除抑制。

2.3.5 面印记

面印记（Imprint Faces）与切片操作类似，是DM操作的特色功能之一。面印记仅用来分割体上的面，根据需要也可以在边线上增加印记（但不创建新体）。

具体来讲，表面印记可以用来在面上划分出适用于施加载荷或约束的位置，如在体的某个面的局部位置添加载荷，此时就需要在施加载荷的位置采用面印记功能添加面印记。

添加面印记的操作步骤如下。

单击图形选取过滤器工具栏中的（选择面按钮，然后在体上选择一个需要添加面印记的面，如图2-16所示。

将模式标签切换到Sketching（草图）模式，单击图形显示控制工具栏中的（正视放大）按钮。

单击Draw（绘图）面板中的（矩形）按钮，在图形中绘制矩形，单击Dimensions（尺寸）面板中的（基本尺寸）按钮，标注绘制的矩形尺寸，并在参数列表中修改矩形的尺寸为5mm，绘制成一个矩形，如图2-17所示。

将模式标签切换回Modeling（模型）模式，单击几何体建模工具栏中的（拉伸）按钮，在参数列表栏中的Operation选项的下拉列表中选择Imprint Faces（面印记）选项，如图2-18所示。

单击工具栏中的（生成）按钮，此时即可生成表面印记，如图2-19所示为选中面后的效果，图（a）为选中的原面，图（b）为选中生成的面印记。

2.3.6 填充与包围操作

填充（Fill）与包围（Enclosure）操作主要是为计算流体力学（CFD）及电磁场（EMAG）服务的。

1．填充（Fill）

填充是指创建填充体内部空隙（如孔洞）的冻结体，该操作对激活或冻结体均可应用，填充仅对实体进行操作，通常用于在CFD中创建流动区域，在电磁场中创建磁场感应区域。

执行菜单栏中的Tools（工具）→Fill（填充）命令，即可执行填充操作，通常有By Cavity（通过孔洞）及By Caps（通过覆盖）两种填充方法，如图2-20所示。

2．包围（Enclosure）

包围指的是在体附近创建周围区域以方便模拟场区域（CFD、EMAG等），执行菜单栏中的Tools（工具）→Enclosure（包围）命令，即可执行包围操作，如图2-21所示。

包围可以采用Box、Sphere、Cylinder或者User Defined（自定义）的形状，如图2-22所示为选择Box与Sphere后创建的包围。

技巧提示

2.3.7 创建多体部件体

在ANSYS Workbench中部件是体的载体，默认情况下DM将每一个体自动放入部件中。在DM中可以将多个体置于部件中构成复合体——多体部件体（Multi-body Parts），此时它们共享拓扑，即离散网格在共享面上匹配。

新部件的构成通常是先在图形屏幕中选定两个或多个体素，然后执行菜单栏中的Tools（工具）→Form New Part（构成新部件）命令，如图2-23所示。选择三个零件生成一个体后的设计树，如图2-24所示。

技巧提示

多个体、多个部件时，具有以下特点：每个实体都能独立进行网格划分，但是节点不能共享，对应的节点没有连续性。

多个体通过布尔操作组成一个部件时，具有以下特点：

● 几个实体共同作为一个实体进行网格划分，无法真实地模拟实际情况。

● 由于多个体之间没有接触区，网格划分后没有内部表面。

●组成一个零件后，所有的零件只能采用一种材料，对于多种材料的部件体不适用。

多个体共同组成多体部件时，具有以下特点：

● 每一个实体都独立划分网格，实体间的节点连续性被保留。

● 同一个多体部件可以由不同的材料组成。

● 实体间的节点能够共享且没有接触。