搜索建模与网格划分指南第四章
2013-06-19 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线
作者: 安世亚太 来源: e-works
关键字: CAE 教程 网格划分
第四章 利用工作平面
4.1什么是工作平面
尽管光标在屏幕上只表现为一个点,但它实际上代表的是空间中垂直于屏幕的一条线。为了能用光标拾取一个点,首先必须定义一个假想的平面,当该平面与光标所代表的垂线相交时,能唯一地确定空间中的一个点。这个假想的平面就是工作平面。从另一种角度想象光标与工作平面的关系,可以描述为光标就象一个点在工作平面上来回游荡。工作平面因此就如同在上面写字的平板一样。(工作平面可以不平行于显示屏)
图4-1显示屏、光标、工作平面及拾取点之间的关系。
工作平面是一个无限平面,有原点、二维坐标系,捕捉增量(下面讨论)和显示栅格。在同一时刻只能定义一个工作平面(当定义一个新的工作平面时就会删除已有的工作平面)。工作平面是与坐标系独立的。例如,工作平面与激活的坐标系可以有不同的原点和旋转方向。见§4.3.5,详细讨论了如何迫使激活的坐标系跟踪工作平面。
4.2生成一个工作平面
进入ANSYS程序时,有一个缺省的工作平面,即总体笛卡尔坐标系的X-Y平面。工作平面的X、Y轴分别取为总体笛卡尔坐标系的X轴和Y轴。
4.2.1生成一个新的工作平面
用户可利用下列方法生成一个新的工作平面。
· 由三点生成一个工作平面或能过一指定点的垂直于视向量的平面定义为工作平面,用下列方法:
命令:WPLANE
GUI : Utility Menu>WorkPlane>Align WP with>XYZ Locations
· 由三节点定义一个工作平面或通过一指定节点的垂直于视向量的平面定义为工作平面,用下列方法:
命令:NWPLAN
GUI : Utility Menu>WorkPlane>Align WP with>Nodes
· 由三关键点定义一个工作平面或能过一指定关键点的垂直于视向量的平面定义为工作平面,用下列方法:
命令:KWPLAN
GUI : Utility Menu>WorkPlane>Align WP with>Keypoints
·由过一指定线上的点的垂直于视向量的平面定义为工作平面,用下列方法:
命令:LWPLAN
GUI: Utility Menu>WorkPlane>Align WP with>Plane Normal to Line
·还可以通过现有坐标系的X─Y(或R─θ)平面上定义工作平面。
命令:WPCSYS
GUI : Utility Menu>WorkPlane>Align WP with>Active Coord Sys
Utility Menu>WorkPlane>Align WP with>Global Cartesian
Utility Menu>WorkPlane>Align WP with>Specified Coord Sys
4.2.2控制工作平面的显示和样式
为获得工作平面的状态〔即位置、方向、增量〕可用下列方法:
命令:WPSTYL,STAT
GUI: Utility Menu>List>Status>Working Plane
将工作平面重置为缺省状态下的位置和样式,利用命令WPSTYL,DEFA。
4.2.3移动工作平面
用户可将一个工作平面利用下列方法(都是将工作平面移到与原位置平行的新位置)移到新的位置(即新的原点):
Ÿ 将工作平面的原点移动到关键点的中间位置,分别用下列命令:
命令:KWPAVE
GUI : Utility Menu>WorkPlane>Offset WP to>Keypoints
Ÿ 将工作平面的原点移动到节点的中间位置,分别用下列命令:
命令:NWPAVE
GUI : Utility Menu>WorkPlane>Offset WP to>Nodes
Ÿ 将工作平面的原点移动到指定点的中间位置,分别用下列命令:
命令:WPAVE
GUI : Utility Menu>WorkPlane>Offset WP to>Global Origin
Utility Menu>WorkPlane>Offset WP to>Origin of Active CS
Utility Menu>WorkPlane>Offset WP to>XYZ Locations
Ÿ 偏移工作平面,使用下列方法:
命令:WPOFFS
GUI : Utility Menu>WorkPlane>Offset WP by Increments
4.2.4工作平面的旋转
用户可用两种方式将工作平面转到一个新的方向:在工作平面内旋转工作平面的X─Y轴,或使整个工作平面都旋转到一个新的位置(如果不清楚旋转的角度,利用上述方法之一可以很容易在正确的方向上定义一个新的工作平面)。
要旋转工作平面,利用下列方法:
命令:WPROTA
GUI : Utility Menu>WorkPlane>Offset WP by Increments
4.2.5还原一个已定义的工作平面
尽管实际上不能存贮一个工作平面,用户可以在工作平面的原点创建一个局部坐标系,然后利用这个局部坐标系还原一个已定义的工作平面。
·在工作平面的原点创建局部坐标系用下列方法:
命令:CSWPLA
GUI : Utility Menu>WorkPlane>Local Coordinate Systems>Create Local CS>At WP Origin
·利用局部坐标系还原一个已定义的工作平面利用下列方法:
命令:WPCSYS
GUI : Utility Menu>WorkPlane>Align WP with>Active Coord Sys
Utility Menu>WorkPlane>Align WP with>Global Cartesian
Utility Menu>WorkPlane>Align WP with>Specified Coord Sys
4.3增强的工作平面
用WPSTYL命令或前面论述的GUI方法可以增强工作平面的功能。使其具有捕捉增量,显示栅格,恢复容差和坐标类型功能。然后,就可以迫使用户的坐标系随工作平面的移动而移动。可用如下方法:
命令:CSYS
GUI: Utility Menu>WorkPlane>Change Active CS to>Global Cartesian
Utility Menu>WorkPlane>Change Active CS to>Global Cylindrical
Utility Menu>WorkPlane>Change Active CS to>Global Spherical
Utility Menu>WorkPlane>Change Active CS to>Specified Coordinate Sys
Utility Menu>WorkPlane>Change Active CS to>Working Plane
Utility Menu>WorkPlane>Offset WP to>Global Origin
4.3.1捕捉增量:
如果没有捕捉增量功能,在工作平面上将光标定位到已定义的点上将是一件非常困难的事。为了能精确地拾取,可用WPSTYL命令或GUI建立捕捉增量功能。一旦建立了捕捉增量,拾取点将定位在工作平面上最近的捕捉点。数学上表示如下,当光标在区域
N*SNAP-SNAP/Z≤X<N*SNAP+SNAP/2
对任意正整数N,拾取点的X坐标为:
Xp=N*SNAP。
(在工作平面坐标系中的X,Y坐标的捕捉增量相同)捕捉增量也可以显示成方框,拾取到方框里的点将定位于方框的中心。
图4-2 捕捉增量
4.3.2显示栅格
可在屏幕上建立栅格以帮助用户观察工作平面上的位置和方向。栅格的间距、状况和边界可由WPSTYL命令来设定(栅格与要捕捉点无任何关系)。发出不带参量的WPSTYL命令控制栅格在屏幕上打开和关闭。
4.3.3恢复容差
需拾取的图元可能不是精确地在工作平面上,而是在工作平面的附近。这时,通过WPSTYL命令或GUI路径指定恢复容差,在此容差内的图元将认为是在工作平面上的。这种容差就如同在恢复拾取时,给了工作中的一个厚度。
4.3.4坐标系类型
有两种可选的工作平面:笛卡尔坐标系和极坐标系工作平面。讨论到这一点主要针对笛卡尔工作平面,但当几何体容易在极坐标(r,θ)系中表述时可能用到极坐标工作平面。图4-3所示为用WPSTYL命令激活了极坐标工作平面的栅格。在极坐标平面中拾取操作与在笛卡尔坐标工作平面中的是一致的。对捕捉参数进行定位的栅格点的标定是通过指定待捕捉点之间的径向距离(SNAP ON WPSTYL)和角度(SNAPANG)来实现的。
图4-3极坐标工作平面栅格
4.3.5工作平面的轨迹
如果用户用与坐标系会合在一起的工作平面定义几何体,可能发现工作平面是完全与坐标系分离的。例如,当改变或移动工作平面时,坐标系并不做出反映新工作平面类型或位置的变化。这可能使用户结合使用拾取(靠工作平面)和键盘输入体如关键点(用激活的坐标系)变得无效。例如;用户将工作平面从缺省位置移开,然后想要在新的工作平面的原点用键盘输入定义一个关键点(即K,1205,0,0)会发现关键点落在坐标系的原点而不是工作平面的原点。(见图4-4)
图4-4 工作平面/坐标系不匹配。
如果用户想强迫激活的坐标系在建模时跟着工作平面一起移动,可以在用CSYS命令或GUI路径时利用一个选项来自动完成。命令CSYS,WP或CSYS,4将迫使激活的坐标系与工作平面有相同类型(如笛卡尔)和相同的位置。那么,尽管用户离开了激活的坐标系WP或4,在移动工作平面时,坐标系将随其一起移动。如果改变所用工作平面的类型,坐标系也将相应更新。例如,当用户将工作平面从笛卡尔转为极坐标系时,激活的坐标系也将从笛卡尔坐标系转到柱坐标系。
如果重新来看上面讨论的例子,假如用户想在已移动工作平面之后将一个关键点放置在工作平面的原点,但这次在移动工作平面之前激活跟踪工作平面(CSYS,WP),然后象前面一样移动工作平面,现在,当用户使用键盘定义关键点(即K,1205,0,0)这个关键点被放在工作平面的原点,因为坐标系与工作平面的方位一致(见图4-5)
图4-5 工作平面与坐标系匹配(CSYS,WP)。
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