本節書摘來自異步社群《ansys workbench 14有限元分析自學手冊》一書中的第2章，第2.6節,作者： 呂建國 , 康士廷 更多章節内容可以通路雲栖社群“異步社群”公衆号檢視。
ansys workbench 14有限元分析自學手冊
concept菜單中的特征用于建立及修改線和體，将它們變成有限元梁和闆殼模型，進行概念模組化有兩種方式可供選擇，一種為利用design modeler中的工具箱來建立；另一種為通過導入外部幾何體檔案特征直接建立模型。圖2-133所示為概念模組化菜單。
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圖2-134 點生成線
**2.6.1 概念模組化工具
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進行概念模組化首先需要了解概念模組化工具，概念模組化工具中可以用來建立線體的方法有點生成線（lines from points）、從草圖生成線（lines from sketches）及從邊生成線（lines from edges）。概念模組化工具中可以用來建立表面體的方法有：從線生成表面（surfaces from edges）和從草圖生成表面（surfaces from sketches）。
概念模組化中首先需要建立線體，線體是概念模組化的基礎。
1．從點生成線
由點生成線時（lines from points），點可
以是任何二維草圖點，三維模型頂點或特征（pf）點，如圖2-134所示。一條由點生成的線通常是一條連接配接兩個標明點的直線。另外對由點生成的線的作域操作，允許線上體中選擇添加或添加當機選擇。
在利用“從點生成線lines from points”建立線體時，首先標明2個點來定義一條線，綠線表示要生成的線段，單擊“apply”确認選擇。然後按“generate”生成，結果如圖2-135所示，線體被顯示成藍色。
2．從草圖生成線
“從草圖生成線（lines from sketches）”指令是基于草圖和從表面得到的平面建立線體，此指令在菜單中的位置如圖2-136所示。操作時在特征樹形目錄中選擇草圖或平面使之高亮顯示，然後在屬性窗格中單擊“apply”，如圖2-137所示為由草圖生成的線。多個草圖、面以及草圖與平面組合可以作為基準對象來建立線體。
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3．從邊生成線
從邊生成線（lines from edges）基于已有的二維和三維模型邊界建立線體，取決于所選邊和面的關聯性質可以建立多個線體，在樹形目錄中或模型上選擇邊或面，表面邊界将變成線體（另一種辦法是直接選三維邊界），然後在屬性窗格中單擊“apply”，作為為基本對象，如圖2-138所示為所建立的線。
4．修改線體：分割邊
分割線體（split edges）指令可以将線進行分割。菜單欄中的位置為：“concept”→“split edges”，如圖2-139所示。分割線體指令将邊成為兩段，可以将線用比例特性控制分割位置（例如，0.5 = 在一半處分割）。
在屬性窗格中可以通過設定其他選項對線體進行分割，如圖2-140為屬性窗格中可調的分割類型，例如，按delta分割（split by delta），沿着邊上給定的delta确定每個分割點間的距離；按n分割（split by n），邊的段數。
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2.6.2 定義橫截面
通常情況下，橫截面指令可以把生成的概念線體賦予梁的屬性。此橫截面可以使用草圖描繪，并可以賦予它一組尺寸值。而且隻能修改界面的尺寸值和橫截面的尺寸位置，在其他情況下是不能編輯的。如圖2-141為橫截面的菜單欄。
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1．橫截面樹形目錄
在design modeler中對橫截面使用一套不同于ansys環境的坐标系，從概念菜單中可以選擇橫截面，建成後的橫截面會在樹形目錄中顯示，如圖2-142所示，在這裡列出了每個被建立的橫截面，單擊選中橫截面即可在屬性窗格中修改它的尺寸。
2．橫截面編輯
橫截面尺寸編輯：單擊滑鼠右鍵，在彈出的菜單中選擇“move dimensions”移動尺寸，如圖2-143所示。這樣就可以對橫截面尺寸的位置重新定位。
另外還可以将橫截面賦給線體。将橫截面賦給線體的操作步驟為：在樹形目錄中保持線體為選擇狀态，橫截面的屬性出現在屬性窗格，在此處的下拉清單中單擊選擇想要的橫截面，如圖2-144所示。
在design modeler中還可定義使用者已定義的橫截面。在這裡可以不用畫出橫截面，而隻需基于使用者定義的閉合草圖來建立截面的屬性，如圖2-145所示。
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建立使用者定義的橫截面的步驟為：首先從概念菜單中選“cross section”→“user defined”，然後在樹形目錄中會多一個空的橫截面草圖，單擊畫圖示簽繪制所要的草圖（必須是閉合的草圖），最後單擊工具欄中的圖檔 1重新生成按鈕，design modeler會計算出橫截面的屬性并在細節視窗中列出，這些屬性不能更改。
3．橫截面對齊
在design modeler中橫截面位于xy平面，
如圖2-146所示：定義橫截面對齊的步驟為：局部坐标系或橫截面的+y方向，預設的對齊是全局坐标系的+y 方向，除非這樣做會導緻非法的對齊。如果是這樣的話，這時将會使用+z 方向。
注意 在ansys 經典環境中，橫截面位于yz平面中，用x方向作為切線方向，這種定位上的差異對分析沒有影響。
用有色編碼顯示線體橫截面的狀态。
紫色：線體未指派截面屬性。
黑色：線體賦予了截面屬性且對齊合法。
紅色：線體賦予了截面屬性但對齊非法。
樹形目錄中的線體圖示有同樣的可視化幫助，如圖2-147所示。
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綠色：有合法對齊的指派橫截面。
黃色：沒有指派橫截面或使用預設對齊。
紅色：非法的橫截面對齊。
用視圖菜單進行圖形化的截面對齊檢查步驟為：選擇“show cross section alignments”，其中“綠色箭頭= +y，藍色箭頭= 橫截面的切線邊”，或選擇“cross section solids”。
選擇預設的對齊，總是需要修改橫截面方向，有2種方式可以進行橫截面對齊，選擇或矢量法，選擇使用現有幾何體（邊，點等）作為對齊參照方式，矢量方式法輸入相應的x、y、z 坐标方向。
上述任何一種方式都可以輸入旋轉角度或是否反向。
4．橫截面偏移
将橫截面賦給一個線體後，屬性窗格中的屬性允許使用者指定對橫截面進行偏移的類型，如圖2-148所示。
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質心（centroid）：橫截面中心和線體質心相重合（預設）。
剪力中心（shear center）：橫截面剪切中心和線體中心相重合。
注意質心和剪切中心的圖形顯示看起來是一樣的，但分析時使用的是剪切中心。
原點（origin）：橫截面不偏移，就照着它在草圖中的樣子放置。
使用者定義（user defined）：使用者指定橫截面的x方向和y方向上的偏移量。
2.6.3 面操作
在workbench中進行分析時，需要建立面。可以通過從線建立面（surfaces from edges）、從草圖建立面（surfaces from sketches）。在修改操作中，可以進行面修補及縫合等。
1．從線建立面
從線建立面（surfaces from edges）指令可以用線體邊作為邊界建立表面體，此指令的操作路徑為“concept”→“surfaces from edges”。由線體邊必須沒有交叉的閉合回路，每個閉合回路都建立一個當機表面體，回路應該形成一個可以插入到模型的簡單表面形狀，可以是平面、圓柱面、圓環面、圓錐面、球面和簡單扭曲面等。從線建立面如圖2-149所示。
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注意 在從線建立面時，無橫截面屬性的線體能用于将表面模型連在一起，在這種情況下，線體僅僅起到確定表面邊界有連續網格的作用。
2．從草圖建立面
在workbench中可以由草圖作為邊界建立面體（單個或多個草圖都是可以的），操作的路徑為“concept”→“surfaces from sketches”。基本草圖必須是不自相交叉的閉合剖面。在屬性窗格中可以選擇“添加”或“加入當機體”操作、是否和法線方向相反，如圖選“no”為和平面法線方向一緻。另外，輸入厚度則用于建立有限元模型。
3．面修補
面修補（surface patch）操作可以對模型中的縫隙進行修補操作，如圖2-151所示。面修補指令在菜單欄中的位置為“tools”→“surface patch”。
面修補的使用類似與面删除的縫合方法（natural and patch）。對于複雜的縫隙，可以建立多個面來修補縫隙。修補的模式除了automatic（自動模式）外，還可以使用natural healing（正常修補）和patch healing（更新檔修補模式）。
4．邊接合
邊接合粘接需要連續網格的體，如圖2-152所示。在workbench中建立有一緻邊的面或線多體零件時會自動産生邊結合。在沒有一緻拓撲存在時，可以進行人工接合。邊結合的操作路徑為“tools”→“joint”。
在view菜單中選中邊結合選項，如圖2-153所示。邊接合将被顯示。
在視圖中邊接合以藍色或紅色顯示分别代表不同的含義。
藍色：邊接合包含在已正确定義的多體素零件中。
紅色：邊接合沒有分組進同一個零件中。
2.6.4 概念模組化執行個體**
下面将以執行個體說明概念模組化的繪制步驟。通過本執行個體可以了解并熟悉在模組化過程中是如何進行概念模組化的。
1．建立模型
1打開workbench程式，展開左邊工具箱中的component systems欄，将工具箱裡的geometry 選項直接拖動到項目管理界面中或是直接在項目上輕按兩下載入，建立一個含有geometry的項目子產品。結果如圖2-154所示。
2建立模型。輕按兩下a2欄圖檔 1，啟動design modeler建立模型應用程式。
3選擇機關。進入到design modeler應用程式時，會彈出機關選擇對話框，在這裡選擇“millimeter”選項，然後單擊“ok”按鈕。選擇毫米為機關。
2．建立草圖
1建立工作平面。首先單擊選中樹形目錄中的“xy軸平面”圖檔 1分支，然後單擊工具欄中的“建立工作平面”圖檔 1按鈕，建立一個工作平面，此時樹形目錄中“xy軸平面”分支下，會多出一個名為sketch1的工作平面。
2建立草圖。單擊選中樹形目錄中的“sketch1”草圖，然後單擊樹形目錄下端的“sketching”标簽，打開草圖繪制工具箱窗格。在建立的sketch1的草圖上繪制圖形。
3切換視圖。單擊工具欄中的正視于按鈕。将視圖切換為xy方向的視圖。
4繪制矩形。打開的草圖繪制工具箱預設展開繪圖欄，首先單擊繪圖欄中的“矩形圖檔 1”指令。将光标移入到右邊的繪圖區域。移動光标到視圖中的原點附近，直到光标中出現“p”的字元。單擊滑鼠确定圓的中心點，然後移動光标到右上角單擊滑鼠，繪制一個矩形。結果如圖2-155所示。
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5繪制直線。首先單擊繪圖欄中的“直線圖檔 1”指令。在繪圖區域中繪制兩條互相垂直的直線。結果如圖2-156所示。
6添加水準尺寸标注。單擊草圖繪制工具箱的dimensions欄，将此尺寸标注欄展開。單擊尺寸欄内的“水準标注”圖檔 1指令。然後分别标注兩個水準方向的尺寸，單擊尺寸欄内的“垂直标注”圖檔 1指令。分别标注兩個垂直方向的尺寸，然後移動光标到合适的位置放置尺寸。标注完水準尺寸的結果如圖2-157所示。
7修改尺寸。由上步繪制後的草圖雖然已完全限制，但尺寸并沒有指定。現在通過在屬性窗格中修改參數來精确定義草圖。此時的屬性窗格如圖2-158所示。将屬性窗格中h1的參數修改為200mm，h2的參數修改為400mm，v3的參數修改為200mm，v4的參數修改為400mm。單擊工具欄中的“縮放到合适大小圖檔 1”指令，将視圖切換為合适的大小。繪制的結果如圖2-159所示。
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3．建立線體
1建立線體。單擊菜單欄中的“concept”→“lines from sketches”，如圖2-160所示，執行從草圖建立線體指令。此時屬性窗格的“baseobjects”欄為激活的狀态，單擊選中樹形目錄中的“sketch1”分支，然後傳回到屬性窗格單擊“apply”按鈕，完成線體的建立。
2生成模型。完成從草圖生成線體指令後，單擊工具欄中的“生成”圖檔 1按鈕，來重新生成模型，結果如圖2-161所示。
4．建立橫截面
1建立橫截面。單擊菜單欄中的“concept”→“cross section”→“rectangular”，如圖2-162所示。執行建立矩形的橫截面。標明此指令後，橫截面連同尺寸一起呈現出來，在本執行個體中使用預設的尺寸。如果需要修改尺寸，可以在屬性窗格中進行更改。
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2關聯線體。選擇好橫截面後，将其與線體相關聯。在樹形目錄中單擊高亮顯示線體，路徑為“樹形目錄”→“1 part，1 body”→“line body”，屬性窗格顯示還沒有橫截面與之相關聯，如圖2-163所示。單擊“cross section”欄，自下拉清單中選擇rect1截面。
3帶橫截面顯示。将橫截面賦給線體後，系統預設顯示橫截面的線體，并沒有将帶有橫截面的梁作為一個實體顯示，現在需要将它顯示。單擊菜單欄中的“view”→“cross sections solids”指令。顯示帶有梁的實體，如圖2-164所示。
5．建立梁之間的面
1選擇梁建面。下面将建立梁之間的面。這些面将作為殼單元在有限元仿真中劃分網格。單擊菜單欄中的“concept”→“surfaces from edges”。然後按住ctrl鍵選擇如圖2-165所示的4條線。單擊屬性窗格中的edges欄内的apply按鈕。
2生成模型。單擊工具欄中的“生成”圖檔 1按鈕，來重新生成模型，結果如圖2-166所示。
3生成其他面。采用同樣的方法繪制其餘3個面，結果如圖2-167所示。
6．生成多體零件
1在進行模組化操作時，将所有的體素放入單個零件中，即生成多體零件。這樣做是為了確定劃分網格時每一個邊界能與其相鄰部分生成連續的網格。
2選擇所有體。在工具欄中單擊“選擇體”指令，如圖2-168所示。設定選擇過濾器為“體”。在繪圖區域中單擊滑鼠右鍵，在彈出的右鍵快捷菜單中選擇select all，選擇所有的體。
3生成多體零件。在繪圖區域中再次單擊右鍵，在彈出的右鍵菜單中選擇“form new part”指令，生成多體零件，如圖2-169所示。
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