ANSYS 入门教程 (7)

2.2 创建几何模型
2.2.1 创建关键点

  

(1)  在给定坐标点创建关键点
    命令：K, NPT, X, Y, Z
        NPT - 关键点的编号，缺省时（0或空）自动指定为可用的最小编号。
        X,Y,Z - 在当前坐标系中的坐标值，当前坐标系可以是 CSYS 指定的坐标系。
    如果输入的关键点号与既有关键点号相同，则覆盖既有关键点。即关键点是惟一的，并以最后一次输入的为准。如果既有关键点与较高级图素相连或已经划分网格，则不能覆盖，并给出错误信息。例如：
        /prep7             ! 进入前处理
        k,,10               ! 创建缺省编号的关键点，其编号为 1
        k,15,10,5        ! 创建编号为 15 的关键点
        k,16,10,5,5     ! 创建编号为 16 的关键点
        k,,10,3            ! 创建缺省编号的关键点，其编号为 2
        k,15,10,6        ! 重新定义编号为 15 的关键点

(2)   在两关键点之间创建一个关键点
    命令：KBETW, KP1, KP2, KPNEW, TYPE, VALUE
        KP1,KP2 - 第 1 个和第 2 个关键点号。
        KPNEW - 指定创建的关键点号，缺省时系统自动指定为可用的最小编号。
        TYPE - 创建关键点的方式，当 TYPE=RATIO 时（缺省），VALUE 为两关键点距离的比值，即：(KP1-KPNEW)/(KP1-KP2)。当  TYPE = DIST 时，VALUE 为 KP1 到 KPNEW 之间的距离，且仅限于直角坐标系。

        VALUE - 由 TYPE 决定的新关键点位置参数，缺省为 0.5。如果 TYPE = RATIO，则 VALUE 为比率，若小于 0 或大于 1，则在两个关键点的外延线上创建一个新关键点。如果 TYPE = DIST，则 VALUE 为距离值，若小于 0 或大于 KP1 与 KP2 之间的距离，会在外延线上创建一个新关键点。

        新创建的关键点位置与当前坐标系有关，如为直角坐标系，新点将在 KP1 和 KP2 之间的直线上；否则将在由当前坐标系确定的线上。

(3)   在两关键点之间创建多个关键点
    命令：KFILL, NP1, NP2, NFILL, NSTRT, NINC, SPACE
        NP1,NP2 - 两个既有关键点号.
        NFILL - 在 NP1 和 NP2之间将要创建的关键点个数，缺省为 |NP2-NP1| - 1。
        NSTRT - 指定创建的第一个关键点号，缺省为 NP1+NINC。此号最好指定，以防覆盖。
        NINC - 将要创建的关键点编号增量，其值可正可负，缺省为 (NP2-NP1) / (NFILL+1)。
        SPACE - 间隔比，即创建关键点后，最后一个间隔与第一个间隔之比。缺省为 1.0，即等间隔。
    与 KBETW 相同，新创建关键点位置与当前坐标相关。

    示例：

        /prep7                               ! 进入前处理
        k,1                                     ! 创建关键点 1，坐标： 0，0，0
        k,20,10                              ! 创建关键点 20，坐标： 20，0，0
        k,3,10,5                             ! 创建关键点 3，坐标： 10，5，0
        kfill,1,20,8                          ! 采用缺省设置，在 1 和 20 之间创建 8 个关键点
                                                    ! 其编号依次为 3, 5,……,17。而原来的关键点 3 则被覆盖。
        k,50,10,5                            ! 创建关键点50，坐标： 10，5，0
        kfill,1,50,20,100,1              ! 在 1 和 50 之间创建 20 个关键点，起始编号 100，编号增量为 1
        k,60,10,10                          ! 创建关键点 60，坐标： 10，10，0
        kfill,1,60,15,222,3,2.5       ! 在 1 和 60 之间创建 15 个关键点，起始编号为 222，编号增量为 3,
                                                        ! 间隔比为 2.5。创建的关键点间隔越来越大

(4)   复制创建关键点
    命令：KGEN, ITIME, NP1, NP2, NINC, DX, DY, DZ, KINC, NOELEM, IMOVE
        ITIME - 复制次数，缺省为 2。
        NP1,NP2,NINC - 按增量 NINC 从 NP1 到 NP2 定义关键点的范围 （缺省为 NP1），NINC 缺省为 1。NP1 也可为  ALL  或组件名，此时 NP2 和 NINC 将被忽略。
        DX,DY,DZ - 在当前坐标系中，关键点坐标的偏移量。对于柱坐标系为 --,Dθ,DZ；对于球坐标系为 --, Dθ,--，其中--表示不可操作。
        KINC - 要创建的关键点编号增量，缺省时由系统自动指定.
        NOELEM - 是否创建单元和节点控制参数。NOELEM=0（缺省）如果存在单元和节点则生成；NOELEM=1 不生成单元和节点。
        IMOVE - 关键点是否被移动或重新创建。IMOVE=0（缺省）原来的关键点不动，重新创建新的关键点；当 IMOVE=1 不创建新关键点，原来的关键点移动到新位置，此时编号不变（即 ITIME、KINC 和 NOELEM 均无效）单元和节点一并移动。

例如：
        /prep7                                      ! 进入前处理
        k,1                                            ! 创建关键点 1
        k,20,10                                    ! 创建关键点 20
        kgen,,1,20,19,,5,,,,1               ! 移动关键点 1 和 20，沿 Y 轴偏移量为 5
        kgen,8,all,,,,,5                         ! 沿 Z 轴偏移 5，复制 8 次（含自身）
        kgen,3,all,,,,15                        ! 沿 Y 轴偏移 15，复制 3 次（实际另外复制2次）
        kgen,,all,,,,60,,,,1                    ! 再将所有关键点沿 Y 轴移动 60

(5)   镜像创建关键点
    命令：KSYMM, Ncomp, NP1, NP2, NINC, KINC, NOELEM, IMOVE
        Ncomp - 对称控制参数，Ncomp = x，关于 X（或 R）轴对称（缺省）；
            Ncomp = y，关于 Y（或 θ）轴对称；
            Ncomp = z，关于 Z（或 Φ）轴对称。
    可通过定义工作平面移动后，利用 CSYS,4 设定当前坐标系，则当前坐标系原点位置与工作平面相同，在利用镜像时其几何位置也发生相应变化。当然也可通过局部坐标系对称。
    例如：
        /prep7                  ! 进入前处理
        k,1,1,1                 ! 创建关键点 1
        k,20,10,10           ! 创建关键点 20
        kfill,1,20,8,30       ! 在 1 和 20 之间创建 8 个关键点，起始编号为 30
        ksymm,x,all          ! 所有关键点关于 X 轴对称创建新的关键点
        ksymm,y,all          ! 所有关键点（包括上条创建的）关于 Y  轴对称创建新的关键点

(6)   列表显示关键点信息
    命令：KLIST, NP1, NP2, NINC, Lab
      其中 NP1,NP2,NINC 参数意义同命令 KGEN 中。Lab 为列表信息控制参数，  

           Lab = 0 或空则列出全部信息；  Lab=COORD  则仅列出坐标值；  Lab=HPT  则仅列出硬点信息。

      例如：
         klist                      ! 列出所选择的关键点的所有信息。
         klist,,,,coord        ! 列出所选择的关键点的坐标。

(7)   在屏幕上显示关键点
    命令：KPLOT, NP1, NP2, NINC, Lab
       其中 Lab 为关键点或硬点控制参数。Lab=0  或空，则显示所有关键点；Lab=HPT  则只显示硬点。其余参数意义同 KGEN 命令中的说明。

    例如：
        kplot               ! 显示所选择的关键点。
        kplot,,,,hpt      ! 显示所选择的硬点。

(8)   删除关键点
    命令：KDELE, NP1, NP2, NINC
       其参数意义同 KGEN 中的参数意义。

 

(9)   选择关键点
    命令：KSEL, Type, Item, Comp, VMIN, VMAX, VINC, KABS
       Type - 选择类型标识。其值可取：
       S - 从所有关键点中（全集）选择一组新的关键点子集为当前子集。
       R - 从当前子集中再选择一组关键点，形成新的当前子集。
       A - 从全集中另外选择一组关键点子集, 添加到当前子集中。
       U - 从当前子集中去掉一组关键点子集。
       ALL - 重新选择当前子集为所有关键点，即全集。
       NONE - 不选择任何关键点，当前子集为空集。
       INVE - 选择与当前子集相反的部分，形成新的当前子集。
       STAT - 显示当前子集状态。
       Item - 选择数据标识，仅适用于Type=S,R,A,U。缺省为KP，可选择的有：
       KP - 以关键点号选择，其后参数相应赋值。
       EXT - 选择当前线子集中线的最外面关键点，其后无参数赋值。
       HPT - 以硬点号选择，其后参数相应赋值。
       LOC - 以当前坐标系中的坐标值选择，其 Comp 可选择 X,Y,Z，且其后参数相应赋值。
       MAT - 以跟关键点相关的材料号选择，其后参数相应赋值。
       REAL - 以跟关键点相关的实常数号选择，其后参数相应赋值。
       TYPE - 以跟关键点相关的单元类型号选择，其后参数相应赋值。
       ESYS - 以跟关键点相关的单元坐标选择，其后参数相应赋值。

       Comp - 选择数据的组合标识。如 Item = LOC 时的 X,Y,Z。
       VMIN - 选择项目范围的最小值。可以是关键点号、坐标、属性以及与选择项目相适应的数据等。当 VMIN 为组件名时，VMAX 和 VINC 将被忽略。
       VMAX - 选择项目范围的最大值。缺省时 VMAX=VMIN；如果 VMAX=VMIN 则选择容差为 ±0.005×VMIN；如果 VMIN=0.0 则选择容差为 ±1.0E-6，如果 VMIN≠VMAX，则选择容差为 ±1.0E-8×(VMAX-VMIN)。选择容差的大小对于能否达到期望的结果有较大影响，例如当 VMIN = 5000 = VMAX时，选择容差为 ±25，则 4975~5025 均被选择。
      VINC - 在选择范围内的增量。仅适用于整数（如关键点编号），必须大于零，缺省为 1。
      KABS - 绝对值控制标识。如为 0，则在选择期间检查值的符号；如为 1，则在选择期间使用绝对值，即忽略值的符号。
    在使用 KSEL 命令选择时，建议不要采用 Item=KP，即编号选择。因为在使用命令流建模过程中，关键点有时是不知道的，如用编号选择，则需要用 GUI 查看关键点编号，这样就降低了建模效率，并且不同的 ANSYS 版本其编号顺序会有差别。因此建议采用坐标或其它选择方法。

    示例：

       /prep7                       ! 进入前处理
       k,1                             ! 创建关键点 1
       k,20,10                      ! 创建关键点 20
       kfill,1,20,8,30,1         ! 在 1 和 20 之间创建 8 个关键点，起始编号为 30
       ksel,s,kp,,32,35,1     ! 在全集中选择编号 32～35 的关键点
       ksel,r,kp,,32,34,1      ! 在当前子集中重新选择编号 32～34 的关键点
       ksel,a,kp,,1,20,19     ! 将全集中的 1 和 20 号添加到当前子集
       ksel,u,kp,,1                ! 在当前子集中去掉 1 号关键点
       ksel,inve                    ! 反选（当前为 1,30,31,35~37）
       ksel,stat                     ! 列表显示选择信息，如选择关键点 6 个，共 10 个关键点，最大关键点号为 37
       ksel,none                  ! 不选择任何关键点（如使用 KPLOT 则屏幕不变）
       ksel,all                       ! 选择全集，所有关键点均在当前子集中
       ksel,s,loc,x,0,5          ! 选择 X 坐标为 0～5 的关键点（当前为 1,30~33）
       k,100,2.22                ! 在关键点 31 近处建立关键点 100
       ksel,s,loc,x,2.22        ! 选择 X 坐标为 2.22 的关键点,将 31 点也选择了
                                             ! 因 X31=2.222222，而此时选择容差为  ±0.005×2.22 = ±0.0111，即坐标在 2.2089～2.2311 之间

                                             ! 的点都将被选择
       ksel,s,loc,x,2.22,2.221   ! 选择 X 坐标为 2.22～2.221 之间的关键点（当前为 100）。

                                                   ! 此选择容差为 ±1.0E-8×(2.221-2.22) =  ±1.0E-11，

                                                   ! 显然非常严格。当关键点坐标值较大且较密时要特别注意。

(10)   选择与所选线相关的关键点
    命令：KSLL, Type
      其中 Type 取值可为 S,R,A,U。当使用 KSEL 不便选择关键点时，可先选择线子集，然后选择与线子集相关的关键点。该命令在建模过程中也较常用，类似的命令是 KSLN (选择与所选节点相关的关键点)。

(11)  修改关键点坐标
    命令：KMODIF, NPT, X, Y, Z
      其中 NPT 为要修改的关键点号。X,Y,Z 为替代原有的坐标输入的数值，其值处于当前坐标系下。
      要修改的关键点所依附的较高级图素，如线、面或体必须被选择，改变关键点后其较高级图素会重新生成。与命令 K 不同，当所定义的关键点依附较高级图素时是不能覆盖的；而 KMODIF 是直接修改关键点坐标且会同时修改所依附的较高级图素。
      如果被修改的关键点依附较高级图素，执行时此命令会出现确认提示对话框。

      例如：
         /prep7                 ! 进入前处理
        rectng,,1,,4          ! 创建一矩形
        kmodif,3,2,5        ! 修改关键点 3 的坐标，原坐标为  (1,4)，新坐标为  (2,5)。则生成一四边形。

(12)   关于硬点的操作
    硬点是一种特殊的关键点，可以利用硬点施加荷载或从线和面上的任意点获取数据。硬点不改变几何模型的几何形状和拓扑关系。
    大多数关键点的命令都可用于硬点，在使用更新模型命令时，任何与图素相关的硬点将被删除，因此应在模型创建完毕后再创建硬点。
    如果删除与硬点相关的图素，当该硬点与其它图素无关时，则此硬点也被删除，否则此硬点不删除。
    定义硬点的方法有两种，即在线上定义硬点和在面上定义硬点，命令均为 HPTCREATE，删除硬点命令为 HPTDELETE。