ANSYS SpaceClaim 中面抽取功能

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ANSYS SpaceClaim 中面抽取功能

1 为什么要进行中面抽取？

熟悉经典ANSYS的工程师应该都知道，ANSYS里面Shell壳单元和Solid实体单元是经常使用的单元类型。壳单元适合模拟在一个方向的尺度（例如厚度）远小于其他方向尺度的结构，这种结构如果使用实体单元，其计算量会比使用壳单元大大增加。而且，如果选实体单元，这类结构承受弯矩的时候，在厚度方向的单元层数太少会导致计算结果误差比较大，不如壳单元计算准确。对于这类结构，我们宜通过抽取中面，使用壳单元进行模拟。所以在几何前处理工作中，中面抽取是工程师需要了解和掌握的功能。下面将介绍SpaceClaim中的创建中间面功能。

2 Midsurface创建中间面

此工具可在两个偏移面中间创建一个曲面。中间面将自动延伸或修剪至相邻面，且两面之间的距离将作为厚度属性保存。可使用这些曲面进行有限元分析。

用高亮显示颜色显示选定的面对，如下图所示。中间面将从蓝色面偏移。绿色用于表示蓝色面的配对面。未选定面及无偏移面显示为原始颜色。



原始模型面偏移的厚度将作为Properties（属性）面板Midsurface（中间面）部分中的 Thickness（厚度）属性保存。此为面属性，故必须在设计窗口而非结构树中选择面（即使其为单个面）。可更改此属性，且通过 几何建模 插件传送至ANSYS后，该属性即包含于ANSYS数据中。

Midsurface（中间面）工具可检查并移除中间面中的小面，这些面在边相当于零件厚度的一半时创建。

若Midsurface（中间面）工具发现由于双侧均不可偏移而造成的缺失面，将收到一条错误信息，并在错误框中列出缺失面。若工具无法创建中间面零件，问题面或边将高亮显示。
中间面继承其父元件的材料属性，但可对中间面对象的材料属性进行更改。

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创建中间面流程

(1)    在Prepare（准备）选项卡的Analysis（分析）功能组中单击Midsurface（中间面）。



(2)    在Options（选项）面板中选择Use selected faces（使用所选面）选项。
此选项可基于一种或多种偏移距离自动检查主体上的所有偏移面对。



(3)    单击要创建中间面的面。

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(4)    单击与第一个面构成偏移对的第二个面。将选择所有偏移距离相同的面对。


(5)    单击已检测到的面对以将其移除，或单击未检测到的面对以进行添加。
如果两个面偏移距离相同，系统可能会将两面检查为一组用于创建中间面的面对。单击蓝色面以从选择中移除该面对。
如果偏移对不构成第一个面的完美偏移，可能不能检测到应用于创建中间面的面对。单击希望偏移的面以将其添加到选择中。可使用邻近已检测到的面对厚度来偏移其中间面。

(6)    （可选）单击 Select Faces（选择面）工具向导，或按住Ctrl键并选择另一偏移距离的其它面对。
添加面对时，会将所有偏移距离相同的面对添加至选择范围内。

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(4)    单击与第一个面构成偏移对的第二个面。将选择所有偏移距离相同的面对。


(5)    单击已检测到的面对以将其移除，或单击未检测到的面对以进行添加。
如果两个面偏移距离相同，系统可能会将两面检查为一组用于创建中间面的面对。单击蓝色面以从选择中移除该面对。
如果偏移对不构成第一个面的完美偏移，可能不能检测到应用于创建中间面的面对。单击希望偏移的面以将其添加到选择中。可使用邻近已检测到的面对厚度来偏移其中间面。

(6)    （可选）单击 Select Faces（选择面）工具向导，或按住Ctrl键并选择另一偏移距离的其它面对。
添加面对时，会将所有偏移距离相同的面对添加至选择范围内。

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(7)    完成选择面操作后，单击 Complete（完成）工具向导。
成功创建中间面后，实体将半透明显示，选择不同工具或取消选择前，曲面将不透明显示。


在结构树中，所显示的中间面带有一个默认名称，其中包含所分配的厚度。对曲面重命名时，会在新名称后面加上厚度。
在结构树中的一个中间面上单击右键，可以通过 Select（选择）> Midsurface Source（中间面源）选择源主体。



3 总结

在处理薄板或壳类模型时，创建中间面功能可以迅速帮助工程师抽取出想要的面模型，并且自动检测厚度功能，免去了后期手动输入厚度值可能出现的输入错误。SpaceClaim强大的前处理能力，将成为工程师处理几何模型的最佳“拍档”。

灰太狼GG

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