第2例 工作平面的应用实例——相交圆柱体

本例提示

本例通过相交圆柱体的创建，主要介绍了工作平面的使用方法。通过本例，读者可以了解并掌握工作平面与所创建体的位置和方向的关系，学习工作平面的设置、偏移、旋转和激活为当前坐标系的方法。

2.1 相交圆柱体的视图

图2-1所示为相交圆柱体的剖面图。

图2-1 相交圆柱体的剖面图

2.2 创建步骤

2.2.1 创建两个同心圆柱体

拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cylinder→By Dimension，弹出如图2-2所示的对话框，在“RAD1”文本框中输入“0.03”，在“Z2”文本框中输入“0.08”，然后单击对话框中的“Apply”按钮；再在“RAD1”文本框中输入“0.015”，单击“OK”按钮。

图2-2 创建圆柱体对话框

2.2.2 改变视点

拾取菜单Utility Menu→PlotCtrls→Pan Zoom Rotate，在弹出的如图2-3所示的对话框中，单击“Iso”按钮，或者单击图形窗口右侧显示控制工具条上的按钮。在该状态下，视点在（1, 1, 1）处，相当于等轴测图。

图2-3 平移、缩放和旋转对话框

2.2.3 显示体号

拾取菜单Utility Menu→PlotCtrls→Numbering，在弹出的对话框中，将体号（Volume Numbers）打开，单击“OK”按钮。

2.2.4 偏移、旋转工作平面

拾取菜单Utility Menu→WorkPlane→Offset WP by Increment，弹出如图2-4所示的对话框，在“X, Y, Z Offsets”文本框中输入“0, 0.05, 0.03”，在“XY, YZ, ZX Angles”文本框中输入“0, 60”，单击“OK”按钮。

图2-4 偏移和旋转工作平面对话框

于是，将工作平面从默认位置偏移到了一个新的位置，偏移增量为（0, 0.05, 0.03），同时将WY-WZ平面绕WX轴逆时针旋转60°。

2.2.5 创建两个同心圆柱体

拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Cylinder→By Dimension，弹出如图2-2所示的对话框，在“RAD1”文本框中输入“0.012”，在“Z2”文本框中输入“0.045”，然后单击对话框中的“Apply”按钮，再在“RAD1”文本框中输入“0.006”，单击“OK”按钮。

新的两个同心圆柱体和原来的两个同心圆柱体呈相交状态，可见由“By Dimension”命令创建的圆柱体的方向、位置完全由工作平面的方向、位置决定，圆柱体的底面与工作平面平行，轴线与WZ轴重合。

2.2.6 作布尔减运算，形成内孔

拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Subtract→Volumes，弹出拾取窗口，拾取半径为0.03和0.012，即两个外圆所对应的圆柱体，然后单击拾取窗口中的“OK”按钮；再次弹出拾取窗口，拾取半径为0.015和0.006，即两个内孔所对应的圆柱体，然后单击拾取窗口中的“OK”按钮。

在拾取圆柱体过程中，会弹出如图2-5所示的对话框，这是由于半径为0.03和0.015两个圆柱体、半径为0.012和0.006的两个圆柱体的热点（即显示其体号的点）分别重合，当在热点处拾取时，可能拾取的是两个圆柱体中的任意一个。而究竟是哪个实体被选中，可以从如图2-5所示对话框的说明中了解（本例是体3），或者根据拾取前后实体是否改变颜色来确定，如果实体颜色发生了变化，则该实体被选中。如果需要的体未被选中，可以单击拾取如图2-5所示对话框中的“Prev”或“Next”按钮改变选择。

图2-5 选择多个实体对话框

2.2.7 重画图形

拾取菜单Utility Menu→Plot→Replot。

2.2.8 创建块

拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Block→By Dimension，弹出如图2-6所示的对话框，在“X1, X2”文本框中分别输入-0.002, 0.002，在“Y1, Y2”文本框中分别输入-0.013, -0.009，在“Z1, Z2”文本框中分别输入0, 0.008，然后单击对话框中的“OK”按钮。

图2-6 创建块对话框

2.2.9 改变工作平面的坐标系为极坐标系

拾取菜单Utility Menu→WorkPlane→WP Settings，弹出如图2-7所示的对话框，选中“Polar”，单击“OK”按钮。于是工作平面上的坐标系（二维）被改变为极坐标系，工作平面坐标系（三维）被改变为圆柱坐标系。

图2-7 工作平面设置对话框

2.2.10 激活工作平面坐标系

拾取菜单Utility Menu→WorkPlane→Change Active CS to→Working Plane。

2.2.11 复制块

拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Copy→Volumes，弹出拾取窗口，拾取前面所创建的块，单击“OK”按钮；随后弹出如图2-8所示的对话框，在“ITIME”文本框中输入“3”，在“DY”文本框中输入“120”，单击“OK”按钮。

图2-8 复制块对话框

2.2.12 作布尔减运算

拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Subtract→Volumes，弹出拾取窗口，拾取半径较小的圆柱体，然后单击拾取窗口中的“OK”按钮；再次弹出拾取窗口，拾取刚刚创建的3个块，然后单击拾取窗口中的“OK”按钮。

2.2.13 重画图形

拾取菜单Utility Menu→Plot→Replot。

2.2.14 旋转工作平面

拾取菜单Utility Menu→WorkPlane→Offset WP by Increment，弹出如图2-4所示的对话框，在“XY, YZ, ZX Angles”文本框中输入“0, 0, 90”，单击“OK”按钮。

2.2.15 划分模型

将两个空心圆柱体分别划分成两部分。拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Divide→Volumes by WorkPlane，弹出拾取窗口，单击“Pick All”按钮。

2.2.16 重画图形

拾取菜单Utility Menu→Plot→Replot。

2.2.17 删除实体

拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Delete→Volumes and Below，弹出拾取窗口，拾取两个空心圆柱体的各一半，单击“OK”按钮。

2.2.18 作布尔加运算

将两个体求和，形成一个整体。拾取菜单Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans→Add→Volumes，弹出拾取窗口，单击“Pick All”按钮。

2.2.19 重画图形

拾取菜单Utility Menu→Plot→Replot，创建出的体如图2-9所示。

图2-9 创建出的体

2.2.20 观察模型

拾取菜单Utility Menu→PlotCtrls→Pan Zoom Rotate。

2.3 总结

通过本例和上一例的学习，可以看出工作平面有以下作用。

（1）创建实体时的定位和定向。

（2）作为工具平面使用。例如，2.2.15小节中在划分模型时，工作平面作为切割平面使用。

（3）作为坐标系使用。将工作平面偏移或旋转到新的位置或方向后，激活工作平面坐标系，实际上相当于用户自定义了一个新的坐标系。例如，1.2.16小节的镜像命令、2.2.11小节的复制命令使用的就是偏移或旋转后的工作平面坐标系。

2.4 命令流

创建相交圆柱体的命令流如下：

      /PREP7                               ！进入预处理器
      CYLIND,0.015,0,0,0.08,0,360          ！创建圆柱体
      CYLIND, 0.03, 0, 0, 0.08, 0, 360
      /VIEW,1,1,1,1                        ！改变视点
      /PNUM,VOLU,1                         ！显示体号
      WPOFF,0,0.05,0.03                    ！偏移工作平面
      WPROT,0,60                           ！旋转工作平面
      CYLIND,0.012,0,0,0.045,0,360         ！创建圆柱体
      CYLIND, 0.006, 0, 0, 0.045, 0, 360
      VSEL,S,,,2,3,1                       ！创建体选择集，选择两个外圆所对应的圆柱体
      CM,VV1,VOLU                          ！创建体组件VV1
      VSEL,INVE                            ！创建体选择集，选择两个内孔所对应的圆柱体
      CM,VV2,VOLU                          ！创建体组件VV2
      VSEL,ALL                             ！选择所有体
      VSBV,VV1,VV2                         ！对体组件VV1、VV2进行减运算
      BLOCK,-0.002,0.002,-0.013,-0.009,0,0.008 ！创建块
      WPSTYLE,,,,,,1                       ！设置工作平面坐标系为极坐标系
      CSYS,4                               ！切换活跃坐标系为工作平面坐标系
      VGEN,3,1,,,,120                      ！复制块
      VSBV,5,1                             ！用块去减圆柱体，形成槽
      VSBV, 4, 2
      VSBV, 1, 3
      WPROT,0,0,90                         ！旋转工作平面
      VSBW,ALL                             ！用工作平面切割体
      VDELE,1,4,3,1                        ！删除体
      VADD,ALL                             ！对体求和
      VPLOT                                ！显示体
      /REPLOT                              ！重画图形
      FINI                                 ！退出预处理器

练习题

2-1根据以下三视图，在ANSYS中创建几何模型。

图2-10 题2-1示意图