第1章 ANSYS Workbench基础
1.1 ANSYS Workbench概述  随着计算机辅助工程（CAE）技术在工业领域中应用的广度和深度不断发展，它在提高产品设计质量、缩短周期、节约成本方面发挥了越来越重要的作用。目前，CAE分析的对象已由单一的零部件拓展到系统级的装配体，如飞机、汽车等整机的仿真。同时，其分析的领域已不再仅仅局限于结构力学，现已涉及流体力学、热力学、电磁学、多场耦合等更加丰富的物理空间。而且，CAE分析不再仅仅是专职分析人员的工作，设计人员参与CAE分析已经成为必然。
ANSYS Workbench Environment (AWE）作为新一代多物理场协同CAE仿真环境，其独特的产品构架和众多支撑性产品模块为产品整机、多场耦合分析提供了非常优秀的系统级解决方案。它所包含的三个主要模块［1］: 几何建模模块（Design Modeler) 、有限元分析模块（Design Simulation）和优化设计模块（Design Xplorer）将设计、仿真、优化集成于一体，便于设计人员随时进入不同功能模块进行双向参数互动调用，使与仿真相关的人、部门、技术及数据在统一环境中协同工作。具体来讲，AWE具有以下主要特色。
1. 强大的装配体自动分析功能
针对航空、汽车、电子产品结构复杂、零部件众多的技术特点，AWE可以识别相邻的零件并自动设置接触关系，从而可节省建立模型的时间。而现行的许多软件均需要手动设置接触关系，这不但耗时同时还容易出错。除此之外，AWE还提供了许多工具，以方便手动编辑接触表面或为现有的接触指定接触类型。
AWE提供了与CAD软件及设计流程无与伦比的整合性，从而发挥CAE对设计流程最大限度的贡献。最新的AWE使用接口，可与CAD系统中的实体及曲面模型双向连接，具有更高的CAD几何导入成功率，当CAD模型变化时，不必重新定义所施加的负载和支撑；AWE与CAD系统的双向相关性还意味着，通过AWE的参数管理可方便地控制CAD模型的参数，从而提高设计效率；AWE的这一功能，还可对多个设计方案进行分析，自动修改每一设计方案的几何模型。
2. 自动化网格划分功能
许多CAE用户的大部分时间都花费在建立网格上，导致效率低下。AWE在大型复杂部件，如飞机装配件的网格建立上独具特色，自动网格生成技术可大大节省用户时间。根据分析类型不同，有很多因素会影响分析精度。传统的专业分析人员需花大量时间和训练来掌握各种软件技能，手动处理模型以保证分析精度；而对于设计人员来讲，关注的应该是自己的产品设计，而不是有限元方法，因此需要一个可靠的工具来替代传统的工具，尽可能实现自动化。
 自适应网格划分，对于精度要求高的区域可自动调整网格密度。
 自动化网格划分，生成形状、特性较好的元素，保证网格的高质量。 
 自动收敛技术，是自动迭代过程，通过自适应网格划分以使指定结果达到要求精度。例如，如果对装配中某一个零件的最大应力感兴趣，可指定该零件的收敛精度。
 自动求解器选择，AWE根据所求解问题的类型自动选择适合的求解器。
3. 协同的多物理场分析环境及行业化定制功能
CAE技术涵盖了计算结构力学、计算流体力学、计算电磁学等诸多学科专业，而航空产品的设计对这几个学科专业都有强烈的CAE需求。单个CAE软件通常只能解决某个学科专业的问题，导致使用者需要购买一系列由不同公司开发的、具有不同应用领域的软件，而且需要将其组合起来，才能解决其实际工程问题，这不但增加了软件投资，而且很多问题会由于不同软件间无法有效而准确地传递数据而根本不能实现真正的耦合仿真计算。目前，全面的、真正的“多物理场耦合分析”（见图1.1）时代已经来临，多场分析能力已经成为现代CAE软件技术水平的重要标志。
图1.1 现代高级CAE软件AWE组合分析能力
图1.2是一个典型的叶片流固热耦合分析流程图。
图1.2 典型叶片流固热耦合分析流程图
从图1.2中可以看出对于确定的风扇几何模型，首先将其导入到流场分析模块，进行流场分析以获得风扇的空气速度场以及叶片压力场分布，所得的流场分析结果传送给热分析模块，计算给定空气流速作用下风扇的温度场分布，最后在耦合计算中考虑来自流场计算所得的叶片压力场分布和热分析得到的叶片温度场分布，分析叶片在受到位移、流体压力和温度载荷共同作用下的变形和应力［2］. 
4. 快捷的优化工具Design Xplorer 
AWE本身既是一个成熟的多物理场协同CAE仿真平台，又是一个基于最新软件技术的开放式开发平台，利用其开发包Workbench SDK 可以非常便捷地实现诸如专用程序开发、流程自动化和简化、专家经验的保存和固化、分析规范的保存和固化、自有程序的包装、其他程序的集成等众多用户化开发功能。在Workbench基础上，设计与分析间的关系简化为: 
 分析部门（或人员）根据需求为设计部门量身定做针对各种特定产品的专用分析程序，这些程序融专家经验、自有程序、分析规范等为一体，完全专用化和自动化，一次定制，终身受益；
 设计部门（或人员）在针对性极强的专用程序上轻松实现设计/分析/优化/评价等工作；AWE多物理场协同仿真环境充分体现了ANSYS公司“面向实实在在的工业需求，以技术为本，以优化用户产品研发流程为目标，为用户提供完整CAE解决方案”的宗旨。在AWE环境下，整个CAE 应用的方式和意义都将发生革命性的变化。
仿真分析的目的是优化产品性能，AWE/Design Xplorer是基于DSDB数据库文件的参数优化工具，结合CAD系统/AGP和Design Space/AWE进行优化: 在CAD系统/AGP中进行参数化建模，在Design Space或AWE中进行初步分析，并确定感兴趣的参数，在Design Xplorer中进行参数优化。
	优化参数可以是CAD模型的几何参数、结构形式、施加的边界条件、求解得到的分析结果等，也可以是由这些参数进行数学运算后派生的参数，既可以进行连续性参数和离散化参数的优化，又可以进行单目标/多目标的优化，得到设计空间的三维设计响应面/二维设计曲线，并自动根据优化结果更新几何模型文件。
因此，作为新一代多物理场协同CAE仿真环境，AWE以其独特的产品架构和众多支撑性产品模块已为越来越多的产品提供了非常优秀的系统级解决方案。
1.2 ANSYS Workbench产品设计流程和文件格式
1.  ANSYS Workbench产品设计流程  
ANSYS Workbench提供一个集成统一的仿真环境帮助工程人员完成产品CAE开发的全过程。在ANSYS Workbench环境下，典型的项目开发主要包括以下模块: 
 Design Modeler，几何建模和CAD模型导入模块；
 Design Simulation，结构、热和电磁有限元分析模块；
 Design Xplorer，最优化设计模块。
ANSYS Workbench统一的开发环境以及具有攀升化的设计方案，帮助企业真正实现产品设计、仿真到优化的协同。其中，Design Simulation与CAD系统之间可进行双向模型参数互动，可将ANSYS嵌入CAD运行环境，使用CAD环境中的几何模型的链接，不存在模型转换失真的棘手问题。同时，Design Simulation从CAD中导入装配体时可以自动建立装配接触关系。这样，设计人员可以在Design Simulation中进行零件以及装配体性能的初步快速分析，并确定感兴趣的区域和性能，再利用Design Simulation中的高端CAE仿真工具和疲劳分析模块（Fatigue Module）深入认知产品强度、动力学特性以及疲劳寿命，确定优化设计参数，最后在多目标优化模块（Design Xplorer）中同步优化参数，改进产品设计。
软件系统框架如图1.3所示。
图1.3 AWE系统框架
除了上述主要流程模块之外，AWE还包括以下辅助模块: 
 Engineering Data，用于设定材料和载荷加载信息;
 FE Modeler，用于输入来自NASTRAN, ABAQUS或Design Simulation所建立的网格模型，作为ANSYS有限元分析的输入，它也能将网格模型反演生成几何模型；
 ANSYS AUTODYN，爆炸、冲击等结构显式动力学分析模块。
2. 文件格式
AWE涉及的主要文件类型及格式如表1.1所示。表1.1 ANSYS Workbench文件格式说明
文件名类 型 说 明jobname.wbdbWorkbench项目数据库文件，用于管理项目中的不同类型模块文件jobname.agdbDesignModeler数据库文件，用于存储几何模型信息jobname.cmdbCFX-Mesh数据库文件，用于存储流体网格信息jobname.dsdbDesignSimulation数据库文件，存储结构、热和电磁仿真中的所有模型信息jobname.eddbEngineering Data数据库文件，用于存储工程信息jobname.fedbFE Modeler数据库文件，用于存储从NASTRAN或Design Simulation输入的网格信息jobname.adANSYS AUTODYN数据库文件，用于存储显式分析软件AUTODYN必需的信息jobname.dxdbDesignXplorer数据库文件，用于存储优化方程中设计参数和目标参数的关联信息1.3 ANSYS Workbench 14.0启动、配置和新功能
用交互式方式启动Workbench: 选择开始>程序>ANSYS 14.0>Workbench。双击左边Toolbox区域内的图标可启动需要使用的模块。其界面如图1.4所示。
图1.4 Project窗口及模块使用
ANSYS Workbench 14.0运行环境配置主要是在启动界面（Start）设置以下选项: 
(1)  选择ANSYS Workbench产品。AWE软件是集设计、仿真与优化为一体的系统仿真产品，设计人员可以根据自己的要求选择相应的功能模块进行分析。
 (2)  选择ANSYS Workbench工作目录。AWE默认的工作目录为系统盘的用户临时文件夹，AWE生成的所有文件都将写入此目录。需要注意的是，如果分析项目规模较大，系统盘空间不够时，可以将AWE的工作目录设置在空间较大的磁盘中。具体修改位置可参见图1.5（从图1.4上方菜单中的Tools>Options进入）. 
图1.5 Options窗口
 (3)  选择操作界面背景颜色。图形控制窗口默认的颜色为浅蓝色，用户可以根据自己的习惯在Options窗口的Appearance菜单中修改颜色。
 (4)  设定单位制。ANSYS Workbench与经典版ANSYS产品不同，经典ANSYS操作平台不存在单位制，用户必须保证所有单位是统一的，而ANSYS Workbench存在单位制，用户可以选择国际制、英制、工程制等不同的单位制。
ANSYS Workbench每次推出新版本，都会基于上一版本提升功能，14.0版的新功能主要有: 
 (1)  线性动力学和转子动力学分析的改进。瞬态动力学分析中添加了模态叠加法。模态分析、谐响应分析和PSD分析中添加了Joint（连接）、Remote Displacement（远程位移载荷）。转子动力学分析中可添加衰减式激励，设定阻尼的影响，绘制坎贝尔图，进行多载荷步的分析等。
 (2)  非线性分析功能的提升。非线性分析中的Joint（连接）功能得到了增强，在不方便在模型上添加预应力或转速较大的情况下，可以将加入的Joint作为一个载荷步考虑。
 (3)  接触功能更强大。接触方程、接触行为和刚度矩阵更新可由计算机自动控制；可修改接触位置节点探测方法；接触面和目标面之间可设置阻尼；正交拉格朗日方法可应用于所有类型的接触面；线体类模型等可以设置接触。
1.4 ANSYS帮助资源
AWE的学习与其他软件的学习一样，是一个以实践为主导的消化掌握过程。使用者在自学过程中，最需要的是找到适合自己项目背景和掌握水平的帮助资源。AWE自带的英文帮助文档详尽地介绍了软件的组织格式、使用方法和相关的理论原理，并且提供了一些经典的力学考题，以便于不同水平的用户学习。另外，互联网上的ANSYS相关站点也可以为用户提供帮助。表1.2列出了部分国内外ANSYS使用和应用相关的网址。表1.2 部分国内外ANSYS使用和应用相关的网址
网  址介  绍ansys.netANSYS用户的经验交流平台，适合有一定ANSYS基础的中高端用户www.ansys.comANSYS公司网站，内有大量视频实例供在线学习ansys.belcan.comANSYS使用问答和培训资料www.xansys.orgANSYS用户的邮件组www.peraglobal.com安世亚太公司网站，专设ANSYS用户区，提供丰富的软件培训和使用说明www.simwe.com中国最大的仿真科技论坛，专设有ANSYS Workbench版，注册为用户便可下载丰富的帮助资料lsg.cnki.net中国期刊网全文数据库，需购买用户账号www.e-works.com.cn中国制造业信息化门户网站，丰富的CAE行业资讯1.5 CAE项目管理1. 产品CAE设计流程  产品CAE设计流程主要包括创建产品CAD模型，建立有限元模型、力学模型，进行求解，对计算结果进行后处理从而检验设计是否满足设计要求。若不满足，需进行优化设计，改进原始设计模型，重新分析，直到分析结果满足设计要求为止。
不同的CAE分析软件，如ANSYS, ABAQUS, ADINA等，虽然软件界面风格各异，操作步骤略有不同，但其对产品进行有限元分析的基本过程均可概括为以下9步：
 (1)  导入CAD软件创建的几何模型；
 (2)  添加材料信息；
 (3)  设定接触选项（如果是装配体）;  
 (4)  设定网格划分参数并进行网格划分；
 (5)  选择分析类型；
 (6)  施加载荷以及约束；
 (7)  设定求解（结果）参数，即设定要求解何种问题以及哪些物理量； 
 (8)  求解； 
 (9)  观察求解结果。
2.  CAE项目管理
随着CAE技术的不断普及，CAE逐渐向着标准化和流程化的趋势发展。企业进行产品的CAE分析也不再限于一个技术人员的单兵作战，而是多部门、多层次技术和管理人员的协同攻坚。以某型号航空产品的研发为例，CAE分析中涉及的学科领域包括固体力学、流体力学、热力学和电磁学等不同学科及其交叉，涉及的零部件多达上千个，参与分析的部门包括总体部、动力部、材料部、强度部等众多研发机构。因此，一个CAE项目能否顺利实施，不光取决于企业是否具有先进的分析软件和计算机硬件，更重要的是企业需根据产品自身的特点建立一个规范化的CAE项目管理流程，并具有一支有着丰富分析和管理经验的CAE团队。
CAE项目管理与其他领域项目管理有很多相似的地方，但也有其自身的特点。下面对CAE项目管理的内容和实施要点做一介绍。
项目就是以一套独特而相互联系的任务为前提，有效地利用资源，为实现一个特定的目标所做的努力。而项目管理是指导你的项目从其开始、执行，直至其终止的过程。CAE项目管理除了像其他领域项目管理一样，进行项目定义、QRT分析（质量、资源和时间三角分析）、WBS分解（工作逐层分解）、甘特图绘制、风险应对、财务预算以及项目总结以外，更为重要的是根据产品CAE设计流程制定一个项目分析流程。表1.3是作者结合长期以来CAE项目分析的经验建立的一个具有一定普遍性的CAE项目管理流程，希望帮助读者逐步建立起适合自身特点的CAE项目管理规范。表1.3 CAE项目管理流程
项 目 流 程说  明制定项目计划书分析客户需求，明确项目目的，制定分析方法，项目分解，任务分配 项目目的定义项目分析的具体要求 项目分解进行项目的QRT分析 任务分配进行项目WBS分解项目分析总体文件对结构进行有限元分析前，编制有限元分析的总体文件作为整个项目分析的指导性文件 分析对象明确分析对象，整体还是局部 项目分类明确分析对象的分析类型，如静力学、动力学、屈曲等，线型或非线型，疲劳还是耦合问题等续表
项 目 流 程说  明 对称性研究研究结构是否具有几何对称性 模型分区如果模型大或者比较复杂需多人合作就需要进行分区，分区时需协调分区处的单元划分，一般需留出协调区域 重点考察部位的选取判断结构的危险位置以及客户关注的关键位置作为分析的重点，必要时可进行细节分析 细节结构的考虑与舍弃在不影响载荷分配的情况下，有些细节结构可以忽略，如倒角、倒圆等 工况分析确定模型中考虑哪些载荷 材料数据和材料分组  单元选择根据分析的类型和客户的要求，确定分析所用的有限元单元，确定单元的方向 解题规模预测从单元数、节点数、总自由度数预测计算规模 文献资料检索查阅文献，借鉴经验 不连续结构的处理方法对几何不连续部位，如角接焊缝、局部减薄等应力集中位置，确定处理方法 模型坐标系选择  模型规模确定模型规模，避免各分区模型网格粗细差异太大 单位制选择  单元和节点号在多人合作时，需明确各分区所用的节点和单元的号码范围分析模型的建立与改进  几何建模根据分析的需要，建立或者提取几何模型 整体框架建模  截面库构建  网格划分  模型检查  单元属性对单元进行属性设定 约束条件  载荷施加  模型求解  试算结果考察载荷是否平衡，位移、应变是否有突变 模型改进  向客户通报阶段计算结果各个分区在完成建模后需对模型进行网格检查，同时施加载荷进行试算分析报告  报告封面 续表
项 目 流 程说  明 报告正文  报告附件、附录 项目验收和总结  项目总结并存档  根据项目需求逐项验收项目


第2章 有限元建模技术
2.1 几何建模基础
2.1.1 建模环境  
几何建模是有限元分析和最优化设计的第一步，几何建模的目的是建立能真实反映设计原型的数学模型和物理模型。ANSYS Workbench强大的几何建模模块为用户建模提供了方便。目前，ANSYS Workbench 14.0支持两种几何建模方式: 一种是在ANSYS Workbench自带的几何建模模块（Design Modeler）中根据设计图纸直接建立CAD模型；另一种是在其他CAD软件，如Pro/Engineer、UG等中建立几何模型，再利用ANSYS Workbench支持的几何模型导入接口将已建立的模型文件读入ANSYS Workbench环境。这里我们主要介绍第一种建模方式，即Design Modeler环境中的几何建模方法。
类似于其他CAD软件，Design Modeler几何建模主要有三种方法: 
 (1)  自底向顶的建模方法。所谓自底向顶的建模方法，就是按点-线-面-体的顺序依次建模，它符合设计人员的建模逻辑，因此适合于产品概念设计阶段的建模。
 (2)  自顶向底的建模方法。这种建模方法是通过布尔运算中合并、分割和相交等方式直接利用体元，建立复杂的几何模型。其优点是建模速度快、周期短，能充分利用已有设计模型或子模型，故而被广泛采用。
 (3)  综合使用前两种方式。结合前两种方法进行综合运用，但应考虑到要获得什么样的有限元模型，即在进行网格划分时，是要产生自动网格划分或是映射网格划分。自动网格划分时，实体模型的建立比较简单，只要所有的面或体能结合成一个体就可以；而映射网格划分时，平面结构一定要由三或四条边围成，体结构则要求由四或五或六个面围成。
无论选用哪种建模方式，首先均须熟悉Design Modeler的建模环境。
图2.1所示为Design Modeler的主窗口，可以看到这个界面由以下区域构成。
图2.1 Design Modeler的主窗口
1. 主菜单（见图2.2) 
主菜单包括所有基本的菜单系统，例如文件操作、编辑操作、设定单位制、插入模型、显示标尺、激活帮助、Wizards等等，具体说明如下。
 (1)  File: 基本文件操作，包括外部几何模型导入等；
 (2)  Create: 3D建模和修改工具；
 (3)  Concept: 包括线和面体的建模工具；
 (4)  Tools: 整体建模操作、参数管理和客户化属性设置等；
 (5)  View: 图形显示方式管理；
 (6)  Help: 帮助信息。
2. 基本工具条（见图2.3) 
基本工具条涵盖了一些常用的应用命令，例如新建、打开、保存、undo、抓图以及切换鼠标选取目标的模式等。
图2.2 Design Modeler的主菜单
图2.3 Design Modeler的基本工具条
3. 图形工具条（见图2.4) 
图形工具条包含的命令可以激活鼠标视角控制功能，放大、缩小视图以及做出一些针对图形窗口显示效果的动作。
4. 工作平面工具条（见图2.5) 
工作平面工具条包含的命令可以选择草图绘制的片面以及定义草图名称。
图2.4 Design Modeler的图形工具条
图2.5 Design Modeler的工作平面工具条
5. 3D建模工具条（见图2.6) 
3D建模工具条包含的命令可以用于3D建模的各种运算，如拉伸成体、旋转成体、扫掠成体、蒙皮等。
图2.6 Design Modeler的3D建模工具条
6. 导航树（见图2.7) 
导航树区域中显示的内容与整个建模的逻辑相匹配，包含草图绘制、尺寸标注、3D建模等多个分支组成，这里是选择、访问所有这些元素最直接的途径。7. 图形窗口（见图2.8) 
图形窗口最直接地显示了几何模型、结果、报告、标尺等内容。
图2.7 Design Modeler的树状图大纲
图2.8 图形窗口
8. 详细信息窗口（见图2.9) 
详细信息窗口用于定义绘图命令的详细信息，如尺寸值、拉伸长度以及选择操作图元等。
总之，通过运用上文介绍的图形界面，可以非常方便地在Design Modeler模块中建立几何模型或对输入的几何模型进行修改，为后续的Design Simulation有限元分析提供基础。
2.1.2 2D草图绘制
与工程人员在绘图板上制图一样，Design Modeler中2D草图的绘制首先必须新建或选择一个工作平面。利用图2.5所示的工具条可以方便地通过各种方式新建一个工作平面，用于绘制草图。如图2.10所示，选择ZXPlane表示在Z轴和X轴形成的平面上绘图。
图2.9 详细信息窗口
图2.10 选择草绘平面
Design Modeler中2D绘图工具包括绘图工具（Draw Toolbox) 、修改工具（Modify Toolbox) 、尺寸工具（Dimensions Toolbox) 、约束工具（Constraints Toolbox）和栅格设置工具（Settings Toolbox) 。下面介绍其中一些常用工具的主要功能。
1. 绘图工具（Draw Toolbox) 
图2.11为绘图工具条包括的所有命令,其中常用命令按钮及其使用说明见表2.1. 图2.11 绘图工具
表2.1 绘图工具条常用命令按钮及其使用说明
命  令使 用 说 明Line画直线Tangent Line画圆弧的切线Line by 2 Tangents画两个圆弧的切线Polyline画不规则连续线Polygon画多边形，边数3≤n≤36Rectangle画矩形Circle画圆Arc by Tangent画相切弧Ellipse画椭圆Spline画封闭或开口的样条曲线Construction Point画点Construction Point at Intersection画相交线的交点需要指出的是，当任一个绘图命令被激活后，在图2.12所示的提示栏中便会出现命令的使用提示。如“Line”命令被激活后，信息栏提示“Line--Click, or Press and Hold, for start of line”的操作方法，这对于初学者来说很有帮助。
 图2.12 信息栏提示
2. 修改工具（Modify Toolbox) 
图2.13为修改工具条包括的所有命令，其中常用命令按钮及其使用说明见表2.2. 图2.13 修改工具条
表2.2 修改工具条常用命令按钮及其使用说明
命 令使用说明Fillet倒圆角Chamfer倒角 Corner生成角Trim修剪 Extend延伸 Split分割 Drag拉伸 Cut剪切 Copy复制 Paste粘贴 Move移动 Offset偏置 与绘图命令一样，当任一个修改命令被激活后，在提示栏中会出现该命令的使用提示。
3.  尺寸工具（Dimensions Toolbox) 
图2.14为尺寸工具条包括的所有命令,其中常用命令按钮及其使用说明见表2.3. 图2.14 尺寸工具条
表2.3 尺寸工具条常用命令按钮及其使用说明
命  令使 用 说 明General通用标注，根据选择的图元类型自动标注Horizontal水平尺寸Vertical垂直尺寸Length/Distance长度标注Radius半径Diameter直径Angle角度Semi-Automatic自动标注Edit编辑尺寸Move移动Animate动态演示Display显示尺寸名称或尺寸值2.1.3 3D建模
    Design Modeler包括三种体元，即3D实体（Solid Body) 、面体（Surface Body）和线体（Line Body) 。本节主要介绍3D实体建模的主要方法。图2.15为3D建模工具栏，常用建模工具按钮及其使用说明如下。
图2.15 3D建模工具栏
1. 拉伸（Extrude) 
拉伸可以用于创建面体和3D实体。当前激活的2D草图作为拉伸命令默认的操作图元。用户可以改变拉伸命令的属性，如拉伸长度、方向以及布尔运算的方式，控制实体或面体的创建。在拉伸属性设定完毕后，单击Generate按钮，即可生成相应的实体。例如生成一个实体圆柱，可以按图2.16的提示依次单击Extrude、设定圆柱高度为10mm、单击Generate完成建模过程。
图2.16 Extrude建模实例
2. 旋转（Revolve) 
    旋转命令可用于创建轴对称3D旋转体。整个创建过程与拉伸操作类似，也有选择、属性设定和生成三个步骤。区别在于选择时必须选择旋转轴。图2.17给出了用旋转命令创建实体圆柱的操作过程。
图2.17 Revolve建模实例
3. 扫掠（Sweep) 
    扫掠命令可以把几何元素经过不同的形成方式，在空间中扫描成曲面，如图2.18所示，矩形绕着直线螺旋上升扫描成螺旋体，扫描圈数及其他参数可以自行设置。
图2.18 Sweep建模实例
4. 创建锥体、球体、圆环体等（Primitives) 
与前述图元的创建类似，在Design Modeler中，用户可以通过指定角点、中心点以及通过坐标设定等不同方式直接创建棱锥体、圆锥体、球体和圆环体。这种方法无需事先绘制2D草图，故而更加快捷。可以直接生成3D图元的类型，如图2.19所示。
图2.19 可直接生成3D图元的类型
2.1.4 线面建模
线面建模用于建立线体和面体，在桁架以及薄壁件有限元分析中非常有用。ANSYS Workbench支持在Design Modeler中通过两种方式来创建线面图元: 直接建立和从外部导入几何模型。本节介绍在Design Modeler中线体和面体的创建方法。
1. 创建线体（Line Body) 
创建线体的方式有三种: 线来自点、线来自草图和线来自棱边。这里以线来自草图方法为例介绍线体的生成方法，其他两种方式与之类似。具体操作如下所述。
 (1)  在Project界面Toolbox中的Component Systems双击Geometry图标，如图1.4所示，双击图标进入Design Modeler界面（见图2.1) . 
 (2)  在2D草图绘制模式中，绘制图2.20所示平面桁架。
图2.20 2D草绘平面桁架
 (3)  如图2.21所示，切换到Modeling模式，在Concept下拉菜单中，选择Lines From Sketches. 
图2.21 选择Lines From Sketches
(4) 选择Sketch1作为线体基元，并单击Generate，生成线体，操作过程如图2.22所示。
图2.22 生成线体
 (5)  定义线体的横截面几何特征。这与ANSYS经典界面中在网格剖分中定义梁的截面特性不同。在Concept菜单中Cross Section选择相应截面形状，并对其尺寸进行定义，然后赋予对应的线体就可以了。激活View菜单中的Cross Section Solids模式，就可以看到具有截面形状的线体模型了。详细操作过程如图2.23～图2.26所示。图2.23 选择线体截面形状
图2.24 定义截面尺寸
图2.25 生成线体模型
图2.26 显示实体模型
2. 创建面体（Surface Body) 
创建面体的方式有三种: 面来自线、面来自草图和面来自棱边。这里以面来自草图方法为例介绍面体的生成方法，其他两种方式与之类似。
 (1)  在2D草图绘制模式中，绘制如图2.20所示平面桁架。
 (2)  如图2.21所示，切换到Modeling模式，在Concept下拉菜单中，选择Surfaces From Sketches. 
 (3)  选择Sketch1作为线体基元，并单击Generate，生成线体。
 (4)  对面体的厚度尺寸特征进行定义。操作过程如图2.27所示，生成的面体如图2.28所示。
图2.27 面体生成过程