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2.3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
在design modeler中，草圖是在平面上建立的，二維草圖的繪制首先必須建立或選擇一個工作平面。是以在繪制草圖前首先要懂得如何進行繪圖之前的設定及如何建立一個工作平面。
2.3.1 長度機關制
在建立一個新的設計模型或導入模型到design modeler後，第一次進入到design modeler後，首先會出現一個如圖2-29所示的長度機關對話框，供使用者選擇需要的長度機關制。在模組化過程中，機關一旦設定後是不可以更改的。選擇完長度機關制後，就會進入到design modeler中。
2.3.2 建立新平面
所有草圖均隻能建立在平面之上，是以要繪制草圖首先要懂得如何建立一個新的平面。下面将介紹如何建立一個平面。
我們可以通過單擊菜單欄中的“create”→“new plane”或直接單擊工具欄中的圖示執行建立新平面指令。執行完成後，樹形目錄中将顯示出新平面的對象。在樹形目錄下如圖2-30所示的屬性窗格中可以更改建立新平面方式的類型，建立新平面具有6種方式。
from plane（自平面）：基于另一個已有平面建立平面。
from face（自表面）：從表面建立平面。
from point and edge（自點和線）：用一點和一條直線的邊界定義平面。
from point and normal（自點和法線）：用一點和一條邊界方向的法線定義平面。
from three point（自三點）：用三點定義平面。
from coordinates（自坐标）通過鍵入距離原點的坐标和法線定義平面。
在6種方式中選擇一種方式建立平面後，在屬性窗格中還可以進行多種變換。如圖2-31所示，單擊屬性窗格中的“transform”欄，打開下拉清單中選擇一種變換。可以迅速完成標明面的變換。
一旦選擇了變換，将出現附加屬性選項，如圖2-32所示，允許鍵入偏移距離、旋轉角度和旋轉軸等。
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2.3.3 建立新草圖**
在建立完新平面後就可以在其上建立新草圖了。首先在樹形目錄中選擇要建立草圖的平面，然後單擊工具欄中的“new sketch”指令，則在激活平面上就建立了一個草圖。建立的草圖會放在樹形目錄中，且在相關平面的下方。可以通過樹形目錄或工具欄中的草圖下拉清單來操作草圖，如圖2-33所示。
注意 下拉清單僅顯示以目前激活平面為參照的草圖。
除上面的方法之外，還可以通過“自表面”指令快速建立平面/草圖。“自表面”和用已有幾何體建立草圖的快捷方式為：首先選中建立新平面所用的表面，然後切換到草圖示簽開始繪制草圖，則新工作平面和草圖将自動建立，如圖2-34所示。
2.3.4 工具箱
在建立三維模型時，首先要從二維草圖繪制起，繪圖工具箱中的指令是必不可少的。工具箱中指令被分為5類，分别是草圖、修改、尺寸、限制和設定。另外在操作時要注意狀态欄，視圖區域底端的狀态條可以實時顯示每一個功能的提示。
1．草繪工具箱
標明好或建立完平面和草圖後就可以從草繪工具箱建立新的二維幾何體。圖2-35所示為草繪工具箱。在草繪工具箱中是一些常用的二維草圖建立的指令，一般掌握了簡單cad類軟體操作的人都可以直接上手。常用指令有直線、正多邊形、圓、圓弧、橢圓、切線、相切圓和樣條等。
另外其中還有一些其他指令相對來說比較複雜，例如“spline”指令，在操作時，必須用滑鼠右鍵選擇所需的選項才能結束“spline”操作。此欄中指令比較簡單，這裡不再贅述。
2．修改工具箱
“修改”工具箱有許多編輯草圖的工具。“修改”工具箱如圖2-36所示。修改的基本指令有倒角、圓角、延伸、修剪、剪切、複制、粘貼、移動和複制等指令。這些指令比較常見，下面主要闡述一些不常使用的指令。
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（1）split（分割）：
在選擇邊界之前，在繪圖區域單擊右鍵，系統彈出如圖2-37所示的右鍵快捷菜單，裡面含有4個選項可供選擇。
分割所選邊（預設）：在標明位置将一條邊線分割成兩段（指定邊線不能是整個圓或橢圓）。要對整個圓或橢圓做分割操作，必須指定起點和終點的位置。
用點分割邊線：標明一個點後，所有過此點的邊線都将被分割成兩段。
用邊上的所有點分割：選擇一條邊線，它被所有它通過的點分割，這樣就同時産生了一個重合限制。
将線n等分：先在編輯框中設定n值，然後選擇待分割的線。
注意n最大為100。
（2）drag（拖曳）：
拖曳指令是一個比較實用的指令，它幾乎可以拖曳所有的二維草圖。在操作時可以選擇一個點或一條邊來進行拖曳。所拖曳的變化取決于所標明的内容及所加限制和尺寸。
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例如標明一直線可以在直線的垂直方向進行拖曳操作；而選擇此直線上的一個點，則可以通過對此點的拖曳，直線可以被改為不同的長度和角度；而選擇矩形上的一個點，則與該點連接配接的兩條線隻能是水準或垂直的，如圖2-38所示。另外可以在使用拖曳功能前可以預先選擇多個實體，進而直接拖動多個實體。
（3）cut/copy（剪切/複制）：
這些操作是将一組對象複制到一個内部的剪貼闆上然後将原圖保留在草圖上。在滑鼠右鍵彈出菜單中可以選擇對象的粘貼點。粘貼點是移動一段作圖對象到待粘貼位置時，您的光标與之聯系的點。
滑鼠右鍵粘貼操作點選項如圖2-39所示。
清空選項。
手動設定粘貼點。
使用平面原點作為粘貼點位置，粘貼點在面的（0.0，0.0）位置處。
采用預設粘貼點：如果在退出前剪切或複制沒有選擇粘貼操作點，系統使用此預設值。
（4）paste（粘貼）：
将所需粘貼的對象複制或剪切至剪貼闆中後再把其放到目前（或放到不同的平面中）草圖中即可實作“paste”操作。滑鼠右鍵彈出快捷菜單中包括如下指令：
旋轉+/ r度；
水準/垂直翻轉；
放大f 或1/f倍；
在平面原點粘貼；
修改粘貼點；
結束。
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注意
◆完成複制後，可以進行多次粘貼操作。
◆可以從一個草圖複制後粘貼到另一個草圖。
◆在進行粘貼操作時，可以改變粘貼的操作點。
（5）replicate（重複）：
“replicate”指令 相當于複制加粘貼指令。選取其中一個“end”選項後，再次單擊“replicate”，滑鼠右鍵就變成了粘貼功能右鍵。
（6）move（移動）：
“move”指令和“replicate”指令相似，但操作後選取的對象移動到一個新的位置而不是被複制。
（7）offset（偏移）：
可以從一組已有的線和圓弧偏移相等的距離來建立一組線和圓弧。原始的一組線和圓弧必須互相連接配接構成一個開放或封閉的輪廓。預選或選擇邊然後在滑鼠右鍵彈出菜單中選擇“end selection / place offset”。
可以使用光标位置設定以下3個值：
偏移距離；
偏移側方向；
偏移區域。
3．标注工具箱
标注工具箱裡面有一套完整的标注工具指令集，如圖2-41所示。我們可以通過标注完尺寸後選中尺寸，然後可以在屬性窗格中鍵入新值即可完成修改。它不僅可以逐個标注尺寸之外，還可以進行半自動标注。
（1）semi-automatic（半自動标注）：此指令依次給出待标注的尺寸的選項直到模型完全限制或使用者選擇退出自動模式。在半自動标注模式中單擊滑鼠右鍵按鈕跳出或結束此項功能。圖2-42所示為半自動标注快捷菜單。
（2）general（通用标注）：用滑鼠右鍵單擊通用标注工具可以直接在圖形中進行智能标注，另外還可以直接單擊滑鼠右鍵，迅速彈出所有主要的标注工具，如圖2-42所示。
（3）move（移動标注）：移動标注功能可以修改尺寸放置的位置。
（4）animate（動畫标注）c:documents and settingsadministrator.www-f7d5ced32c3桌面00.filesimage001.png：用來動畫顯示標明尺寸變化情況，後面的cycles可以輸入循環的次數。
（5）display（顯示标注） ：用來調節标注尺寸的顯示方式，可以通過尺寸的具體數值或尺寸名稱來顯示尺寸。如圖2-43所示。
另外在非标注模式中選中尺寸後，可以單擊滑鼠右鍵，彈出如圖2-44所示的右鍵快捷菜單，可以選擇“edit name/value”指令快速進行尺寸編輯。
4．限制工具箱
可以利用限制工具箱來定義草圖元素之間的關系，限制工具箱如圖2-45所示。
fixed（固定限制） ：選取一個二維邊或點來阻止它的移動。對于二維邊可以選擇是否固定端點。
horizontal（水準限制）：拾取一條直線，水準限制可以使該直線與x軸平行。
perpendicular（正交限制） ：正交限制可以使拾取的兩條線正交。
equal radius（等半徑） ：使選擇的兩半徑具有等半徑的限制。
auto constraints（自動限制），預設的設計模型是“auto-constraint”模式。自動限制可以在新的草圖實體中自動捕捉位置和方向。圖2-46所示的光标表示所施加的限制類型。
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草圖中屬性窗格也可以顯示草圖限制的詳細情況，如圖2-47所示。
限制可以通過自動限制産生也可以由使用者自定義。選中定義的限制後單擊滑鼠右鍵選删除（或用“delete”鍵删除限制）。
目前的限制狀态以不同的顔色顯示。
深青色：未限制，欠限制。
藍色：完整定義的。
黑色：固定。
紅色：過限制。
灰色：沖突或未知。
5．設定工具箱
設定工具欄用于定義和顯示草圖栅格（預設為關），如圖2-48所示。捕捉特征用來設定主要栅格和次要栅格。
每次要栅格中的grid snaps是指次要網格線之間捕捉的點數。
2.3.5 草繪附件**
在繪圖時有些工具是非常有用的。例如标尺工具、正視于工具或撤銷等。
1．标尺工具
标尺工具可以快捷的看到圖形的尺寸範圍。單擊“view”→“ruler”，可以設定在視圖區域是否顯示标尺工具，如圖2-49所示。
2．正視于工具
當建立或改變平面和草圖時， 運用“look at（正視于）”工具可以立即改變視圖方向，使該平面、草圖或標明的實體與您的視線垂直。該工具在工具欄中的位置如圖2-50所示。
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3．撤銷工具
隻有在草圖模式下才可以使用“undo/redo”按鈕來撤銷上一次完成的草圖操作；允許多次撤銷。
“back”操作（可以通過滑鼠右鍵點出）在作草圖時類似一個小型的“undo”操作。
注意 任何時候隻能激活一個草圖!
2.3.6 草圖繪制執行個體——曲柄
利用本章所學的内容繪制如圖2-51所示的曲柄草圖。
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1進入ansys workbench 工作界面，在圖形工作界面中左邊的工具箱中打開component systems 工具箱的下拉清單。
2将component systems 工具箱中的geometry子產品拖動到右邊項目概圖中（或在工具箱中直接輕按兩下geometry子產品）。此時項目概圖中會出現如圖2-52所示的geometry子產品，此子產品預設編号為a。
3輕按兩下geometry子產品中的a2欄，系統彈出如圖2-53所示的長度機關對話框，選中millimeter單選框，采用毫米機關。單擊“ok”按鈕打開如圖2-54所示的designmodeler應用程式。此時左端的樹形目錄預設為模組化狀态下的樹形目錄。在建立草圖前，我們需要首先選擇一個工作平面。
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4建立工作平面。首先單擊選中樹形目錄中的“xy軸平面”分支，然後單擊工具欄中的“建立工作平面”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。
5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如圖2-55所示的“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。
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6切換視圖。單擊工具欄中的正視于按鈕，如圖2-56所示。将視圖切換為xy方向的視圖。
7繪制直線。打開的草圖繪制工具箱預設展開繪圖欄，單擊繪圖欄中的“line直線”指令。移動光标到原點附近，直到光标中出現“p”的字元，表示線自動限制到原點。單擊滑鼠确定直線的一個端點，然後向左上移動光标單擊滑鼠确定直線的另一個端點。結果如圖2-57所示。
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8繪制圓。首先單擊繪圖欄中的“circle圓”指令。将光标移入到右邊的繪圖區域。此時光标變為一個鉛筆的形狀，移動此光标到視圖中的原點附近，直到光标中出現“p”的字元，表示自動點限制到原點。單擊滑鼠确定圓的中心點，然後移動光标到任意位置繪制一個圓（此時繪制不用管尺寸的大小，在下面的步驟中會進行尺寸的精确調整）。采用同樣的方法繪制另外一個同心圓。結果如圖2-58所示。
9繪制x軸上兩個圓。保持草圖繪制工具箱中繪圖欄内的“circle（圓）”指令為選中的狀态。移動光标到x軸的附近，直到光标中出現“c”的字元，表示線自動限制到x軸。單擊滑鼠确定圓的中心點，然後移動光标到任意位置繪制一個圓。然後利用點限制。繪制另外一個圓與此圓的圓心重合。結果如圖2-59所示。采用同樣的方式繪制左上端兩個圓，兩圓的的圓心位于直線端點上，結果如圖2-60所示。
10繪制切線。單擊草圖繪制工具箱中繪圖欄内的“tangent line（相切線）”指令。移動光标到視圖中的右邊外圓的上邊線附近，直到光标中出現“t”的字元，表示自動相切限制到此圓的邊。單擊滑鼠确定直線的一端，然後移動光标到左邊外圓的上邊線附近，直到光标中出現“t”的字元，表示自動相切限制到此圓的邊。單擊滑鼠确定直線的另一端。采用同樣的方法繪制其餘的切線。結果如圖2-61所示。
11添加限制。單擊草圖繪制工具箱“constraints”欄，将此限制欄展開，如圖2-62所示。單擊限制欄内的“equal radius（等半徑）”指令。然後分别單擊兩側兩個内圓，将兩側兩個内圓添加等半徑限制，使兩個圓保持相等的半徑。采用同樣的方式添加兩側兩個外圓等半徑限制，調整後的結果如圖2-63所示。
12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“horizontal（水準标注）”指令。然後分别單擊兩個圓的圓心，然後移動光标到合适的位置放置尺寸。然後利用“length/distance（長度/距離）”指令和“angle（角度）” 指令，标注斜線的長度和角度，标注完成結果如圖2-64所示。
13标注直徑和半徑。單擊尺寸欄内的“radius（半徑标注）”指令和“diameter（直徑标注）指令，标注圓的半徑和直徑。此時草圖中的所有繪制的輪廓線由綠色變為藍色。表示草圖中所有元素均完全限制。标注完成後的結果如圖2-65所示。
步驟标修改尺寸。由上步繪制後的草圖雖然已完全限制，但尺寸并沒有指定。現在我們通過在屬性窗格中修改參數來精确定義草圖。将屬性窗格中h1的參數修改為48mm，l2的參數修改為48mm，a3的參數修改為120°，r4的參數修改為10mm，d5的參數修改為10mm，d6的參數修改為20mm，d7的參數修改為32mm。此時的屬性窗格如圖2-66所示。繪制的結果如圖2-67所示。