隨著仿真科學的發展和計算機技術的升級，CAE效率提升的瓶頸已不再是計算機硬件水平和CAE求解器效率，而是CAE前處理效率。當今仿真項目的大型化和精密化，對CAE前處理的要求更為苛刻，尤其是對幾何前處理的完備性、細節恰當等效及優化迭代等環節。加之幾何模型的復雜性和數據來源的多樣化，幾何前處理的工作量更大。因此，提高幾何前處理效率面臨諸多挑戰：如何無縫讀取不同CAD格式以準確轉換幾何數據；如何快速處理點云數據以重建實體模型；如何基于設計圖紙高效創建三維幾何模型；如何對已有的幾何模型靈活設置參數以實現優化分析；如何在實體－梁－殼之間快速切換；如何便捷簡化或細化幾何模型以用于CAE分析；如何保持幾何模型與CAE模型的關聯性以方便設計變更與模型復核等。

基于直接建模技術的SpaceClaim軟件均能解決以上難題。SpaceClaim軟件作為一種直觀的CAD交互方式，具備其獨到的優勢，包括無視幾何來源、中性幾何模型的參數化、不必擔心模型修改后重建失敗、無需考慮錯綜復雜如迷宮般的歷史特征關系等。自2014年ANSYS公司收購SpaceClaim軟件后，經過多年的優勢整合，SpaceClaim為幾何前處理乃至CAE前處理提供了全新且高效的解決方式，如幾何特征的批處理、仿真結果的重建和修改、幾何模型與CAE模型關聯的參數、子模型邊界互動等功能，從而大幅提升CAE效率。

本書作為市面上僅有的SpaceClaim軟件書籍，基于ANSYS SpaceClaim 17.0中文界面，以介紹直接建模功能和分享CAE前處理全新解決方式為背景，共分為5章：第1章介紹ANSYS產品體系和ANSYS Workbench平臺；第2章詳細介紹SpaceClaim軟件的交互界面、個性化選項及提高效率的快捷方式；第3章闡述在從無到有的建模過程中涉及工具的功能及相關操作步驟，包括設計、詳細、測量等選項卡的內容；第4章分為兩方面內容，一方面是在從有到改的修復模型過程中，梳理對邊、面、體等常見幾何模型的檢查及處理方法；另一方面分類講解在CAE前處理過程中的常見情況，如實體模型快速抽梁、抽殼并實現共節點，對流體和電磁分析創建并自動更新內外場，快速創建梁－實體、梁－殼、殼－實體及實體－實體子模型，與ANSYS Workbench關聯參數、幾何、坐標等互動等；第5章以實例的形式介紹通用CAE前處理的操作步驟，實例一逐步介紹如何通過二維圖紙快速創建三維模型；實例二用多種方法對比討論簡化幾何模型的便捷方式，如批量刪除圓角、圓孔等特征；實例三以實體球罐為例，說明如何抽殼和抽梁，并將實體－殼－梁三類幾何同時導入ANSYS Workbench；實例四以流體熱分析為例，說明如何快速創建燈泡的內外流場，并實現流場的自動更新；實例五以三角面片的重建為例，說明從碎到整的逆向重建幾何的常規方法；實例六以普通零件為例，說明如何對三維幾何實現尺寸注釋；實例七以創建花瓶為例，說明曲面造型的方便實現和互動。實例源文件可以添加微信公眾號獲取下載鏈接。

希望本書能夠幫助讀者更系統地掌握SpaceClaim直接建模技術，擴展CAE前處理的思路。歡迎讀者通過微信公眾號或郵箱關注SpaceClaim的最新應用。

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第1章 ANSYS軟件概述 1
1.1 ANSYS軟件簡介 1
1.2 ANSYS Workbench平臺及模塊 3
1.2.1 Workbench平臺界面 4
1.2.2 菜單欄 4
1.2.2.1 文件菜單 4
1.2.2.2 視圖菜單 6
1.2.2.3 工具菜單 7
1.2.2.4 單位菜單 8
1.2.2.5 擴展包菜單 8
1.2.2.6 幫助菜單 8
1.2.3 工具箱 8
1.2.4 項目管理頁面 9
1.2.4.1 系統和單元格 10
1.2.4.2 頁面連接 14
1.2.4.3 彈出菜單 15
1.3 ANSYS SpaceClaim功能特點 17
1.3.1 直接建模 18
1.3.2 二維用戶到三維建模的最佳選擇 18
1.3.3 豐富的數據接口 19
1.3.4 三維幾何模型建立功能 20
1.3.5 適合于CAE仿真的CAD模型修改 22
1.3.6 逆向工程的極佳選擇 24
1.3.7 輔助制造的利器 25
第2章 ANSYS SpaceClaim使用簡介 26
2.1 引言 26
2.2 交互界面 27
2.3 SpaceClaim選項設置 32
2.3.1 常用 32
2.3.2 細節設計 32
2.3.3 外觀 33
2.3.4 選擇 34
2.3.5 靠齊 34
2.3.6 單位 35
2.3.7 鈑金 36
2.3.8 瀏覽 37
2.3.9 高級 38
2.3.10 導入/導出 39
2.4 面板操作 41
2.4.1 結構 41
2.4.2 圖層 43
2.4.3 選擇 45
2.4.4 組 47
2.4.5 視圖 48
2.4.6 選項 49
2.4.7 屬性 51
2.5 快捷方式 51
2.5.1 鼠標手勢 51
2.5.2 快捷鍵 53
2.5.3 組合快捷鍵 54
2.5.4 自定義快捷鍵 55
第3章 當建模變得“直接”—ANSYS
SpaceClaim建模指南 56
3.1 引言 56
3.2 視圖模式 57
3.3 建模 57
3.3.1 選擇 58
3.3.2 草圖 60
3.3.2.1 草圖模式 62
3.3.2.2 草繪創建工具 64
3.3.2.3 草繪編輯工具 67
3.3.2.4 布局 70
3.3.3 拉動 71
3.3.3.1 向導 71
3.3.3.2 選項 72
3.3.3.3 拉伸面 73
3.3.3.4 轉動面 73
3.3.3.5 轉動邊 74
3.3.3.6 拔模表面 75
3.3.3.7 掃掠面 75
3.3.3.8 螺旋面 77
3.3.3.9 圓角 78
3.3.3.10 全圓角 78
3.3.3.11 變半徑圓角 79
3.3.3.12 倒角 80
3.3.3.13 延伸邊 80
3.3.3.14 突出邊 81
3.3.3.15 復制邊 82
3.3.3.16 旋轉邊 82
3.3.3.17 縮放體 83
3.3.4 移動 83
3.3.4.1 向導 84
3.3.4.2 選項 85
3.3.4.3 移動對象 86
3.3.4.4 旋轉實體 86
3.3.4.5 分解裝配體 87
3.3.5 融合 87
3.3.5.1 向導 87
3.3.5.2 選項 88
3.3.5.3 面之間進行過渡 89
3.3.5.4 邊之間進行過渡 89
3.3.5.5 點之間進行過渡 89
3.3.6 調整面 90
3.3.6.1 工具 91
3.3.6.2 曲面造型 91
3.3.7 參數化 92
3.3.7.1 尺寸參數化 92
3.3.7.2 位置參數化 92
3.3.7.3 參數間函數 93
3.3.7.4 表達式 93
3.4 相交 94
3.4.1 組合 95
3.4.1.1 向導 95
3.4.1.2 選項 96
3.4.1.3 合并實體 96
3.4.1.4 合并面 97
3.4.1.5 合并封閉面 97
3.4.1.6 合并面和平面 97
3.4.1.7 面切割實體 98
3.4.1.8 實體切割實體 98
3.4.1.9 實體或平面分割曲面 98
3.4.1.10 曲面分割曲面 99
3.4.1.11 實體中刪除封閉的體 99
3.4.2 拆分體 99
3.4.2.1 向導 99
3.4.2.2 選項 99
3.4.2.3 表面拆分實體 100
3.4.3 拆分面邊 101
3.4.3.1 向導 101
3.4.3.2 選項 101
3.4.3.3 UV拆分面 101
3.4.3.4 一點拆分面 102
3.4.3.5 兩點拆分面 102
3.4.4 投影 102
3.4.4.1 向導 103
3.4.4.2 選項 103
3.4.4.3 邊到實體 103
3.4.4.4 注釋文本 103
3.4.4.5 線投影到實體表面 104
3.5 創建 104
3.5.1 平面 105
3.5.1.1 向導 106
3.5.1.2 構建平面 106
3.5.1.3 釘住平面 107
3.5.1.4 修改平面屬性 108
3.5.2 軸 108
3.5.3 空間點 109
3.5.4 局部坐標系 109
3.5.4.1 形心局部坐標系 110
3.5.4.2 臨時點局部坐標系 110
3.5.5 陣列 111
3.5.5.1 向導 112
3.5.5.2 線性陣列 112
3.5.5.3 圓形陣列 113
3.5.5.4 填充陣列 114
3.5.5.5 編輯陣列 115
3.5.6 殼體 115
3.5.6.1 向導 116
3.5.6.2 創建殼體 116
3.5.6.3 編輯殼體 117
3.5.7 偏移 117
3.5.7.1 向導 117
3.5.7.2 選項 117
3.5.7.3 創建偏移關系 118
3.5.7.4 取消偏移關系 118
3.5.8 鏡像 118
3.5.8.1 向導 119
3.5.8.2 選項 119
3.5.8.3 鏡像對象 120
3.5.8.4 創建鏡像關系 120
3.5.8.5 刪除鏡像關系 120
3.6 裝配 120
3.6.1 組件 122
3.6.2 對齊組件 123
3.6.3 定向組件 123
3.7 工程圖紙 124
3.7.1 注釋 124
3.7.1.1 創建 125
3.7.1.2 編輯 126
3.7.1.3 可見性 127
3.7.1.4 格式 127
3.7.1.5 指引線 127
3.7.1.6 尺寸注釋 128
3.7.2 符號 129
3.7.2.1 基準符號 129
3.7.2.2 表面粗糙度符號 129
3.7.2.3 中心線 130
3.7.2.4 螺紋 130
3.8 測量 131
3.8.1 檢查 131
3.8.1.1 實體屬性 132
3.8.1.2 截面屬性 133
3.8.1.3 計算投影面積 133
3.8.2 干涉 133
3.8.2.1 相交邊 133
3.8.2.2 相交體積 134
3.8.3 質量 134
3.8.3.1 法線 135
第4章 當SpaceClaim遇上ANSYS—CAE
前處理應用 136
4.1 引言 136
4.2 幾何接口 137
4.2.1 導入 137
4.2.2 導出 139
4.3 幾何前處理 140
4.3.1 檢查 141
4.3.1.1 檢查 141
4.3.1.2 剖面 142
4.3.2 點 147
4.3.2.1 工作點 147
4.3.2.2 點焊 148
4.3.3 邊 150
4.3.3.1 分割邊 150
4.3.3.2 額外邊 151
4.3.3.3 擬合曲線 152
4.3.4 面 152
4.3.4.1 拼接/分離 153
4.3.4.2 填補 154
4.3.4.3 合并/拆分 157
4.3.4.4 壓印 159
4.3.4.5 重復 160
4.3.4.6 替換 161
4.3.5 體 162
4.3.5.1 孔 162
4.3.5.2 圓角 162
4.3.5.3 干涉 164
4.3.5.4 三角面片 165
4.3.6 梁 166
4.3.6.1 線或邊轉梁 167
4.3.6.2 實體抽梁 169
4.3.6.3 變更橫截面 170
4.3.6.4 查看截面屬性 170
4.3.6.5 編輯截面輪廓 171
4.3.6.6 調整方向 171
4.3.6.7 自動延伸梁 173
4.3.6.8 手動延伸梁 174
4.3.6.9 延伸后修正 175
4.3.6.10 自定義截面 175
4.3.7 殼 178
4.3.7.1 面轉為殼 178
4.3.7.2 實體手動抽殼 179
4.3.7.3 實體自動抽殼 180
4.3.7.4 延伸面/焊縫 180
4.3.7.5 法向調整 181
4.3.8 場 183
4.3.8.1 外場 183
4.3.8.2 內場 185
4.3.8.3 過渡接頭 186
4.3.9 子模型 188
4.4 共享拓撲 189
4.4.1 設置 190
4.4.2 檢查 191
4.5 其他前處理 194
4.5.1 參數互動 196
4.5.1.1 尺寸參數化 196
4.5.1.2 位置參數化 197
4.5.2 集合互動 197
4.5.3 材料互動 198
4.5.4 坐標互動 200
4.5.5 場互動 202
4.5.6 二維分析 203
第5章 模型處理實例解析 206
實例一 基于2D圖紙創建3D模型 206
1．拉動創建墊片 207
2．旋轉生成銷軸 210
3．拉動創建底座 212
4．創建其他零件 215
5．移動組裝 216
實例二 幾何模型前處理 217
1．填充凸臺 218
2．批量刪除圓角 218
3．批量刪除圓孔 221
4．刪除相貫圓角 222
5．小結 223
實例三 結構分析的抽梁殼 224
1．抽梁 225
2．抽殼 226
3．共享拓撲 229
4．小結 230
實例四 流體分析的抽場 231
1．創建內流場 231
2．創建外流場 232
3．更新外流場 235
實例五 三角面片文件重建 237
1．抽取草圖 237
2．旋轉拉伸截面重建實體 241
3．偏差分析 242
4．小結 244
實例六 工程圖紙—尺寸注釋 244
實例七 曲面造型—花瓶 249

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