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有限元分析培训FiniteElementAnalysisTraining邵世林喻炜董大鹏设计CAD制造试验批量生产重新设计循环传统设计过程概念设计设计CADCAE制造试验批量生产CAE驱动设计过程优化循环划分有限元网格施加约束及载荷边界条件导入或建立几何模型HyperMesh、ANSA、Patran、SimXpert、MEDINA、FEMAP等选择分析求解器Nastran、ABAQUS、ADINA、Ls-Dyna、Marc、ANSYS、Samcef、MADYMO、Radioss等划分有限元网格施加约束及载荷边界条件设置材料特性及单元特性设置分析参数提交分析结果后处理有限元一般分析流程非线性分析流体分析ANSYSSamcefLinearNastranRadiossBulk现OptiStructFEPG（国产）ABAQUSFluentMSCMarcADINAStar-CDStar-CCM+XFlowPowerFlowSamcefMecano显式分析LS-DYNAMSCDytranRadiossBlockMADYMO第三讲ANSYSWorkbench网格划分与控制ANSYSWorkbench学习书目推荐！ANSYSWorkbench标准作业格式单作业格式联合作业格式ANSYSWorkbench网格划分一般流程•设置目标物理环境，自动生成相关物理环境的网格。•设定网格划分方法•定义网格设置(尺寸、控制和膨胀等)•为方便使用创建命名选项•预览网格并进行必要调整•生成网格•检查网格质量ANSYSWorkbench基于几何基于网格基于几何&网格ABAQUS/CAEHyperMesh一划分网格前准备工作ANSYS网格划分是采用Divide＆Conquer（分解与克服）方法来实现的，几何体各部分可以使用不同的网格划分方法。但所有网格的数据时统一写入到共同的中心数据的。一划分网格前准备工作在ANSYSWorkbench中，不同分析类型有不同的网格划分要求：结构分析时，默认（Default）使用高阶单元划分较为粗糙的网格。CFD分析时，需要平滑过渡的网格，进行边界层的转化，不同CFD求解器要求也不同。显式动力学分析时，需要均匀尺寸的网格。物理场网格默认选项物理场二次单元关联中心平滑度过渡ElementMidsideNodesRelevanceCenterSmoothingTransition结构分析Mechanical是粗糙中等快KeptCoarseMediumFast电磁场分析Electromagnetic是中等中等快KeptMediumMediumFast流体动力学分析CFD否粗超中等慢DroppedCoarseMediumSlow显式分析Explicit否粗超高慢DroppedCoarseHighSlow二设置目标物理环境全局尺寸5mm二设置目标物理环境全局尺寸5mm二设置目标物理环境三网格划分方法与参数设置总体网格控制参数总体网格尺寸设置单元降阶设置三网格划分方法与参数设置关联中心和相关性的关系三网格划分方法与参数设置oActiveAssembly（激活装配体）：初始种子放入末抑制部件。oFullAssembly（全部装配体）：初始种子放入所有装配部件，不管抑制部件的数量。oPart（部件）：初始种子在网格划分时放入指定部件。O平滑网格是通过移动周围节点和单元的节点位置来改进网格质量。O过渡控制邻近单元增长比．设置SpanAngleCenter来设定基于边的细化的曲度目标。网格在弯曲区域细分，直到单独单元跨越这个角。三网格划分方法与参数设置●Curvature（曲度）：默认值为18°。●Proximity（近似）：默认值每个间隙3个单元（2D和3D），默认精度为0.5，而如果近似不允许就增大到1。三网格划分方法与参数设置Automatic：自动划分网格Tetrahedrons：四面体网格HexDominant：六面体网格Sweep：扫掠网格划分法Multizone：多重区域网格划分法三网格划分方法与参数设置网格划分命令Automatic：程序自动划分网格Tetrahedrons：采用四面体单元划分。HexDominant：主要采用六面体单元划分，但是包含少量金字塔单元和四面体单元。Sweep：扫掠划分，可以扫掠的实体划分后具有的是六面体单元，也可能包含楔形单元，其他实体采用四面体单元划分，扫掠划分要求实体在某一方向上具有相同的拓扑结构，在【Mesh】分支上点击右键选择【ShowSweepableBodies】可以看到能够采用扫掠划分的体，此时该体被选中。Multizone：多重区域网格划分自动对几何体进行分解成映射区域和自由区域，可以自动判断区域并生成纯六面体网格，对不满足条件的区域采用更好的非结构网格划分，多重区域网格划分和扫掠网格划分相似，但更适合于用扫掠方法不能分解的几何体。三网格划分方法与参数设置三网格划分方法与参数设置Automatic在网格划分的方法中自动划分方法(Automatic)是最简单的划分方法，系统自动进行网格的划分，但这是一种比较粗糙的方式，在实际运用中如不要求精确的解，可以采用此种方式自动进行四面体（PatchConforming）或扫掠网格划分。如果几何体不规则，程序会自动产生四面体；如果几何体规则的话，就可以产生六面体网格。如果几何体不规则可以通过切割和拓扑重组成规则的几何体组合，也可以产生六面体网格。BodyOperation三网格划分方法与参数设置Tetrahedrons四面体网格的优点：任意体都可以用四面体网格进行划分，利用四面体进行网格的划分可以快速、自动生成，并适用于复杂几何，在关键区域容易使用曲度和近似尺寸功能自动细化网格，可使用形胀细化实体边界附近的网格（边界层识别）。（1）PatchConforming：首先由默认的考虑几何所有面和边的Delaunay或AdvancingFront表面网格划分器生成表面网格（可能存在一些内在缺陷在最小尺寸限度之下）。然后基于TGRIDTetra算法由表面网格生成体网格。四面体网格划分方法（Tetrahedrons）是最基本的划分方法，ANSYSWorkbench中包含有两种方法，即PatchConforming法与PatchIndependent法。（2）PatchIndependent：生成体网格并映射到表面产生表面网格。如没有载荷、边界条件或其他作用，面和它们的边界(边和顶点)不必要考虑。这个方法能容许质量较差的CAD模型。PatchIndependent算法基于ICEMCFDTetra。四面体网格的缺点：在近似网格密度情况下，单元和节点数要高于六面体网格，四面体一般不可能使网格在一个方向排列，由于几何和单元性能的非均质性，不适合于薄实体或环形体。四面体单元还可能引起刚度过大。三网格划分方法与参数设置虚拟拓扑印记面三网格划分方法与参数设置局部尺寸设定单元尺寸（ElementSize）：定义体、面、边顶点的平均单元边长。分段数量（NumberofDivisions）：定义边的单元个数。影响球（SphereofInfluence）：球体内的单元给定平均单元尺寸。影响球SphereofInfluence三网格划分方法与参数设置建立局部坐标系三网格划分方法与参数设置网格偏置三网格划分方法与参数设置接触尺寸接触尺寸（ContactSize）命令提供了一种在部件间接触面上产生近似尺寸单元的方式，网格的尺寸近似但不共节点。三网格划分方法与参数设置膨胀层设置三网格划分方法与参数设置膨胀层设置•先划分源面再延伸到目标面。•其它面叫做侧面（路径面）。•扫掠方向或路径由侧面定义。•源面和目标面间的单元层是由插值法而建立并投射到侧面。•可扫略体中，侧面（路径面）外表面一定是全四边形。•凡是几何建模时用单纯拉伸形成的几何体一定能够扫略（Sweep）•当扫掠几何包含许多扭曲/弯曲时,扫掠划分器会产生扭曲单元导致网格划分失败–依赖于几何拓扑–多步创建的几何(如，一系列的拉伸和旋转)更可能产生问题•单个3D操作可以避免这种现象–使用扫掠操作而不是一系列的拉伸和旋转–在一些CAD程序包中，沿一个样条曲线拉伸/扫掠比沿分段曲线能得到更好的拓扑三网格划分方法与参数设置扫略sweep三网格划分方法与参数设置扫略sweep薄扫掠方法:•善于处理薄部件的多个源面和目标面多区方法•提供自由分解方法:尝试非手动分裂模型几何•支持多个源面和多个目标面方法●薄板类零部件可以用壳单元。若用实体单元，一般对于一次单元，需要在厚度方向划分三层；如果是二次单元，厚度方向划分两层就可以了；如果不是特别关心该零部件，二次单元划分一层就够了。三网格划分方法与参数设置扫略sweep三网格划分方法与参数设置MultiZone多区域（MultiZone）的特征是自动分解几何，从而将一个体分解成可扫掠体以用扫掠方法得到六面体网格。适用于由几个规则几何组成的体。三网格划分方法与参数设置MultiZone三网格划分方法与参数设置MultiZone三网格划分方法与参数设置MultiZoneHexaDominantHexaCore三网格划分方法与参数设置MultiZone三网格划分方法与参数设置MultiZone三网格划分方法与参数设置中面抽取及面网格三网格划分方法与参数设置中面抽取及面网格三网格划分方法与参数设置中面抽取及面网格三网格划分方法与参数设置中面抽取及面网格两个壳网格共节点的话，依然要进行【FormNewPart】四创建命名选项NamedSelection调整预览颜色五预览网格并进行必要调整五预览网格并进行必要调整五预览网格并进行必要调整切片预览①→②显示左侧网格②→①显示右侧网格六网格生成及质量检查ANSYSWorkbench推荐检查标准六网格生成及质量检查帮助文档六网格生成及质量检查六网格生成及质量检查七ANSYSWorkbench小技巧文件打包打包选项七ANSYSWorkbench小技巧创建点七ANSYSWorkbench小技巧创建焊点焊点●目前只有UG、ANSYSDM、Spaceclaim创建的焊点能够被ANSYS识别。Sigma:Thedistancebetweenthebeginningofthechainofguideedgesandtheplacementofthefirstpoint.MeasurementistakenonthechainofthefirstGuideEdgeselected,inarclength.EdgeOffset:Theapproximatedistancebetweentheguideedgesandtheplacementofthespotsonthesetofbasefaces(notapplicabletolinebodyguideedges).Delta:Thedistance,measuredontheguideedges,inarclengthbetweentwoconsecutivepoints,fortheSequenceByDeltaoption.N:Thenumberofpointstobeplaced,relativetothechainofguideedges,incaseoftheSequenceByNoption.Omega:Thedistancebetweentheendofthechainofguideedgesandtheplacementofthelastspot,fortheSequenceByNoption.MeasurementistakenonthechainoftheGuideEdgesinarclength.七ANSYSWorkbench小技巧创建焊点七ANSYSWorkbench小技巧创建焊点壳网格焊点线框预览七ANSYSWorkbench小技巧拓扑重构七ANSYSWorkbench小技巧分类显示七ANSYSWorkbench小技巧接触对选择七ANSYSWorkbench小技巧GoTo