ANSYS基础教程――网格划分

ANSYS基础教程——网格划分发表时间：2011-3-15关键字：ANSYSANSYS教程网格划分信息化调查找茬投稿收藏评论好文推荐打印社区分享本文将详细介绍网格划分的3个步骤并讨论网格划分的其他选项.内容包括:多种单元属性、控制网格密度、改变网格、映射网格划分、过渡网格划分、网格的拖拉、扫掠网格划分及实践。·网格划分包含以下3个步骤:–定义单元属性–指定网格的控制参数–生成网格A.多种单元属性·如前所述,每个单元有以下与之相关的属性:–单元类型(TYPE)–实常数(REAL)–材料特性(MAT)·许多FEA模型有多种属性.例如，下图所示的筒仓有两种单元类型,三种实常数,以及两种材料.·只要您的模型中有多种单元类型(TYPEs),实常数(REALs)和材料(MATs),就必须确保给每一种单元指定了合适的属性.有以下3种途径:–在网格划分前为实体模型指定属性–在网格划分前对MAT,TYPE,和REAL进行“总体的”设置–在网格划分后修改单元属性·如果没有为单元指定属性,ANSYS将MAT=1,TYPE=1,和REAL=1作为模型中所有单元的缺省设置.注意,采用当前激活的TYPE,REAL,和MAT进行网格操作.为实体模型指定属性1.定义所有需要的单元类型,材料,和实常数.2.然后使用网格工具的“单元属性”菜单条(PreprocessorMeshTool):–选择实体类型后按SET键.–拾取您想要指定属性的实体.–在后续的对话框设置适当的属性.或选择需要的实体,使用VATT,AATT,LATT,或KATT命令.3.当您为实体划分网格时,它的属性将自动转换到单元上.使用总体的属性设置1.定义所有需要的单元类型,材料,和实常数.2.然后使用网格工具的“单元属性”菜单条(PreprocessorMeshTool):–选择Global后按SET键.–在“网格划分属性”对话框中激活需要的属性组合.这些被视为激活的TYPE,REAL,和MAT设置.或使用TYPE,REAL,和MAT命令.3.仅对使用上述设置属性的实体划分网格.修改单元属性1.定义所有需要的单元类型,材料,和实常数.2.激活需要的TYPE,REAL,和MAT设置的组合:–Preprocessor-Attributes-DefineDefaultAttribs...–或使用TYPE,REAL,和MAT命令3.仅修改使用上述设置属性的单元的属性:–使用EMODIF,PICK命令或选择PreprocessorMove/Modify-Elements-ModifyAttrib–拾取需要的单元4.在后续的对话框,将属性设置为“Alltocurrent.”牢记以下几点:·您可以激活属性编号校核单元属性:–UtilityMenuPlotCtrlsNumbering–或用/PNUM,attr,ON命令,attr可以是TYPE,MAT,或REAL·在实体模型上直接指定属性将不考虑缺省属性.·在实体模型上指定属性,您可以避免在网格划分操作中重新设置属性.由于ANSYS的网格划分算法在一次对所有实体进行网格划分时更为有效,因而这种方法更为优越.·清除实体模型上的网格将不会删除指定的单元属性.B.控制网格密度·ANSYS提供了多种控制网格密度的工具,既可以是总体控制也可以是局部控制:–总体控制·智能网格划分·总体单元尺寸·缺省尺寸–局部控制·关键点尺寸·线尺寸·面尺寸智能网格划分·通过指定所有线上的份数决定单元的尺寸,它可以考虑线的曲率,孔洞的接近程度和其它特征,以及单元阶次.·智能网格划分的缺省设置是关闭,在自由网格划分时建议采用智能网格划分。它对映射网格划分没有影响.(自由网格划分与映射网格划分将在后面讨论.)·使用智能网格划分:–导出MeshTool菜单条(PreprocessorMeshTool),打开智能网格划分,设置需要的尺寸级别.·或使用SMRT,level命令·尺寸级别的范围从1(精细)到10(粗糙).缺省级别为6.–对所有体(或所有面)一次划分网格,将优越于一个一个地划分网格.·如图所示为采用不同的SmartSize尺寸级别进行四面体网格划分的例子.·高级的SmartSize控制,如网格扩张和过渡系数在SMRT命令(或Preprocessor-Meshing-SizeCntrls-SmartSize-AdvOpts...)中提供.·您可以使用MeshTool菜单条或采用smrt,off命令关闭智能网格划分.总体单元尺寸·您可以为整个模型指定最大的单元边长(或每条线的份数):–ESIZE,SIZE–或PreprocessorMeshTool“SizeControls-Global”[Set]–或Preprocessor-Meshing-SizeCntrls-Global-Size·可单独使用或与智能网格划分联合使用.–单独使用ESIZE(智能网格划分关闭)将采用相同的单元尺寸对体(或面)划分网格.–在智能网格划分打开时,ESIZE充当“向导,”但为了适应线的曲率或几何近似指定的尺寸可能无效.缺省尺寸·如果您不指定任何控制,ANSYS将使用缺省尺寸,它将根据单元阶次指定线的最小和最大份数,表面高宽比等.·用于映射网格划分,但在智能网格划分关闭时,自由网格划分也可使用.·您可以采用DESIZE命令或Preprocessor-Meshing-SizeCntrls-Global-Other调节缺省的尺寸规格.关键点尺寸·通过关键点控制单元尺寸:–PreprocessorMeshTool“SizeControls:Keypt”[Set]–或KESIZE命令–或Preprocessor-Meshing-SizeCntrls-Keypoints-不同的关键点可以不同的KESIZE,为您在网格上有更多的控制.·对应力集中区域非常有用.·智能网格划分打开时,为了适应线的曲率或几何近似指定的尺寸可能无效.线尺寸·控制线上单元尺寸:–PreprocessorMeshToolSizeControls:Lines[Set]–或LESIZE命令–或Preprocessor-Meshing-SizeCntrls-Lines-不同的线可以有不同的LESIZE.·指定尺寸可以是“硬的”或“软的.”–“硬的”尺寸即使在智能网格划分打开时也将被网格划分器采用.在所有其它尺寸控制最优先.–“软的”尺寸在智能网格划分打开时可能无效.·您也可以指定一个边长比例—最后一个分割与第一个分割的比率.使网格偏向线的一端或中间.面尺寸·在面的内部控制单元尺寸:–PreprocessorMeshTool“SizeControls:Areas”[Set]–或AESIZE命令–或Preprocessor-Meshing-SizeCntrls-Areas-不同的面可以有不同的AESIZE.·面与面的交线仅在未指定LESIZE或KESIZE且邻近无尺寸更小的面时使用指定尺寸.·智能网格划分打开时,为了适应线的曲率或几何近似指定的尺寸可能无效.·演示:–恢复ribgeom.db–用SMRT,6划分网格.(并非很好的网格)–用SMRT,3重新划分网格(好的网格)–将ESIZE设为0.2后重新划分网格.由于智能网格划分器考虑了ESIZE,即使SMRT设为3,网格也变得很粗糙.同时注意单元尺寸并不相同(因为SMRT为打开状态).–关闭SMRT重新划分网格.单元尺寸现在完全相同.C.改变网格·如果划分的网格不满意,您总可以通过以下步骤重新划分网格:1.清除网格.·clear操作网格划分的逆操作:它将删除节点和单元.·使用在MeshTool中得[Clear]按钮,或使用VCLEAR,ACLEAR,等.(若您在使用MeshTool,您可以跳过这一步,因为程序将在执行第3步时提示您是否清除网格)2.指定新的或不同的网格控制.3.再次划分网格.·另一个网格划分选项是在指定的区域refine(细化)网格.–对所有的面单元和四面体体单元有效.–简易的方法是使用MeshTool:·存储数据库.·选择您想要细化的区域—在节点,单元,关键点,线,或面—按Refine键.·拾取您想要细化的实体.(若选择“AllElems不必执行此操作.”)·选择细化的尺寸级别.级别1(最小细化)是一个好的起点.D.映射网格划分·有两种主要的网格划分方法:自由划分和映射划分.·自由划分–无单元形状限制.–网格无固定的模式.–适用于复杂形状的面和体.·映射划分–面的单元形状限制为四边形,体的单元限制为六面体(方块).–通常有规则的形式,单元明显成行.–仅适用于“规则的”面和体,如矩形和方块.自由网格+易于生成;不须将复杂形状的体分解为规则形状的体.–体单元仅包含四面体网格,致使单元数量较多.–仅高阶(10-节点)四面体单元较满意,因此DOF(自由度)数目可能很多.映射网格+通常包含较少的单元数量.+低阶单元也可能得到满意的结果,因此DOF(自由度)数目较少.–面和体必须形状“规则”,划分的网格必须满足一定的准则.–难于实现,尤其是对形状复杂的体.生成自由网格·自由网格是面和体网格划分时的缺省设置.·生成自由网格比较容易:–导出MeshTool工具,划分方式设为自由划分.–推荐使用智能网格划分进行自由网格划分,激活它并指定一个尺寸级别.存储数据库.–按Mesh按钮开始划分网格.·按拾取器中[PickAll]选择所有实体(推荐).–或使用命令VMESH,ALL或AMESH,ALL.生成映射网格·由于面和体必须满足一定的要求,生成映射网格不如生成自由网格容易:–面必须包含3或4条线(三角形或四边形).–体必须包含4,5,或6个面(四面体,三棱柱,或六面体).–对边的单元分割必须匹配.·对三角形面或四面体,单元分割数必须为偶数.·对四边形面或六面体,允许采用不等的分割,如下面的例子所示,但分割数必须满足一个关系式(见下页).·因此,映射网格划分包含以下三个步骤:–保证“规则的”形状,即,面有3或4条边,或体有4,5,或6个面.–指定尺寸和形状控制–生成网格保证规则的形状·在许多情况下,模型的几何形状上有多于4条边的面,有多于6个面的体.为了将它们转换成规则的形状,您可能进行如下的一项或两项操作:–把面(或体)切割成小的,简单的形状.–连接两条或多条线(或面)以减少总的边数.·切割可以通过布尔减运算实现.–您可以使用工作平面,一个面,或一条线作为切割工具.–有时,生成一条新的线或面会比移动或定向工作平面到正确的方向容易得多.·连接操作是生成一条新线(为网格划分),它通过连接两条或多条线以减少构成面的线数.–使用LCCAT命令或Preprocessor-Meshing-ConcatenateLines,然后拾取须连接的线.–对面进行连接,使用ACCAT命令或Preprocessor-Meshing-ConcatenateAreas·您也可以简单地通过一个面上的3个或4个角点暗示一个连接.此时,ANSYS内在地生成一个连接.–在MeshTool中选择Quadshape和Map网格.–将3/4sided变为Pickcorners.–按Mesh键,拾取面,然后拾取3或4角点形成一规则的形状.·使用连接时注意:–它仅仅是一个网格划分操作,因而应为网格划分前的最后一步,在所有的实体建模之后.这是因为，经连接操作得到的实体不能在后续的实体建模操作中使用.–可以通过删除产生的线或面“undo(取消)”一个连接.–连接面(为在体上映射网格)通常比较复杂,因为您也应该连接一些线.只有在对相邻的两个4边形面作连接时其中的线会自动连接.–若两条线或两个面相切交汇可考虑用加(布尔)运算.指定尺寸和形状控制·这是映射网格划分3个步骤中的第2步.·选择单元形状非常简单.在MeshTool中,对面的网格划分选择Quad,对体的网格划分选择Hex,点击Map.·其中通常采用的尺寸控制和级别如下:–线尺寸[LESIZE]级别较高.–若指定了总体单元尺寸,它将用