第3章网格划分技术及技巧.

第3章网格划分技术及技巧

创建几何模型后，必须生成有限元模型才能分析计算，生成有限元模型的方法就是对几何模型进行网格划分，网格划分主要过程包括三个步骤：

⑴定义单元属性

单元属性包括单元类型、实常数、材料特性、单元坐标系和截面号等。

⑵定义网格控制选项

★对几何图素边界划分网格的大小和数目进行设置；

★没有固定的网格密度可供参考；

★可通过评估结果来评价网格的密度是否合理。

⑶生成网格

★执行网格划分，生成有限元模型；

★可清除已经生成的网格并重新划分；

★局部进行细化。

3.1 定义单元属性

3.1.1 单元类型

1. 定义单元类型

命令：ET, ITYPE, Ename, KOP1, KOP2, KOP3, KOP4, KOP5, KOP6, INOPR

ITYPE---用户定义的单元类型的参考号。

Ename---ANSYS单元库中给定的单元名或编号，它由一个类别前缀和惟一的编号组成，类别前缀可以省略，而仅使用单元编号。

KOP1~KOP6---单元描述选项，此值在单元库中有明确的定义，可参考单元手册。也可通过命令KEYOPT进行设置。

INOPR---如果此值为1则不输出该类单元的所有结果。

例如：

et,1,link8 !定义LINK8单元，其参考号为1；也可用ET,1,8定义

et,3,beam4 !定义BEAM4单元，其参考号为3；也可用ET,3,4定义

2. 单元类型的KEYOPT

命令：KEYOPT,ITYPE,KNUM,V ALUE

ITYPE---由ET命令定义的单元类型参考号。

KNUM---要定义的KEYOPT顺序号。

V ALUE---KEYOPT值。

该命令可在定义单元类型后，分别设置各类单元的KEYOPT参数。例如：

et,1,beam4 !定义BEAM4单元的参考号为1

et,3,beam189 !定义BEAM189单元的参考号为3

keyopt,1,2,1 !BEAM4单元考虑应力刚度时关闭一致切线刚度矩阵

keyopt,3,1,1 !考虑BEAM189的第7个自由度，即翘曲自由度

!当然这些参数也可在ET命令中一并定义，如上述四条命令与下列两条命令等效：et,1,beam4,,1

et,3,beam189,1

3. 自由度集

命令：DOF,Lab1,Lab2,Lab3,Lab4,Lab5,Lab6,Lab7,Lab8,Lab9,Lab10

4. 改变单元类型

命令：ETCHG,Cnv

5. 单元类型的删除与列表

删除命令：ETDELE,ITYP1,ITYP2,INC

列表命令：ETLIST,ITYP1,ITYP2,INC

3.1.2 实常数

1. 定义实常数

命令：R,NSET,R1,R2,R3,R4,R5,R6

续：RMORE,R7,R8,R9,R10,R11,R12

NSET---实常数组号（任意），如果与既有组号相同，则覆盖既有组号定义的实常数。

R1～R12---该组实常数的值。

使用R命令只能一次定义6个值，如果多于6个值则采用RMORE命令增加另外的值。每重复执行RMORE一次，则该组实常数增加6个值，如7～12、13～18、19～24等。

★各类单元有不同的实常数值，其值的输入必须按单元说明中的顺序；

★如果实常数值多于单元所需要的，则仅使用需要的值；如果少于所需要的，则以零值补充。

★一种单元可有多组实常数，也有单元不需要实常数的。

例如BEAM4单元，需要的实常数值有12个：

AREA、IZZ、IYY、TKZ、TKY、THETA和

ISTRN、IXX、SHEARZ、SHEARY、SPIN、ADDMAS

设采用直径为0.1m的圆杆，其实常数可定义为：

D=0.1

PI=acos(-1)

a0=pi*d*d/4

I0=pi*D**4/64

IX=pi*D**4/32

R,3,a0,i0,i0,d,d,0 !定义第3组实常数的AREA、IZZ、IYY、TKZ、TKY、THETA Rmore,0,ix,0,0,0,2.0 !定义第3组实常数的其它实常数值

2. 变厚度壳实常数定义

命令：RTHICK,Par,ILOC,JLOC,KLOC,LLOC

Par---节点厚度的数组参数（以节点号引用），如mythick(19)表示在节点19的壳体厚度。

ILOC---单元I节点的厚度在实常数组中的位置，缺省为1。

JLOC---单元J节点的厚度在实常数组中的位置，缺省为2。

KLOC---单元K节点的厚度在实常数组中的位置，缺省为3。

LLOC---单元L节点的厚度在实常数组中的位置，缺省为4。

该命令后面的四个参数顺序与节点厚度的关系比较复杂，

例如设某个单元：节点厚度数组为MYTH

单元节点顺序：I J K L

节点编号：NI NJ NK NL

RTHICK命令参数：3 2 4 1

IJKL节点厚度：MYTH(NL)、MYTH(NJ)、MYTH(NI)、MYTH(NK)，

典型的如壳厚度为位置的函数，其命令流如下：

finish$/clear$/PREP7

ET,1,63$blc4,,,10,10$ESIZE,0.5$AMESH,1

MXNODE = NDINQR(0,14) !得到最大节点号

*DIM,THICK,,MXNODE !定义数组，以存放节点厚度

*DO,i,1,MXNODE !以节点号循环对厚度数组赋值

THICK(i) = 0.5 + 0.2*NX(i) + 0.02*NY(i)**2

*ENDDO !结束循环

RTHICK,THICK(1),1,2,3,4 !赋壳厚度

/ESHAPE,1.0$eplot !带厚度显示壳单元

3. 实常数组的删除与列表

删除命令：RDELE, NSET1,NSET2,NINC

列表命令：RLIST, NSET1,NSET2,NINC

其中NSET1,NSET2,NINC---实常数组编号范围和编号增量，缺省时NSET2等于NSET1且NINC=1。NSET1也可为ALL 。

3.1.3 材料属性

每一组材料属性有一个材料参考号，用于识别各个材料特性组。一个模型中可有多种材料特性组。

1. 定义线性材料属性

命令：MP,Lab,MA T,C0,C1,C2,C3,C4

Lab---材料性能标识，其值可取：

EX：弹性模量（也可为EY、EZ）。

ALPX：线膨胀系数（也可为ALPY、ALPZ ）。

PRXY：主泊松比（也可为PRYZ、PRXZ）。

NUXY：次泊松比（也可为NUYZ、NUXZ）。

GXY：剪切模量（也可为GYZ、GXZ）。

DAMP：用于阻尼的K矩阵乘子，即阻尼比。

DMPR：均质材料阻尼系数。

MU：摩擦系数。