_基于ANSYS的有限元法网格划分浅析
ANSYS网格划分
Plane stress---(平面应力） 平面应力） 平面应力 Axisymmetric--(轴对称） 轴对称） 轴对称 Plane strain---(平面应变） 平面应变） 平面应变 Plane strs w/thk---(带厚度的平面应力） 带厚度的平面应力） 带厚度的平面应力
5
2.3 定义实常数 Main Menu > Preprocessor >Real Constant >Add/Edit/Delete
拖拉
27
设置拖拉选项
MainMenu>Preprocessor>-ModelingOperate>Extrude>ElemExtOpts 拖拉后的单元 材料号， 号，材料号， 实行拖拉操作
MainMenu>Preprocessor>-ModelingOperate>Extrude>-Areas-By XYZ Offset
22
六面体网格
过渡网格
四面体网格
二次 到 二次 2020-节点六面体 1313-节点金字塔 1010-节点四面体
线性 到 二次 8-节点六面体 9-节点金字塔 10-节点四面体
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3）扫掠网格划分Sweep ）扫掠网格划分 要求几何体有一对 拓扑结构相同的源 面和目标面
24
在不可采用扫掠划分的体中生成四面体网格是一个十分有用的扫 掠选项. 掠选项
弹簧单元——刚度系数 刚度系数 弹簧单元 杆单元——面积 面积 杆单元 梁单元——面积、惯性矩、高度 面积、惯性矩、 梁单元 面积 平面应力单元——厚度 厚度 平面应力单元 板壳单元——厚度 板壳单元 厚度 三维实体单元——一般不输入实常数 一般不输入实常数 三维实体单元
基于ANSYSWorkbench减震器支架组有限元分析
TECHNIC FORUM/技术论坛2011/09基于ANSYS Workbench减震器支架组有限元分析Finite Element Analysis of Absorber Bracket Component Based on ANSYS Workbench 121胡顺安 孙博 王振凯HU Shun-an et al1. 山东蓬翔汽车有限公司 山东烟台 2656072. 三一重型装备有限公司 辽宁沈阳 110027摘 要：详细介绍了减震器支架组有限元分析时的模型前处理、边界条件设定及后处理等分析过程，并通过对减震器支架组的应力分析结果进行的评判，系统分析了该减震器支架组在不同载荷下的适用情况。
关键词：减震器支架组 有限元 应力分析Abstract Pre-process, boundary conditions, and post-process in the finite element analysis of the absorber bracket component were elaborated, by evaluating the stress analysis result of the absorber bracket component, the applicable condition of the absorber bracket component in different loads were analyzed.Key words absorber bracket component; finite element; stress analysis+中图分类号：U463.335.1.02 文献标识码：A 文章编号：1004-0226(2011)09-0070-021 前言根据市场反映，原先设计的减震器支架易从根部撕裂，后续产品可通过改进下推力杆支架和减震器支架的结构来满足产品的使用要求；但市场上已售出的产品因为下推力杆支架已经焊接在桥壳上，无法采用改进下推力杆支架的方式加以解决，急需返修，故提出采用改进减震器支架替代原减震器支架，并在局部采用加强筋，再将减震器支架和加强筋焊接在下推力杆支架上的返修方案。
ANSYS 18.0有限元分析基础与实例教程课件第3章
四边形网络（默认）
三角形网络
图3-4 四边形单元形状的退化
图3-5 默认单元尺寸
2. 选择自由或映射网格划分
单元形状（MSHAPE）和网格划分类型（MSHEKEY）的设置共同影
响网格的生成，表3-2列出了ANSYS程序支持的单元形状和网格划分
类型。
表3-2 ANSYS程序支持的单元形状和网格划分类型
4．在节点处定义不同的厚度 可以利用下列方式对壳单元在节点处定义不同的厚度：
命令：RTHICK。 GUI：Main Menu > Preprocessor > Real Constants > Thickness Func 。
下面用一个实例来详细说明该过程，该实例的模型为10×10的矩形 板，用0.5×0.5的方形SHELL63单元划分网格。现在ANSYS程序里输 入如下命令流：
Main Menu > Preprocessor > Meshing > Mesh Attributes > All Volumes（Picked Volumes）
2．分配默认属性 可以通过指向属性表的不同条目来分配默认的属性，在开始划分网格 时，ANSYS程序会自动将默认属性分配给模型。直接分配给模型的单 元属性将取代上述默认属性，而且，当清除实体模型图元的节点和单 元时，其默认的单元属性也将被删除。
1
自由网格和映射网格示意图如图3-1所示。 ELEMENTS
SEP 16 2004
1
12:44:54
ELEMENTS
SEP 16 2004 12:45:40
Y ZX
Y ZX
图3-1 自由网格和映射网格示意图
3.2 设定单元属性
在生成节点和单元网格之前，必须定义合适的单元属性，包括如
基于ANSYS WORKBENCH的装配体有限元分析
基于ANSYS WORKBENCH的装配体有限元分析模拟装配体的本质就是设置零件与零件之间的接触问题。
装配体的仿真所面临的问题包括：（1）模型的简化。
这一步包含的问题最多。
实际的装配体少的有十几个零件，多的有上百个零件。
这些零件有的很大，如车门板；有的体积很小，如圆柱销；有的很细长，如密封条；有的很薄且形状极不规则，如车身；有的上面钻满了孔，如连接板；有的上面有很多小突起，如玩具的外壳。
在对一个装配体进行分析时，所有的零件都应该包含进来吗？或者我们只分析某几个零件？对于每个零件，我们可以简化吗？如果可以简化，该如何简化？可以删除一些小倒角吗？如果删除了，是否会出现应力集中？是否可以删除小孔，如果删除，是否会刚好使得应力最大的地方被忽略？我们可以用中面来表达板件吗？如果可以，那么，各个中面之间如何连接？在一个杆件板件混合的装配体中，我们可以对杆件进行抽象吗？或者只是用实体模型？如果我们做了简化，那么这种简化对于结果造成了多大的影响，我们可以得到一个大致的误差范围吗？所有这些问题，都需要我们仔细考虑。
（2）零件之间的联接。
装配体的一个主要特征，就是零件多，而在零件之间发生了关系。
我们知道，如果零件之间不能发生相对运动，则直接可以使用绑定的方式来设置接触。
如果零件之间可以发生相对运动，则至少可以有两种选择，或者我们用运动副来建模，或者，使用接触来建模。
如果使用了运动副，那么这种建模方式对于零件的强度分析会造成多大的影响？在运动副的附近，我们所计算的应力其精确度大概有多少？什么时候需要使用接触呢？又应该使用哪一种接触形式呢？（3）材料属性的考虑。
在一个复杂的装配体中所有的零件，其材料属性多种多样。
我们在初次分析的时候，可以只考虑其线弹性属性。
但是对于高温，重载，高速情况下，材料的属性不再局限于线弹性属性。
此时我们恐怕需要了解其中的每一种材料，它是超弹性的吗？是哪一种超弹性的？它发生了塑性变形吗？该使用哪一种塑性模型？它是粘性的吗？它是脆性的吗？它的属性随着温度而改变吗？它发生了蠕变吗？是否存在应力钢化问题？如此众多的零件，对于每一个零件，我们都需要考察其各种各样的力学属性，这真是一个丰富多彩的问题。
基于ansys的旋转圆盘的有限元分析
基于ansys的旋转圆盘的模态分析班级：12研5班学号：2012103117姓名：孟欣2013年6月23日基于ansys的旋转圆盘的有限元分析学号：2012103117 姓名：孟欣摘要：是广泛应用于旋转机械装置中的基本结构元件，圆盘在高速旋转状态下会表现出与低速或非旋转状态下迥异的力学性能。
本文简要介绍了有限元法的基本思想、模态分析基本理论以及ANSYS模态分析的步骤。
利用ANSYS对旋转圆盘进行模态分析，得到相应的分析结果，为进一步研究提供了依据。
关键字：有限元法；旋转圆盘；ansys;模态分析一•引言1 .有限元法概述有限元法是当今解决工程问题和数学物理问题中应用最广泛的数值计算方法，由于它具有对复杂几何构形的适应性，对各种物理问题的可应用性，建立在严格理论上的可靠性和适合计算机实现的高效性等特点，受到数学界和工程界的高度重视，现在已经发展成为CAD 和CAM的重要组成部分。
有限元法的基本思想是：把一个连续的结构化分成有限多个离散结构彼此只在有限个节点处相互连接的、有限大小的单元组合体来研究，作为真实结构的近似力学模型。
以后所有的分析计算就在这个离散的结构上进行。
有限元法之所以能够求解结构任意复杂的问题，并且计算结果可靠、精度高，其中原因之一在于它具有丰富的单元库，能够适应于各种结构的简化，从而能够非常方便地用有限元模型来描述分析对象。
2. ANSYS模态分析ANSYS软件是一个融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件，拥有丰富和完善的单元库、材料模型库和求解器，保证了它能高效地求解各类结构问题，其良好的图形界面和程序结构，交互式的前后处理和图形软件，大大地减少了用户在创建模型、有限元求解以及结果分析和评价中的工作量。
ANSYS环境下的模态分析是一个线性分析。
模态分析用于确定设计中的结构或机器部件的振动特性，它是承受动态载荷结构设计中的重要参数，为进一步改进结构设计和深入研究提供理论依据。
ANSYS-网格划分方法总结
(1) 网格划分定义:实体模型是无法直接用来进行有限元计算得,故需对它进行网格划分以生成有限元模型.有限元模型是实际结构和物质的数学表示方法。
在ANSYS中，可以用单元来对实体模型进行划分，以产生有限元模型,这个过程称作实体模型的网格化.本质上对实体模型进行网格划分也就是用一个个单元将实体模型划分成众多子区域.这些子区域(单元），是有属性的,也就是前面设置的单元属性.另外也可以直接利用单元和节点生成有限元模型.实体模型进行网格划分就是用一个个单元将实体模型划分成众多子区域（单元）。
(2）为什么我选用plane55这个四边形单元后，仍可以把实体模型划分成三角形区域集合？？？答案：ansys为面模型的划分只提供三角形单元和四边形单元，为体单元只提供四面体单元和六面体单元。
不管你选择的单元是多少个节点,只要是2D单元，肯定构成一个四边形或者是三角形，绝对没有五、六边形等特殊形状.网格划分也就是用所选单元将实体模型划分成众多三角形单元和四边形子区域。
见下面的plane77/78/55都是节点数目大于4的,但都是通过各种插值或者是合并的方式形成一个四边形或者三角形。
所以不管你选择什么单元，只要是对面的划分，meshtool上的划分类型设置就只有tri和quad两种选择.如果这个单元只构成三角形，例如plane35，则无论你在meshtool上划分设置时tri还是quad，划分出的结果都是三角形。
所以在选用plane55单元，而划分的是采用tri划分时,就会把两个点合并为一个点。
如上图的plane55，下面是plane单元的节点组成，可见每一个单元上都有两个节点标号相同，表明两个节点是重合的..同样在采用plane77 单元，进行tri划分时，会有三个节点重合。
这里不再一一列出。
(3)如何使用在线帮助：点击对话框中的help，例如你想了解plane35的相关属性，你可以点击上右图中的help，亦可以，点击help->help topic弹出下面的对话康,点击索引按钮，输入你想查询的关键词.(4）对于矩形的网格划分方法整理：当圆柱体具有圆周对称性时，可以使用plane 55 (是一个2D，4节点的平面四边形单元，自由度是温度)单元作为有限元单元，设置为轴对称性（Axisymmetric）。
基于ANSYS的自行车车架结构有限元分析
基于ANSYS的自行车车架结构有限元分析自行车车架是连接自行车各个部件的重要结构，其设计优化对于提高整车性能和骑行舒适度至关重要。
有限元分析是一种常用的工程分析方法，可以用来评估自行车车架的结构强度、刚度和耐久性等特性。
在ANSYS软件中进行自行车车架有限元分析可以帮助设计师更好地理解和改进车架的设计。
首先，进行自行车车架有限元分析的第一步是建立几何模型。
可以使用ANSYS中的建模工具来创建车架的三维几何模型。
在建模过程中，需要考虑车架各个部件的几何形状、连接方式和材料参数等。
接下来，需要为车架模型分配材料属性。
车架材料的选择对于整体结构的强度和刚度具有重要影响。
可以利用ANSYS中的材料库来选择合适的材料，并为车架的不同部件分配相应的材料属性。
然后，需要进行约束和加载设置。
在真实的使用条件下，车架会受到各种力的作用，如骑行时的重力、路面不平和操控力等。
在有限元分析中，应根据实际工况和设计要求来设置适当的约束和加载。
例如，在车架的连接点设置约束，模拟骑行时的力加载。
随后，进行网格划分和网格质量检查。
网格划分是将车架模型离散化为有限元网格的过程。
在ANSYS中，可以使用自动划网工具或手动划网。
划分好网格后，还需要进行网格质量的检查和优化，以确保计算结果的准确性和可靠性。
然后，进行有限元分析求解。
有限元分析是通过将车架模型离散化为多个有限元单元，并根据材料特性、加载条件和边界条件来计算结构的应力、变形和刚度等参数。
在ANSYS中，可以选择不同的分析类型和求解器来进行分析。
根据需要，可以进行静力学、动力学、热力学和疲劳分析等。
最后，进行结果评估和优化。
通过有限元分析，可以得到车架在各个部件的应力分布图、变形图和刚度分析结果。
根据这些结果，可以评估车架的结构强度和刚度，并进行优化设计。
例如，可以优化车架的几何形状、材料选用和连接方式，以提高车架的性能。
总结起来，基于ANSYS的自行车车架结构有限元分析是一种重要的工程分析方法，可以帮助设计师评估和改进车架的设计。
基于ANSYS workbench的汽车传动轴有限元分析和优化设计
基于ANSYS workbench的汽车传动轴有限元分析和优化设计使用ANSYS Workbench进行汽车传动轴的有限元分析和优化设计是一种常见的方法。
以下是基于ANSYS Workbench的汽车传动轴有限元分析和优化设计的一般步骤：1.创建几何模型：使用CAD软件创建传动轴的几何模型，并将其导入到ANSYS Workbench中。
确保几何模型准确、完整，并符合设计要求。
2.网格划分：对传动轴几何模型进行网格划分，将其划分为离散的单元。
选择合适的网格划分方法和单元类型，以确保模型的准确性和计算效率。
3.材料属性定义：定义传动轴所使用的材料的力学性质，如弹性模量、泊松比、密度等。
确保选择适当的材料模型，以准确模拟材料的行为。
4.载荷和约束定义：定义施加在传动轴上的载荷，如扭矩、轴向力等。
同时，定义约束条件，如固定轴承端点、自由转动等。
5.设置分析类型和求解器：根据实际情况选择适当的分析类型，如静态、动态、模态等。
配置求解器设置，选择合适的求解器类型和参数。
6.进行有限元分析：运行有限元分析，计算传动轴的应力、变形和振动等。
根据分析结果，评估传动轴的性能和强度。
7.优化设计：根据有限元分析的结果，对传动轴的结构进行优化设计。
通过调整传动轴的几何形状、材料或其他参数，以提高其性能。
8.重新进行有限元分析：对优化后的设计进行再次有限元分析，以验证优化结果。
如果需要，可以多次进行重复优化和分析的步骤。
9.结果评估和优化验证：评估优化结果的有效性，并验证传动轴在实际工况下的性能。
根据需求进行修正和改进。
请注意，基于ANSYS Workbench的有限元分析和优化设计需要一定的专业知识和技能。
ANSYS网格划分原则
ANSYS有限元网格划分的基本原则默认分类 2009-05-20 13:56:46 阅读508 评论0 字号：大中小订阅1 引言ANSYS有限元网格划分是进行数值模拟分析至关重要的一步，它直接影响着后续数值计算分析结果的精确性。
网格划分涉及单元的形状及其拓扑类型、单元类型、网格生成器的选择、网格的密度、单元的编号以及几何体素。
从几何表达上讲，梁和杆是相同的，从物理和数值求解上讲则是有区别的。
同理，平面应力和平面应变情况设计的单元求解方程也不相同。
在有限元数值求解中，单元的等效节点力、刚度矩阵、质量矩阵等均用数值积分生成，连续体单元以及壳、板、梁单元的面内均采用高斯（Gauss）积分，而壳、板、梁单元的厚度方向采用辛普生（Simpson）积分。
辛普生积分点的间隔是一定的，沿厚度分成奇数积分点。
由于不同单元的刚度矩阵不同，采用数值积分的求解方式不同，因此实际应用中，一定要采用合理的单元来模拟求解。
2 ANSYS网格划分的指导思想ANSYS网格划分的指导思想是首先进行总体模型规划，包括物理模型的构造、单元类型的选择、网格密度的确定等多方面的内容。
在网格划分和初步求解时，做到先简单后复杂，先粗后精，2D单元和3D单元合理搭配使用。
为提高求解的效率要充分利用重复与对称等特征，由于工程结构一般具有重复对称或轴对称、镜象对称等特点，采用子结构或对称模型可以提高求解的效率和精度。
利用轴对称或子结构时要注意场合，如在进行模态分析、屈曲分析整体求解时，则应采用整体模型，同时选择合理的起点并设置合理的坐标系，可以提高求解的精度和效率，例如，轴对称场合多采用柱坐标系。
有限元分析的精度和效率与单元的密度和几何形状有着密切的关系，按照相应的误差准则和网格疏密程度，避免网格的畸形。
在网格重划分过程中常采用曲率控制、单元尺寸与数量控制、穿透控制等控制准则。
在选用单元时要注意剪力自锁、沙漏和网格扭曲、不可压缩材料的体积自锁等问题ANSYS软件平台提供了网格映射划分和自由适应划分的策略。
基于ANSYS的车架有限元分析报告
基于ANSYS的车架有限元分析报告一、引言车架是汽车的重要组成部分之一，它承载着车身、引擎等重要部件，并且需要具备良好的强度和刚度特性。
为了确保车架设计的合理性和安全性，有限元分析方法被广泛应用于车架的设计和优化过程中。
本报告通过使用ANSYS软件对车型的车架进行有限元分析，旨在揭示其结构的力学性能，并提出相应的优化建议。
二、建模与网格划分首先，根据实际情况对车架进行几何建模，包括车架材料的选择、主要结构的划分等。
然后，采用ANSYS软件对车架进行网格划分，以保证有限元分析的准确性和计算效率。
在划分网格时，应根据不同结构部位的重要程度和应力集中程度进行细致划分，以获得较为准确的应力分布。
三、材料属性设置车架材料的力学性能参数对有限元分析结果具有重要影响。
在本次分析中，我们选取了一种常用的高强度钢材料作为车架的材料，并设置相应的材料属性。
这些属性包括弹性模量、泊松比、密度等参数。
要注意的是，这些参数需要结合实际情况和材料测试数据进行设置，以确保分析结果的准确性。
四、约束条件设置在有限元分析中，约束条件的设置对于分析结果的准确性至关重要。
在车架分析中，我们通常可以假设一些约束条件，比如悬挂点的约束、底盘支撑点的固定等。
这些约束条件可以对车架进行限制，并模拟实际使用中的约束情况。
五、载荷设置在有限元分析中，合理地设置载荷条件对于车架分析的准确性和可靠性也非常重要。
可以根据实际情况对不同工况下的载荷进行设置，比如车辆加速、制动、转弯等。
这些载荷会对车架产生不同的应力和变形，从而可以评估车架在不同工况下的强度和刚度特性。
六、分析结果与讨论通过ANSYS的有限元分析，我们可以获得车架在不同工况下的应力分布、变形情况等。
根据实际情况，可以评估车架结构的强度和刚度，并分析其受力情况和问题所在。
在本次分析中，我们得出了车架各个关键部位的最大应力和变形情况，并进一步进行了分析和讨论。
根据分析结果，我们可以找出车架结构中的问题，并提出相应的优化建议，比如增加固定支撑处的材料厚度、调整关键连接点的设计等。
ansys有限元网格划分技巧与基本原理
一、前言有限元网格划分是进行有限元数值模拟分析至关重要的一步，它直接影响着后续数值汁算分析结果的精确性。
网格划分涉及单元的形状及英拓扑类型、单元类型、网格生成器的选择、网格的密度、单元的编号以及几何体素。
从几何表达上讲，梁和杆是相同的，从物理和数值求解上讲则是有区别的。
同理，平而应力和平面应变情况设计的单元求解方程也不相同。
在有限元数值求解中，单元的等效节点力、刚度矩阵、质量矩阵等均用数值积分生成，连续体单元以及壳、板、梁单元的而内均采用高斯（Gauss）积分，而壳、板、梁单元的厚度方向采用辛普生（Simpson）积分。
辛普生积分点的间隔是一泄的，沿厚度分成奇数积分点。
由于不同单元的刚度矩阵不同，采用数值积分的求解方式不同，因此实际应用中，一定要采用合理的单元来模拟求解。
CAD软件中流行的实体建模包括基于特征的参数化建模和空间自由曲而混合造型两种方法。
Pro/E和SoildWorks是特征参数化造型的代表，而CATIA与Unigraphics等则将特征参数化和空间自由曲面混合造型有机的结合起来。
现有CAD软件对表而形态的表示法已经大大超过了CAE 软件，因此，在将CAD实体模型导入CAE软件的过程中，必须将CAD 模型中苴他表示法的表面形态转换到CAE软件的表示法上，转换精度的髙低取决于接口程序的好坏。
在转换过程中，程序需要解决好几何图形（曲线与曲而的空间位苣）和拓扑关系（各图形数据的逻借关系）两个关键问题。
英中几何图形的传递相对容易实现，而图形间的拓扑关系容易岀现传递失败的情况。
数据传递而临的一个重大挑战是，将导入CAE程序的CAD模型改造成适合有限元分析的网格模型。
在很多情况下，导入CAE程序的模型可能包含许多设计细节，如细小的孔、狭窄的槽，甚至是建模过程中形成的小曲而等。
这些细肖往往不是基于结构的考虑，保留这些细肖，单元数量势必增加，甚至会掩盖问题的主要矛盾，对分析结果造成负而影响。
CAD模型的“完整性”问题是困扰网格剖分的障碍之一。
有限元计算与强度分析-(二)几何建模及网格划分
1.2 ANSYS Workbench建模技术
1.2.10 激活新平面
• New Sketch :在激活平面上新建草图。 • 新草图放在树形目录中，且在相关平面的下方。 • 通过树形目录或下拉列表操作草图（激活）。 • 注意：下拉列表仅显示以当前激活平面为参照的草图（示例如下）。
激活XY平面
下拉列表中仅显示XY平面内 的草图
关注于一个点
“Sphere of Influence” (红色 显示) 已经定义。球体内所关 注实体的单元大小是给定的平 均单元大小。
关注于两个面
1.4 划分网格
1.4.2.2 局部网格控制
刷新单元)。 • 需要更新:数据一改变单元的输出也要相应的更新。 • 最新的。 • 发生输入变动: 单元是局部时新的，但上行数据发生变
化也可能导致其发生改变。
1.2 ANSYS Workbench建模技术
1.2.1 DesignModeler概述 – DesignModeler (DM) 是ANSYS Workbench的一个组成， 类似CAD的建模器，具有参数建模能力:
1.1.1启动Workbench
• 两种方式启动Workbench:
– 从windows开始菜单启动:
– 从其支持的CAD系统中启动
1.1 ANSYS Workbench概述
1.1.2Workbench的图形用户界面
• Workbench 的图形用户界面主要分成工具箱和项目概图 两部分:
工具箱
项目概图
1.4 划分网格
1.4.2.1 网格划分方法
• Sweep（扫掠划分）：
– 扫掠划分单元（六面体，也可能是楔形体），否则就是四面体。 – 在mesh上点击鼠标右键选择Show Sweepable Bodies。 – Type ：扫掠方向上的划分数目或单元大小。 – Sweep Bias Type： 扫掠方向上的间隔比例 – Src/Trg Selection：
ANSYS-Workbench-网格划分PPT课件
• ASF选项如下图所示:
2021
确定全局网格的设置
• 对于Relevance和Relevance Center选项： a. Relevance：网格相关度，数值从-100至+100，代表网格的由疏到密。 b. Relevance Center:代表网格Coarse(稀疏)、Medium(中等)、Fine(细
置等。 c. 主要适用于比较好即较“干净”的几何体 d. 同一几何体上可以有不同的网格类型，如扫掠法产生的网格
2021
四面体网格
2. 基于ICEM CFD Tetra法的四面体网格有以下特点： a. 划分网格时依次从几何的体、面、边顺序划分网格 b. 主要适用于比较“烂”即比较“脏”的几何体 c. 几何体上的面积边界等的影响往往可能被忽略，即粗糙的网格可能
• 设置合适的全局网格参数可以减小后面具体网格参数的设置工作量， 对于结构场，其详细栏见上个PPT的mechanical，下面以结构分析为 例对其展开描述。Mechanical中的尺寸函数（sizing）下参数项是高 级尺寸函数（advanced sizing function,简称ASF）,这主要是控制 曲线、面在曲率较大的地方的网格。具体选项有：
忽略几何体表面细节
2021
扫掠型网格
• 这种网格划分方法主要是产生六面体网格或者棱柱形网格。但要注意 被划分体必须是可扫掠（规则几何体）的，且有单一的原面和单一的 目标面。
扫掠型 2021
自动划分法
• 自动划分法（automatic method）
自动划分实际就是在四面体与扫掠型划分之间自动切换，这取决于被划
分的几何体能否被扫掠。具体的说当几何体不规则（即不能被扫掠）
ANSYS网格划分总结大全
有限元分析中的网格划分好坏直接关系到模型计算的准确性.本文简述了网格划分应用的基本理论，并以ANSYS限元分析中的网格划分为实例对象，详细讲述了网格划分基本理论及其在工程中的实际应用,具有一定的指导意义。
1 引言ANSYS有限元网格划分是进行数值模拟分析至关重要的一步，它直接影响着后续数值计算分析结果的精确性。
网格划分涉及单元的形状及其拓扑类型、单元类型、网格生成器的选择、网格的密度、单元的编号以及几何体素.从几何表达上讲,梁和杆是相同的，从物理和数值求解上讲则是有区别的.同理，平面应力和平面应变情况设计的单元求解方程也不相同。
在有限元数值求解中，单元的等效节点力、刚度矩阵、质量矩阵等均用数值积分生成,连续体单元以及壳、板、梁单元的面内均采用高斯（Gauss）积分，而壳、板、梁单元的厚度方向采用辛普生（Simpson）积分.辛普生积分点的间隔是一定的，沿厚度分成奇数积分点.由于不同单元的刚度矩阵不同,采用数值积分的求解方式不同，因此实际应用中,一定要采用合理的单元来模拟求解。
2 ANSYS网格划分的指导思想ANSYS网格划分的指导思想是首先进行总体模型规划，包括物理模型的构造、单元类型的选择、网格密度的确定等多方面的内容。
在网格划分和初步求解时，做到先简单后复杂，先粗后精，2D单元和3D单元合理搭配使用。
为提高求解的效率要充分利用重复与对称等特征，由于工程结构一般具有重复对称或轴对称、镜象对称等特点，采用子结构或对称模型可以提高求解的效率和精度。
利用轴对称或子结构时要注意场合，如在进行模态分析、屈曲分析整体求解时，则应采用整体模型，同时选择合理的起点并设置合理的坐标系，可以提高求解的精度和效率，例如，轴对称场合多采用柱坐标系。
有限元分析的精度和效率与单元的密度和几何形状有着密切的关系，按照相应的误差准则和网格疏密程度，避免网格的畸形。
在网格重划分过程中常采用曲率控制、单元尺寸与数量控制、穿透控制等控制准则.在选用单元时要注意剪力自锁、沙漏和网格扭曲、不可压缩材料的体积自锁等问题ANSYS软件平台提供了网格映射划分和自由适应划分的策略。
基于ANSYS的有限元网格划分方法
的， 可先在原始面上生成 壳 （ 或 ＭＥＳＨ２００） 单 元 形
图４ 轴承座扫掠网格划分
式的面网格， 然后在生成体的同时自动形成三维实体
网格； 如果复杂实体模型已经生成， 则可用人工或全自
动扫掠网格划分（ ＶＳＷＥＥＰ 命令） 功能来划分网格。采
用扫掠方式形成网格是一种非常好的方式， 对于复杂
实体模型， 经过一些简单适当的切分处理， 就可以自动
化成适合于自由划分形式的单元， 此时， 在该区域与已
进行扫掠或映射网格划分的区域的交界面上， 会自动
图５ 切分实体结果图
图６ 混合网格划分实体结果图
形成金字塔过渡单元。下图为用自由网格划分和映射
网格划分混合使用来划分轮模型的例子。首先要将模
型用工作平面划分为五个用不同颜色标示的实体 （ 图
５） 。然后在将外围的四个实体用自由网格来划分， 中间 的实体用映射网格划分（ 图 ６） 。 ３ 结束语
设 置 网 格 的 大 小 （ ＡＥ－
ＳＩＺＥ、ＬＥＳＩＺＥ、ＫＥＳＩＺＥ、Ｅ－
ＳＩＺＥ 等 系 列 命 令 ） 并 控 制
疏密分布以及选择分网算
法等 （ ＭＯＰＴ 命令） 。图 ２ 为打开智能网格划分的自 由网格划分的轴承座。
图２ 轴承座智能网格下 的自由网格划分
２．２ 映射网格划分
映射网格划分是对单元形状有限制， 而且必须满足
特定的规则。映射网格只包含四边形或三角形单元， 体
单元只包含六面体单元。映射网格具有规则的形状， 明
显成排的单元。在 ＡＮＳＹＳ 中， 为了达到映射网格划分的
这些要求， 可将四边以上的多边形， 用 ＬＣＣＡＴ 命令将某
些边联成一条边， 这样对于网格划分而言， 仍然是三角
基于ANSYS软件的有限元法网格划分技术浅析
关键 词 ：Ｎ有 限 单 元 法 分 析 软 件 ， 以进 行 结 ＮＹ 可
构线性分析和热分析 ， 以及对流体 、 电力 、 电磁场及碰撞等领域 的分析 。 广泛应用于机 械 、 电机 、 土木 、 电子及航空等领域。它将 有限元分析 、 计算机图形学和优化技术相结合 ， 已成为解决现代 工 程学 问题 的有 力 工具 。 随着数值分析方法 的逐步完善和计算机运算速度 的飞速发 展， 整个计算 系统用于求解运算 的时间越来越少 ， 而数据准备 和 运算结果 的表现问题却 日益突 出。划分网格是建立有 限元模 型 的一个重要环节 ，也是利用 Ａ Ｓ Ｓ软件进行各种分析的基础 ， ＮＹ 它要求考虑的问题较 多， 需要 的工作量大 ， 对不 同的模型对象所 采 用 的方 法 也 不 一样 。重 要 的 是 网 格划 分 的 准确 度 和 精 度 对 后 处 理及 分 析 结 果将 产 生 直 接 影 响 。 因此 ， 有 限元 网格 划分 的技 对 术研究成为必要 。本文结合工程实例， 就如何合理地进行 网格划 分 作一 浅 析 。 ２ 有 限 单 元 法 的基 本 思 想 有 限单元法 是处 理复杂工程 问题 的一种数 值计算方法 ， 它 将 一个 形状 复杂的连续体分解成 为有 限个 形状 简单 的单元 ， 通 过 离 散 化 ， 求 解 连 续 体 应 力 、 变 、 度 等 问 题 转 换 为 求 解 有 把 应 温 限个 单 元 的 问题 。在 工 程 或 物 理 问题 的数 学 模 型 （ 本 变 量 、 基 基 本方程 、 求解域和边界条件 ） 确定 以后 ， 限元法作 为对其进行 有 分析 的数值计算方法 的基本思想可简单概括为如下 ３ ： 点 ２１ 一个表示结构或连续体 的求解 域离散为若 干个子域 ．将 （ 单元 ）并通过他们边界上的节点相互 连接为一个组合体。 ， ２２ ．用每个单 元内所假设的近似 函数来分 片表 示全求解 域 内待 求 解 的未 知 场 变 量 。 而每 个 单 元 内的 近 似 函 数 由未 知 场 函 数（ 或其导数 ） 在单元各个节点上 的数值和与其对应的插值函数 来 表 达 。 由于 在 联 结 相邻 单 元 的节 点 上 ，场 函 数 具 有 相 同 的 数 值， 因而 将 它们 作 为数 值 求 解 的 基本 未 知量 。这 样 一 来 ， 解 原 求 待求场函数 的无穷多 自由度 问题转换为求解场函数节点值的有 限 自由度 问 题 。 ２３通过和原 问题数学模 型（ ． 例如基本方程 、 边界条件等 ） 等 效的变分原理或加权余量法 ， 建立求解基本未知量（ 场函数节 点
ANSYS Workbench中网格化分和材料参数对相关有限元法分析结果的影响
2 粗糙网格
491.16 8.5271 8.4991 1511.4 0.83534
3 减小弹性模量
482.15 17.044 16.988 1719.9 0.86318
4 减小泊松比
513.54 8.525
8.497 1532.9 0.81042
5 提高 s-n 曲线寿命
482.15 8.5218 8.4938 3439.8 1.1805
下图为结构钢的默认参数： 弹性模量为 2e+11Pa，泊松比为 0.3，除 Isotropic Elasticity 和 Alternating Stress Mean Stress 之外，其他的材料属性均不设置。
下图为网格划分，划分为六面体，尺寸为 5mm，节点 227283，单元 53737。
下图为本次 CAE 分析的模型，如有需要可以发邮件。
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下图为结构钢的默认参数： 弹性模量为 2e+11Pa，泊松比为 0.3。
下图为网格划分，划分为六面体，尺寸为 5mm，节点 227283，单元 53737。 约束：一端约束 6 个自由度。
加载：另一端加载时间载荷，Y 方向：1S：80000N, 2S：-80000N。 结果如下表所示：
下图为结构钢的默认参数： 弹性模量为 2e+11Pa，泊松比为 0.3。
下图为网格划分，划分为六面体，尺寸为 5mm，节点 227283，单元 53737。
约束：一端约束 6 个自由度。 加载：另一端加载时间载荷，Y 方向：1S：80000N,2S-80000N。
结果如下表所示
1S 时的应力，最大 482.15MPa
下图为结构钢的默认参数: 弹性模量为 2e+11Pa，泊松比为 0.15
ANSYS网格划分详细介绍
ANSYS网格划分详细介绍ANSYS网格划分详细介绍众所周知，对于有限元分析来说，网格划分是其中最关键的一个步骤，网格划分的好坏直接影响到解算的精度和速度。
在ANSYS中，大家知道，网格划分有三个步骤：定义单元属性（包括实常数）、在几何模型上定义网格属性、划分网格。
在这里，我们仅对网格划分这个步骤所涉及到的一些问题，尤其是与复杂模型相关的一些问题作简要阐述。
一、自由网格划分自由网格划分是自动化程度最高的网格划分技术之一，它在面上（平面、曲面）可以自动生成三角形或四边形网格，在体上自动生成四面体网格。
通常情况下，可利用ANSYS 的智能尺寸控制技术（SMARTSIZE命令）来自动控制网格的大小和疏密分布，也可进行人工设置网格的大小（AESIZE、LESIZE、KESIZE、ESIZE等系列命令）并控制疏密分布以及选择分网算法等（MOPT命令）。
对于复杂几何模型而言，这种分网方法省时省力，但缺点是单元数量通常会很大，计算效率降低。
同时，由于这种方法对于三维复杂模型只能生成四面体单元，为了获得较好的计算精度，建议采用二次四面体单元（92号单元）。
如果选用的是六面体单元，则此方法自动将六面体单元退化为阶次一致的四面体单元，因此，最好不要选用线性的六面体单元（没有中间节点，比如45号单元），因为该单元退化后为线性的四面体单元，具有过刚的刚度，计算精度较差；如果选用二次的六面体单元（比如95号单元），由于其是退化形式，节点数与其六面体原型单元一致，只是有多个节点在同一位置而已，因此，可以利用TCHG命令将模型中的退化形式的四面体单元变化为非退化的四面体单元，减少每个单元的节点数量，提高求解效率。
在有些情况下，必须要用六面体单元的退化形式来进行自由网格划分，比如，在进行混合网格划分（后面详述）时，只有用六面体单元才能形成金字塔过渡单元。
对于计算流体力学和考虑集肤效应的电磁场分析而言，自由网格划分中的层网格功能（由LESIZE命令的LAYER1和LAYER2域控制）是非常有用的。
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文章编号:1003-0794(2005)01-0038-02
基于ANSYS的有限元法网格划分浅析
杨小兰,刘极峰,陈 旋
(南京工程学院,南京210013)
摘要:为提高有限元数值的计算精度和对复杂结构力学分析的准确性,针对不同分析类型采用了不同的网格划分方法,结合实例阐述了ANSYS有限元网格划分的方法和技巧,指出了采用ANSYS有限元软件在网格划分时应注意的技术问题。
关键词:ANSYS;有限元;网格;计算精度
中图号:O241 82;TP391 7文献标识码:A
1 引言
ANSYS有限元分析程序是著名的C AE供应商美国ANSYS公司的产品,主要用于结构、热、流体和电磁四大物理场独立或耦合分析的CAE应用,功能强大,应用广泛,是一个便于学习和使用的优秀有限元分析程序。
在ANSYS得到广泛应用的同时,许多技术人员对ANSYS程序的了解和认识还不够系统全面,在工作和研究中存在许多隐患和障碍,尤为突出的是有限元网格划分技术。
本文结合工程实例,就如何合理地进行网格划分作一浅析。
2 网格划分对有限元法求解的影响
有限元法的基本思想是把复杂的形体拆分为若干个形状简单的单元,利用单元节点变量对单元内部变量进行插值来实现对总体结构的分析,将连续体进行离散化即称网格划分,离散而成的有限元集合将替代原来的弹性连续体,所有的计算分析都将在这个模型上进行。
因此,网格划分将关系到有限元分析的规模、速度和精度以及计算的成败。
实验表明:随着网格数量的增加,计算精确度逐渐提高,计算时间增加不多;但当网格数量增加到一定程度后,再继续增加网格数量,计算精确度提高甚微,而计算时间却大大增加。
在进行网格划分时,应注意网格划分的有效性和合理性。
3 网格划分的有效性和合理性
(1)根据分析数据的类型选择合理的网格划分数量
在决定网格数量时应考虑分析数据的类型。
在静力分析时,如果仅仅是计算结构的变形,网格数量可以少一些。
如果需要计算应力,则在精度要求相同的情况下取相对较多的网格。
同样在响应计算中,计算应力响应所取的网格数应比计算位移响应多。
在计算结构固有动力特性时,若仅仅是计算少数低阶模态,可以选择较少的网格。
如果计算的模态阶次较高,则应选择较多的网格。
在热分析中,结构内部的温度梯度不大,不需要大量的内部单元,可划分较少的网格。
(2)根据分析数据的分布特点选择合理的网格疏密度
在决定网格疏密度时应考虑计算数据的分布特点,在计算固有特性时,因为固有频率和振型主要取决于结构质量分布和刚度分布,采用均匀网格可使结构刚度矩阵和质量矩阵的元素不致相差很大,可减小数值计算误差。
同样,在结构温度场计算中也趋于采用均匀的网格形式。
在计算数据变化梯度较大的部位时,为了更好地反映数据变化规律,需要采用比较密集的网格,而在计算数据变化梯度较小的部位,为了减小模型规模,则应划分相对稀疏的网格,这样整个结构就表现出疏密不同的网格划分形式。
以齿轮轮齿的有限元分析模型为例,由于分析的目的是求出齿轮啮合传动过程中齿根部分的弯曲应力,因此,分析计算时并不需要对整个齿轮进行计算,可根据圣文男原理将整个区域缩小到直接参与啮合的轮齿。
虽然实际上参与啮合的齿数总大于1,但考虑到真正起作用的是单齿,通常只取一个轮齿作为分析对象,这样作可以大大节省计算机内存。
考虑到轮齿应力在齿根过渡圆角和靠近齿面处变化较大,网格可划分得密一些。
在进行疏密不同网格划分操作时可采用ANSYS提供的网格细化工具调整网格的疏密,也可采用分块建模法设置网格疏密度。
图1所示即为采用分块建模法进行网格划分。
图1(a)为内燃机中重要运动零件连杆的有限元应力分析图,由于连杆结构对称于其摆动的中间平面,其厚度方向的尺寸远小于长度方向的尺寸,且载荷沿厚度方向近似均匀分布,故可按平面应力分析处
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煤 矿 机 械 2005年第1期
理。
在工作过程中,连杆要受到最大拉载荷工况和最大压载荷工况,考虑到连杆小头是连杆强度的薄弱之处,故此处网格划分应密集一些,可以很好地反映应力变化规律,而在其他处网格可以划分得稀疏一些。
为了在连杆上得到不同的网格密度,可采用分块建模法,在建模时创建2个模型 、 ,然后将 与 进行粘接,采用粘接处理是为了保留两模型之间的分界线,以便在两模型之间进行不同密度的网格划分如图1(b)
所示。
图1 连杆受力及网格划分图
F ig .1 Connecting rod force analysis and divided m es hes picture
(3)网格的质量
网格质量是指网格几何形状的合理性。
质量好坏将影响到计算精度。
坏的网格会中止计算。
一般情况下,网格面不过分扭曲、各边或各内角相差不大、边节点位于边界等份点附近的网格质量较好。
网格形状在大多数情况下应该与所选择的单元相一致,例如使用的是Plane2单元,该单元本身是三角单元,则在划分网格时应采用三角形网格划分方式。
(4)细小结构的网格划分
对于细小结构如倒角或孔,如何进行网格划分,取决于对该结构分析的目的,必须对结构的预期行为有足够的理解以对模型应包含多少细节作出适当的决定。
如一些小的细节对分析来说不重要,就不必在模型中体现,使模型结构简化,但若小的细节可能会产生最大应力,则此处必须进行精细网格划分。
(5)对称结构的网格划分
对称结构是指分析模型的几何拓扑结构、材料分布和载荷分布同时相对于某一平面具有对称性。
此类问题在研究时,只需取结构的一半或若干分之一进行分析,以简化建模、减小计算规模,达到节约内存、缩短分析周期的目的。
在有限元分析完成后,执行对称扩展,将部分模型结果扩展到全模型以观察总体分析结果。
以止推轴承座托架的1 2模型进行建模,模型建立后可以按照数据分析的目的进行网格划分、后处理求解,然后执行对称扩展,将1 2模型结果扩展到全模型。
应当注意,在进行对称性模型的分析时,必须定义对称面的约束状态,即定义对称面上的点、线、面或节点的位移边界条件,以保证约束条件的连续性。
4 结语
ANSYS 网格划分功能十分强大,它不但具有智能网格划分、人工控制网格划分、映射、扫掠、拖拉网格划分等功能,还具有强大的网格检查及修改功能。
有效、合理地进行网格划分是获得高精度结果的保证,为此,在熟练应用该软件功能的同时,结合工程实际,不断总结掌握网格划分的方法、技巧是十分有益的。
参考文献:
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[2]使用ANSYS 7.0进行静力学分析[M].北京:北京大学出版社,2002.
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[4]谢贻权.弹性与塑性力学中的有限单元法[M].北京:机械工业出
版社,1981.
作者简介:杨小兰(1964-),女,河南新乡人,西安交通大学硕士,南京工程学院材料工程系副教授,主要从事机械学、机械制图及CAD 技术教学与研究工作,发表论文10余篇,获省机械工业科技进步一等奖1次、二等奖2次,副主编、参编正式出版教材2部.Tel:025-********,E-mail:li ujf2002@si na.c om.
收稿日期:2004-09-10
Analysis of ANSYS Finite Element Mesh Dividing
YANG X iao -lan ,LIU Ji -feng ,CHEN Xuan
(Nanjing Institute of Technology,Nanjing 210013,China)
Abstract :For increasing the calculation accuracy and analysis accuracy of complicacy construction,the paper puts for -ward to different mesh divide methods adopt to different analysis types,e xpatiates the technique and the methods of AN -SYS finite element mesh dividing according to the concrete e xample,points out the tec hnique proble m that should notice when adoption ANSYS finite element software dividing the mesh.Key words :ANSYS;finite element;mesh;calculation accurac y
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