网格划分

INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
建立有限元模型 — 网格划分方式
• 有三种主要的网格划分方法： • 自由网格
– 无单元形状限制。 – 网格不遵循任何模式。 – 适用于复杂模式的面和体。
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• 映射网格
– 面单元限制为四边形，体单元限制为 六面体 (方块)。 – 通常有规则的形状，单元明显成行。 – 仅适用于规则的面和体，如矩形和方 块。
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建立有限元模型 —网格密度控制
总体单元尺寸 • 允许为整个模型指定最大单元边长（或每条线 的份数）：
– ESIZE,SIZE – 或 Main Menu > Preprocessor > Meshing > MeshTool; then select “Size Controls”, “Global” ,and [Set] – 或 Main Menu > Preprocessor > Meshing > Size Cntrls > ManualSize > Global > Size
主要内容
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• 本章目的是讨论单元网格属性及 ANSYS中各种建立网格的方法， • ANSYS中不用实体模型求解，而 是用有限元模型求解。 • 定义单元属性
– 单元类型 – 实常数和截面特性 – 材料特性
建立几何模型
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前 处 理
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建立有限元模型 — 网格划分方式
• 生成自由网格 • 自由网格是面和体划分的缺 省设置。 • 生成自由网格比较容易：
– 导出 MeshTool ，将划分方式设 置为自由划分。 – 推荐用智能网格激活后指定一个 尺寸级别进行自由网格划分，存 储数据库。 – 然后按 Mesh 按钮划分网格。
• 可以指定边长比例 — 最后一个分割和 第一个分割的比率，使网格数偏向中间 或一边。
建立有限元模型 —网格密度控制
面尺寸 • 在面的内部控制单元尺寸：
– Main Menu > Preprocessor > Meshing > MeshTool; then select ―Size Controls‖, ―Areas‖, and [Set] – 或使用 AESIZE 命令 – 或 Main Menu > Preprocessor > Meshing > Size Cntrls > ManualSize > Areas
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• 可单独使用或与智能网格划分联合使 用。
– 单独用 ESIZE (关闭SmartSizing ) ，将 采用相同的单元尺寸对体（或面）进行 网格划分。 – 在智能网格划分打开时，ESIZE 充当 引导，但为适应线的曲率或几何近似， 指定的尺寸可能无效。
– 在拾取器上按下[Pick All] I表示 拾取全部实体
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建立有限元模型 — 生成网格和改变网格
• 如果划分的网格不满意，可以通过以下步 骤重新划分网格： 1. 清除网格。
• Clear操作是mesh的逆操作: 该操作删除节 点和单元 • 在MeshTool上按 [Clear] 按钮或用命令 CLEAR, ACLEAR, 等。
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建立有限元模型 —网格密度控制
• 使用 SmartSize 不同等级 分别进行四面体网格划分 的例子，如图所示。 • 高级的 SmartSize 控制， 如网格扩展和过度系数用 SMRT 命令 或 Main Menu > Preprocessor > Meshing > Size Cntrls > SmartSize > Adv Opts • 可以用 MeshTool或 smrt,off命令关闭智能网格
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建立有限元模型 —网格密度控制
关键点尺寸 • 在关键点处控制单元尺寸：
– Main Menu > Preprocessor > Meshing > MeshTool; then select ―Size Controls, ―Keypt‖, and [Set] – 或使用KESIZEc命令 – 或 Main Menu > Preprocessor > Meshing > Size Cntrls > ManualSize > Keypoints
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(如果使用 MeshTool，可以跳过这一步： 程序在执行第三步时，提示是否清除 网格）。 2. 指定新的或不同的网格控制。 3. 重新划分网格。
建立有限元模型 — 生成网格和改变网格
• 另一个网格划分选项，是
在指定的区域细化网格。
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缺省尺寸 • 如果不指定任何控制，ANSYS 将用缺省尺寸， 它将根据单元阶次指定线的最小和最大份数，高 宽比等确定。 • 可以用 DESIZE 或 Main Menu > Preprocessor > Meshing > Size Cntrls > ManualSize > Global > Other
– – – – 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。 对三角形或四面体单元分割数必须为偶数。
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建立有限元模型 — 网格划分方式
对四边形或六面体，允许采用不等的分割数，如下边 的例子所示，但分割数必须满足一定的关系式（见下 页）。
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建立有限元模型 — 生成网格和改变网格
• 网格工具MeshTool
– – – – 分配单元属性 网格密度控制 生成和改变网格 网格划分方式
• 自由网格、映射网格， 扫掠网格 • 网格拖拉 • 过渡单元
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建立有限元模型 —网格密度控制
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• ANSYS 提供了多种控制网格密度的工具，既 可以总体控制也可以局部控制： – 总体控制
• 智能网格划分 • 总体单元尺寸 • 缺省尺寸
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– 局部控制
• 关键点控制 • 线尺寸 • 面尺寸
• 扫掠网格
– 体在扫描方向的拓扑结构必须一致。 例如 ：穿孔的块体 – 源面和目标面必须是单个面，而不允 许是连接面
建立有限元模型 — 网格划分方式
自由网格 + 易于生成，不用将复杂形状的体 分解为规则形状的体。 – 体单元包含四面体单元，致使单 元数量较多。 – 仅高阶（10-节点) 四面体单元较 好，因此自由度数目可能很多。 扫掠网格 + 易于生成块体单元、棱柱体单元 组合的体网格。 + 对体进行四面体网格划分时，选 项不是“可扫掠的”，则自动生 成过渡的金字塔形网格。 – 对几何形状要求较高，对非拉伸 体和非旋转体不能用扫掠网格划 分 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， 因此自由度数目较少。 – 面和体必须形状规则，划分网格 必须满足一定的规则。 – 尤其对形状复杂的体，映射网格 很难实现。
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– Main Menu > Preprocessor > Meshing > MeshTool; then select ―Size Controls‖, ―Lines‖, and [Set] – 或使用 LESIZE 命令 – 或Main Menu > Preprocessor > Meshing > Size Cntrls > ManualSize> Lines
设定属性（单元类 型，材料属性，实 常数，截面属性„）
亦可直接 建立有限 元模型。 （直接建 立单元和 节点）
网格划分（离散）
• 网格工具MeshTool
– – – – 分配单元属性 网格密度控制 生成和改变网格 网格划分方式
• 自由网格、映射网格，扫掠网格 • 网格拖拉 • 过渡单元
施加载荷
求 解 后 处 理
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INTRODUБайду номын сангаасTION TO ANSYS 11.0
建立有限元模型 —网格密度控制
• 网格密度
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– 有限单元法的基本原则是：单元数（网格密 度）越多，所得的解越逼近真实值。 – 然而，随单元数目增加，求解时间和所需计 算机资源急剧增加。 – 有限元分析的目标，决定下边的滑键应该如 何移动。
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不同的面可以有不同的 AESIZE。 • 边界线仅在未指定 LESIZE 或 KESIZE时， 采用指定尺寸。 • 智能网格划分打开时，为适应线的曲率或几 何近似，指定的尺寸可能无效。
建立有限元模型 —网格密度控制
• 网格工具MeshTool
– 对所有面单元和四面体单 元有效。 – 最简单的方法是使用 MeshTool – 先存储数据库。 – 选择要细化的区域 — 节点，单元，关键点， 线或面 — 按 Refine 按 钮。 – 拾取要细化的实体 (如 果选择 “All Elems‖则 不需要此操作)。 – 最后选择细化的尺寸级 别，级别 1最细。
– – – – 分配单元属性 网格密度控制 生成和改变网格 网格划分方式
• 自由网格、映射网格， 扫掠网格 • 网格拖拉 • 过渡单元
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建立有限元模型 — 生成网格和改变网格
生成网格
这是网格划分的最后一步。 • 先存储数据库。 • 然后在MeshTool工具中按 [Mesh]按钮。
建立有限元模型 —网格密度控制
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智能网格划分 • 通过指定所有线上的份数决定单元尺寸，可以 考虑线的曲率，孔的逼近程度和其他特征，以 及单元阶次。 • 智能网格的缺省设置是关闭，在自由网格划分 时，建议采用智能网格划分，它对映射网格没 有影响（自由网格与映射网格将在后面讨论）。
• 按拾取框中的 [Pick All] I选择所 有实体（推荐使用）。
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– 或使用命令 VMESH,ALL 或 AMESH,ALL
建立有限元模型 — 网格划分方式
• 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。
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Yes for ―soft‖ No for ―hard‖
不同的线可以有不同的 LESIZE。 • 指定尺寸可以是“hard” 或 “soft”。
– ―Hard‖ 即使在智能网格划分打开时也将 被网格划分采用。 – “Soft‖ 在智能网格划分打开时可能无效。
对于 多载 荷步 分析
设定求解控制 求解
查看某一 时刻结果 （通用后 处理器）
查看某变 量随时间 变化的结 果（时间 后处理器）
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• 网格工具MeshTool
– – – – 分配单元属性 网格密度控制 生成和改变网格 网格划分方式
• 自由网格、映射网格， 扫掠网格 • 网格拖拉 • 过渡单元
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为了更好的控制网格，不同关键点可以用不同的 KESIZEs。 • 对应力集中区域非常有用。 • 智能网格划分时，为适应线的曲率或几何近似， 指定的尺寸可能无效。
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线尺寸 • 在线上控制尺寸：