ANSYS单元设置与网格划分

单元设置与网格划分
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掌握要点
1.设置单元属性 2.网格划分工具的使用 3.自由划分与映射划分
2
典型分析过程

1. 前处理——创建有限元模型

1）单元属性定义（单元类型、实常数、材料属性）

2）创建或读入几何实体模型

3）为实体模型分配单元属性

4）设置网格划分属性
A1

5）划分实体模型
程序会尽可能的根据总体尺寸或 关键点尺寸的定义产生一个相匹 配的线的划分数；
20 divisions transferred by mapped mesh
(Global element size)
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体划分映射网格
说明给体划分映射网格时必须满足的四个条件
Objective
为了给一个体划分六边形单元，则必须满足四个条件： 它必须是砖形（六面体），楔形体（五面体）或四面体形； 在对面和侧边上所定义的单元划分数必须相等； 如果体是棱柱形或四面体形，在三角形面上的单元划分数必
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网格划分工具
网格划分工具是网格控制的一种快捷方式 1
1. ..... 打开网格划分工具:
2. .....
2
.....
Main Menu: Preprocessor > MeshTool
Procedure
1 单元属性分配设置
3
2 智能网格划分控制
3 单元尺寸控制
4 指定单元形状
4
5 自由网格划分或映射网格划分
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面划分映射网格（续）
描述ANSYS怎样处理线的划分.
Objective
在面的对边上指定相等的线的划
分数；
(Element size assigned to L1)
不需要在所有的线上指定划分数， 只要是采用映射网格划分，程序 会将线的划分数由一条边传递到 对边，传递所有相邻的要划分网 格的面；
Keypoints
Oh No! It’s worse than before
Lines Keypoints
Nodes
Areas
Elements
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模型修正(续)
要修正一个已经划分了网格 的模型:
1. 清除 要修正的模型的节点和 单元.
2. 删除 实体模型图元（由高阶 (a) Original meshed model 到低阶）.
、和REAL；
• 如果没有赋予单元特性， ANSYS则自动将 所有单元 赋予缺省值：MAT=1、TYPE=1 和 REAL=1 。
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单元属性(续)
1. ..... 2. ..... .....
Procedure
例如: 定义恒定的各向同性材料属性
要定义材料属性 :
Main Menu: Preprocessor >
Material Properties >
-Structural>Linear>Isotropic
材料性质
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单元属性(续)
单元类型
1. ..... 2. ..... .....
Procedure
设定单元类型:
Main Menu: Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete
5
6 执行网格划分
6
7
7 清除网格
8 细化网格Global全局设置，为有限元模型8 分配单 元属性
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网格划分 (续)
1. ..... 2. ..... .....
Procedure
要进行网格划分: Main Menu: Preprocessor > MeshTool
1. 给图元定义单元属性 (体、面等). 2. 设定网格密度控制.
(壳单元) Concrete silo
Steel hopper (壳单 元和梁单元）
厚3/8 inch 厚1/4 inch
5
单元属性(续)
• 在创建有限元模型的过程中，单元特性的赋予一般 有两种方法：
在划分单元网格前将单元特性赋予实体模型； 在划分单元网格前设置“global” 的 MAT、TYPE
须是偶数； 相对棱边上划分的单元数必须相等。
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模型修正
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模型修正
讨论模型修正.
Objective
清除网格，意味删除节点和单元. 要清除网格，必须知道节点和单元与图元的层次 关系.
I’ll try to change this line again
Elements Nodes
Volumes Areas Lines
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网格划分 (续)
对同一模型，采用不同的智能网格级别 进行网格划分时所得到的网格
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网格划分 (续)
人工调整网格控制
Objective
由于结构形状的多样性，在许多情况下，由缺省单元尺 寸或智能尺寸使产生的网格并不合适？ 例如：应力集中和奇异点的模型或者梯度变化大的部位
总体单元尺寸：根据面的边界（线）上所用单元的边
1. 选择 Add.
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单元属性(续)
单元类型
4. 选择 OK.
2. 选择单元分类. 选择单元类型.
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单元属性(续)
单元种类
常用单元的形状
.点 (质量)
. . 线(弹簧，梁，杆)
面 (薄壳, 二维实体,
..
.. ... 轴对称实体)
. .
...
线性
二次
.. . ..体..(三维实...体.)............
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面划分映射网格
说明给面划分映射网格时，必须满足的三个条件
Objective
给面划分映射网格时，下面的条件必须被满足: －此面必须由3或4条线围成 －在对边上必须有相等的单元划分数 －如果此面由3条线围成，则三条边上的单元 划分数必须相等且必须是偶 数
或者，可以用拾取一个面的3个或4个角点来进行面映射 网格划分，这种简化的映射网格划分方法将两个关键点 之间的多条线内部连接起来。
CFD 边界层及电磁分析中的 skin effects); • 网格细化 - 在制定区域细化网格 (并不清除已经划好的).
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网格划分 (续)
使用缺省设置划分网格.
Objective
如果没有对网格进行任何控制，ANSYS将使用缺省设置: • 自由网格划分，即四边形网格划分 (2-D 模型) ，其中可能
元参考号，利用该单元划分实体模型
实常数 材料属性
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单元属性(续)
介绍单元属性
• 有限元模型中的任一单元都具有特定属性:
– 单元类型 （实体单元、梁单元、壳单元等） - TYPE – 材料性质 ( Steel、aluminum、Plastic等) - MAT – 实常数 (壳单元厚度、梁单元横截面等) - REAL
注意:并不是所有的单元都需要实常数.
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单元属性(续)
实常数定义
1. ..... 选择了单元类型后，定义单元实常数:
2. .....
Main Menu: Preprocessor > Real Constants
.....
Procedure
1. 选择 Add.
选择 OK.
2. 选择要定义的实 常数是针对哪种 单元类型.
Y
R P
X
Q
O
K
Z N
I
M
J
Tetrahedron mesh
Brick mesh
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单元属性(续)
单元种类
建立三维实体模型需要作出下列选择：
– 使用四面体（Tet）单元划分网格 采用简便方法建立实体模型。 选用二次单元(Solid95)。
四面体单元网格: 679 个单元 1230 个节点
或者

6）生成有限元模型

2. 施加载荷进行求解
YZX

1）定义分析选项和求解控制

2）定义载荷及载荷步选项

3）求解 solve

3. 后处理

1）查看分析结果

2）检验结果
单元属性
Definition
单元属性是指在划分网格以前必须指定的所分 析对象的特征。
单元类型：单元类型库中选择合适单元，并设置一个单
单元种类
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单元属性(续)
主要单元类型举例
• 壳单元: – Shell (壳)单元用于薄 面板或曲面模型。
单元种类
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单元属性(续)
单元种类
主要单元类型举例
L
• （Brick/Tet)三维实体单元: – 用于那些由于几何、材料 、载荷或分析结果要求考 虑的细节等原因造成无法 采用更简单单元进行建模 的结构。
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单元属性(续)
实常数定义
4. 输入实常数.
5. 选择 OK.
6. 如果要定义另一实常 数，选择 Add 并重 复2～5步.
7. 结束实常数定义，选 择 Close.
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网格划分控制
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网格划分
划分网格四个主要步骤.
Objective
网格划分主要包括以下步骤:
1. 单元属性分配给实体模型. 2. 设定网格尺寸控制 (控制网格密度). 3. 网格划分以前保存数据库. 4. 执行网格划分.
线性
二次
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单元属性(续)
主要单元类型举例
• 线单元: – Beam(梁)单元是用于螺栓(杆) ，薄壁管件，C形截面构件， 角钢等模型。 – Spar (杆)单元是用于弹簧， 螺杆，预应力螺杆和薄膜桁架 等模型。 – Spring 单元是用于弹簧，螺 杆，或细长构件，或 通过刚 度等效替代复杂结构等模型。
包含少量三角形； • 单元尺寸由ANSYS确定 (通常是比较合理的)； • 单元属性为：单元类型为1,材料为1,实常数为1。
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网格划分 (续)
使用智能网格划分
Objective
智能网格（Smart Sizing） 创建自由网格划分的初始 单元尺寸
在进行自由网格划分时， 建议采用智能网格
激活智能网格: Main Menu: Preprocessor > MeshTool 打开智能网格，然后移动滚动条到所期望的 值，级别越高说明网格越粗。
创建 新的实体模型，代替旧模 型.
4. 对新的实体模型划分网格.
(b) Mesh cleared
(c) SoliFra Baidu bibliotek model modified
(d) Revised remeshed model
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模型修正(续)
1. ..... 2. ..... .....
Procedure
要清除网格: Main Menu: Preprocessor > MeshTool
Choose Clear.
出现拾取框后，在图形窗口中拾取要清除的图 元. 并选择 OK 或 Apply执行.
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知识回顾 Knowledge Review
放映结束 感谢各位的批评指导！
谢 谢！
让我们共同进步
保存 DB, 然后执行网格划分.
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网格划分 (续)
Objective
单元尺寸.
ANSYS网格划分中有许多不同的单元尺寸控制方式:
• “Smart Sizing”-智能网格; • 总体（“Global”） 单元尺寸; • 指定的线/面上的单元分割数及间距控制; • 层网格划分 - 在壁面附近划分较密的的网格 (适于模拟
2 种材料: MAT 1 = concrete MAT 2 = steel
2 种单元类型: TYPE 1 = shells TYPE 2 = beams
2 种实常数: REAL 1 = 3/8 inch shell thickness REAL 2 = 1/4 inch shell thickness
长或每条线上划分的单元数进行控制；
指定局部线/面上的单元划分数； 网格细化
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自由网格与映射网格
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自由网格与映射网格
映射网格和自由网格的比较
Objective
自由网格 • 对单元的形状没有限制
映射网格 • 受映射网格模式及其单元形状限制 • 通常单元排列整齐 • 几何模型应由规则的面或体构成
– 使用块（Brick)单元划分单元网格
选用块单元网格建立实体模型
通常需要花费更多时间和精力:
划分子区域 连接处理 延伸
块单元网格: 125 个单元 216 个节点
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单元属性(续)
实常数
实常数是针对某一单元的几何特征, 例如:
Definition
• 梁单元的横截面积. • 壳单元的厚度.