ANSYS Workbench 模型导入与网格划分(吴淑芳)
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（2）网格疏密 对称结构尽量使用对称网格。对称结构若使用
不对称的网格可能导致错误的模态分析。
网格划分基础
2.网格划分原则
（3）单元形状及评价
网格划分基础
2.网格划分原则
（3）单元形状及评价
网格划分基础
2.网格划分原则
（4）单元阶次
• 很多单元都具有线性、二次和三次等形式，其中二次和三 次形式的单元称为高阶单元。
• 选用高阶单元可进步计算精度，由于高阶单元的曲线或曲 面边界能够更好地逼近结构的曲线和曲面边界，所以当结 构外形不规则、应力分布或变形很复杂时可以选用高阶单 元。
网格划分基础
2.网格划分原则
（2）网格疏密
• 划分疏密不同的网格主要用于应力分析(包括静应力和动 应力)，而计算固有特性时则趋于采用较均匀的钢格形式 。这是由于固有频率和振型主要取决于结构质量分布和刚 度分布，不存在类似应力集中的现象。同样，在结构温度 场计算中也趋于采用均匀网格。
网格划分基础
2.网格划分原则
• 网格划分没有定式，只能根据经验划分网格，宽广的有限元知
识和丰富的经验是保证划分良好网格的前提。
网格划分基础
2.网格划分原则
（1）网格数量
网格划分基础
1.网格划分原则
（1）网格数量
• a.在静力分析时，假如仅仅是计算结构的变形，网格数目可 以少一些。假如需要计算应力，则在精度要求相同的情况下 应取相对较多的网格。
• b.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。
• c.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，假如计算的模态阶次较高，则应选 择较多的网格。
• d.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，这时可划分较少的网格。
网格划分基础
2.网格划分原则
（2）网格疏密
• 网格疏密是指在结构不同部位采用大小不同的网格，这是 为了适应计算数据的分布特点。
• 在计算数据变化梯度较大的部位(如应力集中处、几何形 状、厚度变化位置)，为了较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，为减小模型规模，则应划分相对稀疏的网格。这样， 整个结构便表现出疏密不同的网格划分形式。
网格划分基础
• Workbench的网格技术通过 Mesh 组件实现 。Mesh中可以根 据不同的物理场和求解器生成网格，物理场有流场、结构场 和电磁场，流场求解可采用Fluent、CFX、POLYFLOW，结构 场求解可以采用显式动力算法和隐式算法。不同的物理场对 网格的要求不一样，通常流场的网格比结构场要细密得多， 因此选择不同的物理场，也会有不同的网格划分。
10
二、网格划分
• 网格划分是建立CAE模型的一个重要环节，建立网格模型 所花费的时间往往是取得 CAE 解决方案所耗费时间中的一 个重要部分。网格直接影响到求解精度、求解收敛性和求 解速度。所划分的网格形式对计算精度和计算规模将产生 直接影响。
• 因此，一个越好的网格划分，越能得到好的解决方案。 •
u a1 a2x a3 y a4x2 a5xy a6 y2
v
a7
a8 x
a9
y
a10
x2
a11xy
a12
y2
网格划分基础
1.网格类型及单元阶次
三维网格
网格划分基础 1.网格类型及单元阶次
网格划分基础
2.网格划分原则
• （1）网格数量 • （2）网格疏密 • （3）单元形状及评价 • （4）单元阶次 • （5）网格质量 • （6）网格分界面和分界点 • （7）位移协调性 • （8）细节处理
•
主要内容
一、模型导入
网格划分基础
全局网格控制 二、网格划分 局部网格控制
虚拟拓扑
网格检查
Fra Baidu bibliotek
网格划分实例
2019/11/28
12
网格划分基础
• 网格的节点和单元参与有限元求解，Workbench 在求解开始 时会自动生成默认的网格。
• 通过预览网格，可以检查有限元模型是否满足要求，细化网 格可以使结果更精确，但是会增加 CPU 计算时间和需要更大 的存储空间，因此需要权衡计算成本和细化网格之间的矛盾 。在理想情况下，我们所需要的网格密度是结果随着网格细 化而收敛，但要注意：细化网格不能弥补不准确的假设和错 误的输入条件。
虚拟拓扑
网格检查
网格划分实例
2019/11/28
3
• 1模.W型ork导be入nch文件管理
模型导入
• 1.Workbench文件管理
dp0
非在D中F（I命令，几支A、CPS等既能为EmGiCaTxeAl关，文（即何持格然够：导EeprEsIDTaSoiPI联选件导可体式从出gNsrAtn(oeS性择）入导不。外EMlxiAdxuo导菜外入存的部tTsde)/入单部外在第导erCnleAa文栏几部关三入rlP件中何几联方GReI的体何性模oCm文体。型AeE件。格，trGy）采式同aF用有时tiele该：它wa方也y 法能导向入外的输几出何几体何与体原模先型的，外其部命令 。
机械与动力工程学院 CAD/CAM工程技术研究中心
ANSYS Workbench
模型导入与网格划分
主讲：吴淑芳
2014年11月
主要内容
一、模型导入
网格划分基础
全局网格控制 二、网格划分 局部网格控制
虚拟拓扑
网格检查
网格划分实例
2019/11/28
2
主要内容
一、模型导入
网格划分基础
全局网格控制 二、网格划分 局部网格控制
模型导入
• 2.导入外部CAD文件 • （1）非关联性导入文件
（2）关联性导入文件
模型导入
• 2.导入外部CAD文件
模型导入
• 2.导入外部CAD文件
模型导入
• 2.导入外部CAD文件
主要内容
一、模型导入
网格划分基础
全局网格控制 二、网格划分 局部网格控制
虚拟拓扑
网格检查
网格划分实例
2019/11/28
网格划分基础 1.网格类型及单元阶次
一维网格 二维网格
三维网格
2019/11/28
15
网格划分基础
1.网格类型及单元阶次 二力杆： u a1 a2 x
一维网格
平面梁： u a1 a2 x
v a1 a2x a3x2 a4x3
（4-
空间梁：
二维网格
u a1 a2x a3 y v a4 a5x a6 y
不对称的网格可能导致错误的模态分析。
网格划分基础
2.网格划分原则
（3）单元形状及评价
网格划分基础
2.网格划分原则
（3）单元形状及评价
网格划分基础
2.网格划分原则
（4）单元阶次
• 很多单元都具有线性、二次和三次等形式，其中二次和三 次形式的单元称为高阶单元。
• 选用高阶单元可进步计算精度，由于高阶单元的曲线或曲 面边界能够更好地逼近结构的曲线和曲面边界，所以当结 构外形不规则、应力分布或变形很复杂时可以选用高阶单 元。
网格划分基础
2.网格划分原则
（2）网格疏密
• 划分疏密不同的网格主要用于应力分析(包括静应力和动 应力)，而计算固有特性时则趋于采用较均匀的钢格形式 。这是由于固有频率和振型主要取决于结构质量分布和刚 度分布，不存在类似应力集中的现象。同样，在结构温度 场计算中也趋于采用均匀网格。
网格划分基础
2.网格划分原则
• 网格划分没有定式，只能根据经验划分网格，宽广的有限元知
识和丰富的经验是保证划分良好网格的前提。
网格划分基础
2.网格划分原则
（1）网格数量
网格划分基础
1.网格划分原则
（1）网格数量
• a.在静力分析时，假如仅仅是计算结构的变形，网格数目可 以少一些。假如需要计算应力，则在精度要求相同的情况下 应取相对较多的网格。
• b.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。
• c.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，假如计算的模态阶次较高，则应选 择较多的网格。
• d.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，这时可划分较少的网格。
网格划分基础
2.网格划分原则
（2）网格疏密
• 网格疏密是指在结构不同部位采用大小不同的网格，这是 为了适应计算数据的分布特点。
• 在计算数据变化梯度较大的部位(如应力集中处、几何形 状、厚度变化位置)，为了较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，为减小模型规模，则应划分相对稀疏的网格。这样， 整个结构便表现出疏密不同的网格划分形式。
网格划分基础
• Workbench的网格技术通过 Mesh 组件实现 。Mesh中可以根 据不同的物理场和求解器生成网格，物理场有流场、结构场 和电磁场，流场求解可采用Fluent、CFX、POLYFLOW，结构 场求解可以采用显式动力算法和隐式算法。不同的物理场对 网格的要求不一样，通常流场的网格比结构场要细密得多， 因此选择不同的物理场，也会有不同的网格划分。
10
二、网格划分
• 网格划分是建立CAE模型的一个重要环节，建立网格模型 所花费的时间往往是取得 CAE 解决方案所耗费时间中的一 个重要部分。网格直接影响到求解精度、求解收敛性和求 解速度。所划分的网格形式对计算精度和计算规模将产生 直接影响。
• 因此，一个越好的网格划分，越能得到好的解决方案。 •
u a1 a2x a3 y a4x2 a5xy a6 y2
v
a7
a8 x
a9
y
a10
x2
a11xy
a12
y2
网格划分基础
1.网格类型及单元阶次
三维网格
网格划分基础 1.网格类型及单元阶次
网格划分基础
2.网格划分原则
• （1）网格数量 • （2）网格疏密 • （3）单元形状及评价 • （4）单元阶次 • （5）网格质量 • （6）网格分界面和分界点 • （7）位移协调性 • （8）细节处理
•
主要内容
一、模型导入
网格划分基础
全局网格控制 二、网格划分 局部网格控制
虚拟拓扑
网格检查
Fra Baidu bibliotek
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12
网格划分基础
• 网格的节点和单元参与有限元求解，Workbench 在求解开始 时会自动生成默认的网格。
• 通过预览网格，可以检查有限元模型是否满足要求，细化网 格可以使结果更精确，但是会增加 CPU 计算时间和需要更大 的存储空间，因此需要权衡计算成本和细化网格之间的矛盾 。在理想情况下，我们所需要的网格密度是结果随着网格细 化而收敛，但要注意：细化网格不能弥补不准确的假设和错 误的输入条件。
虚拟拓扑
网格检查
网格划分实例
2019/11/28
3
• 1模.W型ork导be入nch文件管理
模型导入
• 1.Workbench文件管理
dp0
非在D中F（I命令，几支A、CPS等既能为EmGiCaTxeAl关，文（即何持格然够：导EeprEsIDTaSoiPI联选件导可体式从出gNsrAtn(oeS性择）入导不。外EMlxiAdxuo导菜外入存的部tTsde)/入单部外在第导erCnleAa文栏几部关三入rlP件中何几联方GReI的体何性模oCm文体。型AeE件。格，trGy）采式同aF用有时tiele该：它wa方也y 法能导向入外的输几出何几体何与体原模先型的，外其部命令 。
机械与动力工程学院 CAD/CAM工程技术研究中心
ANSYS Workbench
模型导入与网格划分
主讲：吴淑芳
2014年11月
主要内容
一、模型导入
网格划分基础
全局网格控制 二、网格划分 局部网格控制
虚拟拓扑
网格检查
网格划分实例
2019/11/28
2
主要内容
一、模型导入
网格划分基础
全局网格控制 二、网格划分 局部网格控制
模型导入
• 2.导入外部CAD文件 • （1）非关联性导入文件
（2）关联性导入文件
模型导入
• 2.导入外部CAD文件
模型导入
• 2.导入外部CAD文件
模型导入
• 2.导入外部CAD文件
主要内容
一、模型导入
网格划分基础
全局网格控制 二、网格划分 局部网格控制
虚拟拓扑
网格检查
网格划分实例
2019/11/28
网格划分基础 1.网格类型及单元阶次
一维网格 二维网格
三维网格
2019/11/28
15
网格划分基础
1.网格类型及单元阶次 二力杆： u a1 a2 x
一维网格
平面梁： u a1 a2 x
v a1 a2x a3x2 a4x3
（4-
空间梁：
二维网格
u a1 a2x a3 y v a4 a5x a6 y