ansys网格划分经典
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Lines, 然后拾取须连接的线. – 对面进行连接, 使用 ACCAT 命令或Preprocessor > -Meshing-
smj nbmins(ajmsn) smj xbmaxs(ajmsn)
例如:SMX=32750是节点解的实际值 SMXB=33200是估计的上限
1
X stress SMAX ~ 32,750 psi SMXB ~ 33,200 psi (difference ~ 450 psi ~ 1.5 %)
13
1
2
2.计算出的几何项：
在输出窗口中输出的质量特性，可能会揭示在几何 模型、材料属性（密度）或实常数方面存在的错误.
3.检验求解的自由度及应力：
• 确认施加在模型上的载荷环境是合理的.
• 确认模型的运动行为与预期的相符 - 无刚体平动、 无刚体转动、无裂缝等.
• 确认位移和应力的分布与期望的相符，或者利用物 理学或数学可以解释.
1
...映射网格划分
切割 （divide）可以通过布尔减运算实现.
– 您可以使用工作平面, 一个面, 或一条线 作为切割工具. – 有时, 生成一条新的线或面会比移动或定向工作平面到正确的
方向容易得多.
1
...映射网格划分
连接 操作是生成一条新线 (为网格划分) , 它通过连接两条或多
条线以减少构成面的线数. – 使用 LCCAT 命令或 Preprocessor > -Meshing- Concatenate >
SEPC ~ 2 %
Main menu > general postproc > plot results > deformed shape
选 ：Def+undefedge
1
9
应力偏差
要检验某个位置的网格离散应 力误差，可以列出或绘制应力 偏差.
某一个单元的应力偏差是此单 元上全部节点的六个应力分量 值与此节点的平均应力值之差 的最大值.
8），达到收敛到设定的精度. 对这种方法的相信程度，与使用经验有关.
P方法应用控制：
P方法用于线弹性结构分析—实体和壳 体。 P单元由以下5种单元： ▪2-D Quadrilateral (Plane145) ▪2-D Triangle (Plane146) ▪3-D Brick (Solid 147) ▪3-D Tetrehedron (Solid 148) ▪3-D Shell (Solid 150)1
规定 0.1% 局部应力差，使用p方法计算的最
大X方向应力约为 34,700 psi
(比普通h方法高出大约 5% )
15
பைடு நூலகம்
P方法进行静力分析的步骤
1.选择P方法作业
GUI:Main Menu > Preference > P-Method
定义一个P单元，P方法被激活。
2.建模
建模过程与H-单元分析相同，单元类型必须用P单元
SEQV SMN=773.769 SMNB=708.94 SMX=4421 SMXB=4999
P方法及p单元的应用
P 单元的位移形函数
u=a1+a2x+a3y+a4x2+a5xy+a6y2
v=a7+a8x+a9y+ a10x2+a11xy+a12y2
P方法的优点：
如果使用 p-方法 进行结构分析，可以依靠p单元自动调整单元多项式阶数（2-
5
ANSYS网格划分精度估算
▪ 网格误差估算 ▪ 局部细化 ▪ P方法&举例
1
ANSYS网格误差估计
ANSYS通用后处理包含网格离散误差估计. 误差估计是依据沿单元内边界的应力或热流的不连续性，是平均与 未平均节点应力间的差值.
savg = 1100
s = 1000 Elem 1
s = 1100
1
举例：飞机模型机翼
y x
z
斜度=0.25
10
弹性模量
Ex=38E03 psi 泊松比：0.3 密度： D=1.033e-3 slugs/in3
2
机翼沿着长度方向轮廓一致，且它的横截面由直线和样条曲线 定义。机翼的一端固定在机体上，另一端为悬空的自由端。 采样点:A(0,0,0) 1B(2,0,0) C(2.3,0.2,0) D(1.9,0.45,0) E(1,0.25,0)
– 或使用命令 VMESH,ALL 或 AMESH,ALL.
1
映射网格划分&举例
映射网格划分
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: – 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. 对三角形面或四面体, 单元分割数必须为偶数.
3.施加载荷、求解
应用实体模型加载，而不是有限元模型
求解：推荐采用条件共轭梯度法（PCG），但PCG对于壳体P单元无效
4.后处理 察看结1果
举例： platep.dat
20 in
R=5 in
pres=-100lb/in2 10 in
E=30e6 lb/in2 V=0.29 Thick=0.25in 在节点（0，5，0）处的收敛标准设为1%
ansys网格划分经典
1.分析的对象的一些基本的行为:
• 重力方向总是竖直向下的 • 离心力总是沿径向向外的 • 没有一种材料能抵抗 1,000,000 psi 的应力 • 轴对称的物体几乎没有为零的 环向应力 • 弯曲载荷造成的应力使一侧受压，另一侧受拉
如果只有一个载荷施加在结构上，检验结果比较容易. 如果有多个载荷，可单独施加一个或几个载荷分别 检验，然后施加所有载荷检验分析结果.
1
12
应力上下限
应力上下限可以确定由于网格离散误 差对模型的应力最大值的影响.
显示或列出的应力上下限包括: • 估计的上限 - SMXB • 估计的下限 - SMNB
应力上下限限并不是估计实际的最 高或最小应力。它定义了一个确信 范围。 如果没有其他的确凿的验证 ，就不能认为实际的最大应力低于 SMXB.
4
反作用力和节点力 (续)
在任意选取的单元字集中的节点力，应与作用在结构 此部分的已知载荷向平衡，除非节点的符号约定与自 由体图上所示的相反.
未选择的单元上的竖 直方向的节点总力...
1
…必须与被选择的 单元上施加的竖直 方向的载荷平衡
注意包含在约束方程中 自由度的反力，不包括 由这个约束方程传递的 力.
SMX=426.86
SMX=689.589
Element Solution(SERR) SERR
SMN=0.365E-03
SMN=0.005173
SMX=0.600595
SMX=0.38503
Nodal solution(SEQV) SMN=725.21 SMNB=720.133 SMX=4579 SMX1 B=4623
映射划分
– 面的单元形状限制为四边形,体的单元限制为六面 体 (方块).
– 通常有规则的形式,单元明显成行. – 仅适用于 “规则的” 面和体, 如 矩形和方块.
1
映射网格划分
网格划分的优缺点：
自由网格
l 易于生成; 不须将复杂形状的 体分解为规则形状的体.
l 体单元仅包含四面体网格, 致 使单元数量较多.
d
( vol
)
其中： ei 单元 i的能量误差
vol — 单元体积
D — 单元的应力 应变矩阵
s — 应力误差矢量
整个模型的能量误差：
nr
e ei Nr单元数 i 1
察看能量误差：Plot Results > Element Solu > Error Estimation >
Energy error (ENER).
延伸网格划分：作业
截面宽度：10mm 手柄长度： 20cm 导角半径： 1cm
1
截面形状：正六变形 杆长 ： 7.5cm 弹性模量： 2.07E11pa
映射网格划分
▪ 有两种主要的网格划分方法: 自由划分和映射划分. ▪ 自由划分
– 无单元形状限制. – 网格无固定的模式. – 适用于复杂形状的面和体.
应力偏差：
所关心位置上的应力偏差值～450 psi
s s s n i n an i
(30,000 psi 应力的1.5%)
节点n的应力矢量：
N
n e
s
i n
s
a n
i1
N
n e
察看应力偏差：Plot Results > Element Solu > Error Estimation
> Stress deviation (SDSG)
局部的细化
采用plane42单元网格局部细化与未细化
能量百分比误差
应力偏差 能量误差估计
应力上下限
局部细化
未细化
Displacement DMX=0.88E-03 SEPC=14.442
DMX=0.803E-03
Element Solution(SDSG) SDSG
SMN=63.453
SMN=64.528
1
10
举例 平均应力为4421 （nodal solution） 应力偏差为689.598 误差=689.598/4421=15.53%（局部细化）
1
能量误差
每个单元的另一种误差值是能量误差. 它与单元上节点应力差值 有关的, 用于计算选择的单元的能量百分比误差.
ei
1 2
s
vol
T
D 1 s
1
8
能量百分比误差
能量百分比误差是对所选择的单元 的位移、应力、温度或热流密度的 粗略估计. 它可以用于比较承受相 似载荷的相似结构的相似模型.
这个值的通常应该在10%以下. 如 果不选择其他单元，而只选择在节 点上施加点载荷或应力集中处的单 元，误差值有时会达到50%或以上.
PowerGraphic off
1
3
4.反作用力或节点力
模型所有的反作用力应该与施加的点力、压力和惯性力 平衡.
在所有约束节点的竖 直方向的反作用力...
1
…必须与施加的竖直方 向的载荷平衡
在所有约束节点水平方向的反 作用力必须与水平方向的载荷 平衡.
所有约束节点的反作用力矩必 须与施加的载荷平衡.
注意包含在约束方程中自由度 的反力，不包括由这个约束方 程传递的力.
l 仅高阶 (10-节点) 四面体单元 较满意, 因此DOF(自由度)数目 可能很多.
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DOF(自由度)数目较少.
– 面和体必须形状 “规则”, 划 分的网格必须满足一定的准则.
– 难于实现, 尤其是对形状复杂 的体.
1
...映射网格划分
1
...映射网格划分
因此 ,映射网格划分包含以下三个步骤: – 保证 “规则的”形状, 即, 面有 3 或4 条边, 或 体有 4, 5, 或 6 个面. – 指定尺寸和形状控制 – 生成网格0
1
...映射网格划分
1.保证规则的形状
在许多情况下, 模型的几何形状上有多于4条边的面,有多于6个面 的体. 为了将它们转换成规则的形状, 您可能进行如下的一项或两 项操作: – 把面 (或体) 切割成小的, 简单的形状. – 连接两条或多条线 (或面) 以减少总的边数.
s = 1200 Elem 2
s = 1300
(节点的 ss 是积分点 的外插）
savg = 1200
1
7
ANSYS网格误差估计
误差估计作用条件：
• 线性静力结构分析及线性稳态热分析 • 大多数 2-D 或 3-D 实体或壳单元 • PowerGraphics off
误差信息:
• 能量百分比误差 sepc • 单元应力偏差 sdsg • 单元能量偏差 serr • 应力上、下限 smnb smxb
1
高级网格划分技术
▪ 延伸网格划分 ▪ 映射网格划分 ▪ 层状网格划分
1
延伸网格划分 & 举例
将一个二维网格延伸生成一个三维网格；三维网格生成后 去掉二维网格
步骤： 1.先生成横截面 2.指定网格密度并对面进行网格划分 3.拖拉面网格生成体网格
指定单元属性
拖拉，完成体网格划分。
4.释放已选的平面单元
（a）指定P单元 水平
定义局部P-水平等级
定义P单元时用KeyOpt选项定义
定义整体p-水平等级
命令： PPRANGE , START, MAX
GUI: Main Menu > Solution > P-Method > Set P Range
(b)定义几何模型 应用实体建模
(c) 用P单元分网。 自适应网格对P方法是无效的
自由网格
自由网格是面和体网格划分时的缺省设置. 生成自由网格比较容易:
– 导出 MeshTool 工具, 划分方式设为自由划 分.
– 推荐使用智能网格划分 进行自由网格划分, 激活它并指定一个尺寸级别. 存储数据库.
– 按 Mesh 按钮开始划分网格. 按拾取器中 [Pick All] 选择所有实体 (推荐).
smj nbmins(ajmsn) smj xbmaxs(ajmsn)
例如:SMX=32750是节点解的实际值 SMXB=33200是估计的上限
1
X stress SMAX ~ 32,750 psi SMXB ~ 33,200 psi (difference ~ 450 psi ~ 1.5 %)
13
1
2
2.计算出的几何项：
在输出窗口中输出的质量特性，可能会揭示在几何 模型、材料属性（密度）或实常数方面存在的错误.
3.检验求解的自由度及应力：
• 确认施加在模型上的载荷环境是合理的.
• 确认模型的运动行为与预期的相符 - 无刚体平动、 无刚体转动、无裂缝等.
• 确认位移和应力的分布与期望的相符，或者利用物 理学或数学可以解释.
1
...映射网格划分
切割 （divide）可以通过布尔减运算实现.
– 您可以使用工作平面, 一个面, 或一条线 作为切割工具. – 有时, 生成一条新的线或面会比移动或定向工作平面到正确的
方向容易得多.
1
...映射网格划分
连接 操作是生成一条新线 (为网格划分) , 它通过连接两条或多
条线以减少构成面的线数. – 使用 LCCAT 命令或 Preprocessor > -Meshing- Concatenate >
SEPC ~ 2 %
Main menu > general postproc > plot results > deformed shape
选 ：Def+undefedge
1
9
应力偏差
要检验某个位置的网格离散应 力误差，可以列出或绘制应力 偏差.
某一个单元的应力偏差是此单 元上全部节点的六个应力分量 值与此节点的平均应力值之差 的最大值.
8），达到收敛到设定的精度. 对这种方法的相信程度，与使用经验有关.
P方法应用控制：
P方法用于线弹性结构分析—实体和壳 体。 P单元由以下5种单元： ▪2-D Quadrilateral (Plane145) ▪2-D Triangle (Plane146) ▪3-D Brick (Solid 147) ▪3-D Tetrehedron (Solid 148) ▪3-D Shell (Solid 150)1
规定 0.1% 局部应力差，使用p方法计算的最
大X方向应力约为 34,700 psi
(比普通h方法高出大约 5% )
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பைடு நூலகம்
P方法进行静力分析的步骤
1.选择P方法作业
GUI:Main Menu > Preference > P-Method
定义一个P单元，P方法被激活。
2.建模
建模过程与H-单元分析相同，单元类型必须用P单元
SEQV SMN=773.769 SMNB=708.94 SMX=4421 SMXB=4999
P方法及p单元的应用
P 单元的位移形函数
u=a1+a2x+a3y+a4x2+a5xy+a6y2
v=a7+a8x+a9y+ a10x2+a11xy+a12y2
P方法的优点：
如果使用 p-方法 进行结构分析，可以依靠p单元自动调整单元多项式阶数（2-
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ANSYS网格划分精度估算
▪ 网格误差估算 ▪ 局部细化 ▪ P方法&举例
1
ANSYS网格误差估计
ANSYS通用后处理包含网格离散误差估计. 误差估计是依据沿单元内边界的应力或热流的不连续性，是平均与 未平均节点应力间的差值.
savg = 1100
s = 1000 Elem 1
s = 1100
1
举例：飞机模型机翼
y x
z
斜度=0.25
10
弹性模量
Ex=38E03 psi 泊松比：0.3 密度： D=1.033e-3 slugs/in3
2
机翼沿着长度方向轮廓一致，且它的横截面由直线和样条曲线 定义。机翼的一端固定在机体上，另一端为悬空的自由端。 采样点:A(0,0,0) 1B(2,0,0) C(2.3,0.2,0) D(1.9,0.45,0) E(1,0.25,0)
– 或使用命令 VMESH,ALL 或 AMESH,ALL.
1
映射网格划分&举例
映射网格划分
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: – 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. 对三角形面或四面体, 单元分割数必须为偶数.
3.施加载荷、求解
应用实体模型加载，而不是有限元模型
求解：推荐采用条件共轭梯度法（PCG），但PCG对于壳体P单元无效
4.后处理 察看结1果
举例： platep.dat
20 in
R=5 in
pres=-100lb/in2 10 in
E=30e6 lb/in2 V=0.29 Thick=0.25in 在节点（0，5，0）处的收敛标准设为1%
ansys网格划分经典
1.分析的对象的一些基本的行为:
• 重力方向总是竖直向下的 • 离心力总是沿径向向外的 • 没有一种材料能抵抗 1,000,000 psi 的应力 • 轴对称的物体几乎没有为零的 环向应力 • 弯曲载荷造成的应力使一侧受压，另一侧受拉
如果只有一个载荷施加在结构上，检验结果比较容易. 如果有多个载荷，可单独施加一个或几个载荷分别 检验，然后施加所有载荷检验分析结果.
1
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应力上下限
应力上下限可以确定由于网格离散误 差对模型的应力最大值的影响.
显示或列出的应力上下限包括: • 估计的上限 - SMXB • 估计的下限 - SMNB
应力上下限限并不是估计实际的最 高或最小应力。它定义了一个确信 范围。 如果没有其他的确凿的验证 ，就不能认为实际的最大应力低于 SMXB.
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反作用力和节点力 (续)
在任意选取的单元字集中的节点力，应与作用在结构 此部分的已知载荷向平衡，除非节点的符号约定与自 由体图上所示的相反.
未选择的单元上的竖 直方向的节点总力...
1
…必须与被选择的 单元上施加的竖直 方向的载荷平衡
注意包含在约束方程中 自由度的反力，不包括 由这个约束方程传递的 力.
SMX=426.86
SMX=689.589
Element Solution(SERR) SERR
SMN=0.365E-03
SMN=0.005173
SMX=0.600595
SMX=0.38503
Nodal solution(SEQV) SMN=725.21 SMNB=720.133 SMX=4579 SMX1 B=4623
映射划分
– 面的单元形状限制为四边形,体的单元限制为六面 体 (方块).
– 通常有规则的形式,单元明显成行. – 仅适用于 “规则的” 面和体, 如 矩形和方块.
1
映射网格划分
网格划分的优缺点：
自由网格
l 易于生成; 不须将复杂形状的 体分解为规则形状的体.
l 体单元仅包含四面体网格, 致 使单元数量较多.
d
( vol
)
其中： ei 单元 i的能量误差
vol — 单元体积
D — 单元的应力 应变矩阵
s — 应力误差矢量
整个模型的能量误差：
nr
e ei Nr单元数 i 1
察看能量误差：Plot Results > Element Solu > Error Estimation >
Energy error (ENER).
延伸网格划分：作业
截面宽度：10mm 手柄长度： 20cm 导角半径： 1cm
1
截面形状：正六变形 杆长 ： 7.5cm 弹性模量： 2.07E11pa
映射网格划分
▪ 有两种主要的网格划分方法: 自由划分和映射划分. ▪ 自由划分
– 无单元形状限制. – 网格无固定的模式. – 适用于复杂形状的面和体.
应力偏差：
所关心位置上的应力偏差值～450 psi
s s s n i n an i
(30,000 psi 应力的1.5%)
节点n的应力矢量：
N
n e
s
i n
s
a n
i1
N
n e
察看应力偏差：Plot Results > Element Solu > Error Estimation
> Stress deviation (SDSG)
局部的细化
采用plane42单元网格局部细化与未细化
能量百分比误差
应力偏差 能量误差估计
应力上下限
局部细化
未细化
Displacement DMX=0.88E-03 SEPC=14.442
DMX=0.803E-03
Element Solution(SDSG) SDSG
SMN=63.453
SMN=64.528
1
10
举例 平均应力为4421 （nodal solution） 应力偏差为689.598 误差=689.598/4421=15.53%（局部细化）
1
能量误差
每个单元的另一种误差值是能量误差. 它与单元上节点应力差值 有关的, 用于计算选择的单元的能量百分比误差.
ei
1 2
s
vol
T
D 1 s
1
8
能量百分比误差
能量百分比误差是对所选择的单元 的位移、应力、温度或热流密度的 粗略估计. 它可以用于比较承受相 似载荷的相似结构的相似模型.
这个值的通常应该在10%以下. 如 果不选择其他单元，而只选择在节 点上施加点载荷或应力集中处的单 元，误差值有时会达到50%或以上.
PowerGraphic off
1
3
4.反作用力或节点力
模型所有的反作用力应该与施加的点力、压力和惯性力 平衡.
在所有约束节点的竖 直方向的反作用力...
1
…必须与施加的竖直方 向的载荷平衡
在所有约束节点水平方向的反 作用力必须与水平方向的载荷 平衡.
所有约束节点的反作用力矩必 须与施加的载荷平衡.
注意包含在约束方程中自由度 的反力，不包括由这个约束方 程传递的力.
l 仅高阶 (10-节点) 四面体单元 较满意, 因此DOF(自由度)数目 可能很多.
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DOF(自由度)数目较少.
– 面和体必须形状 “规则”, 划 分的网格必须满足一定的准则.
– 难于实现, 尤其是对形状复杂 的体.
1
...映射网格划分
1
...映射网格划分
因此 ,映射网格划分包含以下三个步骤: – 保证 “规则的”形状, 即, 面有 3 或4 条边, 或 体有 4, 5, 或 6 个面. – 指定尺寸和形状控制 – 生成网格0
1
...映射网格划分
1.保证规则的形状
在许多情况下, 模型的几何形状上有多于4条边的面,有多于6个面 的体. 为了将它们转换成规则的形状, 您可能进行如下的一项或两 项操作: – 把面 (或体) 切割成小的, 简单的形状. – 连接两条或多条线 (或面) 以减少总的边数.
s = 1200 Elem 2
s = 1300
(节点的 ss 是积分点 的外插）
savg = 1200
1
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ANSYS网格误差估计
误差估计作用条件：
• 线性静力结构分析及线性稳态热分析 • 大多数 2-D 或 3-D 实体或壳单元 • PowerGraphics off
误差信息:
• 能量百分比误差 sepc • 单元应力偏差 sdsg • 单元能量偏差 serr • 应力上、下限 smnb smxb
1
高级网格划分技术
▪ 延伸网格划分 ▪ 映射网格划分 ▪ 层状网格划分
1
延伸网格划分 & 举例
将一个二维网格延伸生成一个三维网格；三维网格生成后 去掉二维网格
步骤： 1.先生成横截面 2.指定网格密度并对面进行网格划分 3.拖拉面网格生成体网格
指定单元属性
拖拉，完成体网格划分。
4.释放已选的平面单元
（a）指定P单元 水平
定义局部P-水平等级
定义P单元时用KeyOpt选项定义
定义整体p-水平等级
命令： PPRANGE , START, MAX
GUI: Main Menu > Solution > P-Method > Set P Range
(b)定义几何模型 应用实体建模
(c) 用P单元分网。 自适应网格对P方法是无效的
自由网格
自由网格是面和体网格划分时的缺省设置. 生成自由网格比较容易:
– 导出 MeshTool 工具, 划分方式设为自由划 分.
– 推荐使用智能网格划分 进行自由网格划分, 激活它并指定一个尺寸级别. 存储数据库.
– 按 Mesh 按钮开始划分网格. 按拾取器中 [Pick All] 选择所有实体 (推荐).