workbench网格划分

1、Training Manual网格划分Training ManualANSYS Workbench - DesignModelerANSYS Workbench - DesignModeler网格的节点和单元参与有限元求解网格的节点和单元参与有限元求解 对实体模型进行网格划分，结果网格在矩阵方程中求解。对实体模型进行网格划分，结果网格在矩阵方程中求解。 在求解开始，自动生成默认的网格。在求解开始，自动生成默认的网格。 用户可以预览网格，检查是否满足要求。用户可以预览网格，检查是否满足要求。Model shown is from a sample Inventor assembly.Traini

2、ng ManualANSYS Workbench - DesignModelerANSYS Workbench - DesignModeler用户需要权衡计算成本和网格划分份数之间的矛盾。用户需要权衡计算成本和网格划分份数之间的矛盾。 细密的网格可以使结果更精确，但是会增加细密的网格可以使结果更精确，但是会增加CPU计算时间和需要计算时间和需要更大的存储空间。更大的存储空间。 在理想情况下，用户需要的网格密度是结果不再随网格的加密而在理想情况下，用户需要的网格密度是结果不再随网格的加密而改变的密度（例如，当网格细化后解没有什么改变）。改变的密度（例如，当网格细化后解没有什么改变）。 收敛控制（

3、稍后讨论）可以达到这样的目的收敛控制（稍后讨论）可以达到这样的目的 但是，细化网格不能弥补不准确的假设和输入引起的错误。但是，细化网格不能弥补不准确的假设和输入引起的错误。Training ManualANSYS Workbench - DesignModelerANSYS Workbench - DesignModeler基本的网格控制可以在基本的网格控制可以在“Mesh” 分支下操作分支下操作 当当“Global Controls” 为为“Basic” (默认默认)时时,用户可以用户可以通过滑移块进行控制通过滑移块进行控制 。 “Relevance” 可以设置在可以设置在 100 和和 +

4、100之间之间 网格划分倾向于高速度（网格划分倾向于高速度（-100）和高精度（）和高精度（+100） 默认的默认的 Relevance值是值是0，但可以通过，但可以通过“Tools Control Panel Meshing: Relevance”改变值。改变值。Relevance = -100Nodes: 9968Elements: 5808Relevance = 0Nodes: 19040Elements: 10909Relevance = +100Nodes: 40764Elements: 24687Training ManualANSYS Workbench - DesignMode

5、lerANSYS Workbench - DesignModeler用户可以变为用户可以变为 “Advanced” 整体网格控制整体网格控制向用户提供了五种控制选项向用户提供了五种控制选项: “Element Size” 定义了平均的单元边的长度定义了平均的单元边的长度 一种方法是通过一种方法是通过“edge”选择器选取具有代表性的边（像筋板的厚选择器选取具有代表性的边（像筋板的厚度）进行控制。度）进行控制。“Curv/Proximity” 使使DS可以定义单元之间的有更加相近的曲率可以定义单元之间的有更加相近的曲率 并且并且更加接近。更加接近。 设定滑块从设定滑块从100 到到 +100 ，

6、如果单元尺寸靠近左边的，如果单元尺寸靠近左边的“Default”， “Curv/Proximity” 的作用和的作用和“Relevance” 相同。相同。 线的线的“Proximity”仅仅对可扫掠体有效或者是加入仅仅对可扫掠体有效或者是加入“Part Proximity”分支后分支后 “Shape Checking” 用于对单元质量的检验。用于对单元质量的检验。 对于线性分析，用对于线性分析，用 “Standard” 就可以。对于非线性分析和场分就可以。对于非线性分析和场分析，需要严格的检验析，需要严格的检验(“Aggressive”)。Training ManualANSYS Workbe

7、nch - DesignModelerANSYS Workbench - DesignModeler向用户提供了五种控制选项向用户提供了五种控制选项(续续): “Solid Element Order”允许用户建立允许用户建立 低阶和低阶和 (default) 实体单元之间的连接。实体单元之间的连接。 单元默认是高阶单元默认是高阶 不允许在结构分析时使用低阶四面体单元因为它会不允许在结构分析时使用低阶四面体单元因为它会导致常应变（刚化）。在使用导致常应变（刚化）。在使用“Hex-Dominant meshing ”时不能使用低阶实体单元进行结构和热分时不能使用低阶实体单元进行结构和热分析因为不

8、支持金字塔形单元。析因为不支持金字塔形单元。 不支持形状优化分析不支持形状优化分析 “Initial Size Seed” 控制网格基准控制网格基准Part-Based Mesh SeedingNodes: 52,484Elements: 19,816(Mesh seeding is based on parts, so less uniform between parts)Assembly-Based Mesh SeedingNodes: 13,001Elements: 5,666(Mesh seeding is more uniform between parts)Training Man

9、ualANSYS Workbench - DesignModelerANSYS Workbench - DesignModeler“Method”选项可以提供选择选项可以提供选择实体划分的方法：实体划分的方法：“Auto Sweep if Possible”:采用采用六面体单元或者楔形单元对实体六面体单元或者楔形单元对实体进行扫略；进行扫略；“All Tetrahedrons”:对所有实体对所有实体采用四面体单元划分；采用四面体单元划分；“Hex Dominant”:主要采用六面主要采用六面体单元划分，但是包含少量的金体单元划分，但是包含少量的金字塔单元和四面体单元（字塔单元和四面体单元（ 仅

10、对仅对ANSYS Structural licenses或者或者更高有效）；更高有效）；Training ManualANSYS Workbench - DesignModelerANSYS Workbench - DesignModeler扫略划分：扫略划分：可以扫略的实体划分后具有的是六面体单元（也可能包含楔形单元），可以扫略的实体划分后具有的是六面体单元（也可能包含楔形单元），其他实体采用四面体单元划分；其他实体采用四面体单元划分；扫略划分要求实体在某一方向上具有相同的拓扑结构；扫略划分要求实体在某一方向上具有相同的拓扑结构；在在“Mesh” 分支上点击右键选择分支上点击右键选择“sho

11、w sweepable bodies”可以看到能够可以看到能够采用扫略划分的体，此时该体被选中；采用扫略划分的体，此时该体被选中；For model shown on right, the solid body in middle is swept-meshed with hexahedral (and pentahedral) elements, whereas other volumes are meshed with tetrahedral elements.Training ManualANSYS Workbench - DesignModelerANSYS Workbench - D

12、esignModelerPart Relevance 允许控制部件网格允许控制部件网格 “Part Relevance” 和和 “Basic” 整体控制类似整体控制类似,但它但它仅针对所选部件仅针对所选部件 可用滑块设置可用滑块设置“Relevance” (-100 to +100)Part Relevance=+100Part Relevance=-100Training ManualANSYS Workbench - DesignModelerANSYS Workbench - DesignModeler “Sizing”允许设置局部单元大小允许设置局部单元大小 可以设置单元平均大小可以设

13、置单元平均大小, 作用大小作用大小, 或每边的单元数目或每边的单元数目 “Element Size” 设置单元平均边长设置单元平均边长 “Number of Divisions” 设定边上的单元数目设定边上的单元数目 “Sphere of Influence” 设定控制单元平均大小的范围设定控制单元平均大小的范围Sizing 设定局部网格密度。设定局部网格密度。 可选选项见上可选选项见上EntityElement Size# of Elem. DivisionSphere of InfluenceBodiesxxFacesxxEdgesxxxVerticesxTraining ManualAN

14、SYS Workbench - DesignModelerANSYS Workbench - DesignModeler采用红色显示的作用范围（采用红色显示的作用范围（“Sphere of Influence” ）如）如图所示，在这个区域内的单元图所示，在这个区域内的单元将采用给定的平均尺寸。将采用给定的平均尺寸。Scoped to single surfaceScoped to 3 surfaces 球体的中心坐标采用的是局球体的中心坐标采用的是局部坐标系；部坐标系； 所有包含在球域内的实体单所有包含在球域内的实体单元网格尺寸按给定尺寸划分；元网格尺寸按给定尺寸划分；Training Man

15、ualANSYS Workbench - DesignModelerANSYS Workbench - DesignModeler“Contact Sizing”允许在接触面上产生大小一允许在接触面上产生大小一致的单元致的单元 接触面定义了零件间的相互作用，在接触面上接触面定义了零件间的相互作用，在接触面上采用相同的网格密度对分析有利采用相同的网格密度对分析有利 在接触区域可以设定在接触区域可以设定“Element Size”或或or “Relevance”In this example, the contact region between the two parts has a Conta

16、ct Sizing specified (by Element Size). Note that the mesh is now consistent at the contact region.Training ManualANSYS Workbench - DesignModelerANSYS Workbench - DesignModeler可以对已经划分的网格进行单元细化可以对已经划分的网格进行单元细化 尽管用户很清楚，先进行整体和局部网尽管用户很清楚，先进行整体和局部网格控制，然格控制，然 后对被选的边、面进行网格细化。后对被选的边、面进行网格细化。 推荐使用推荐使用“1“级别细化。

17、这使单元边界级别细化。这使单元边界划分为初始单元边界的一半。划分为初始单元边界的一半。 在生成粗网格后，网格细化的得到更加密在生成粗网格后，网格细化的得到更加密的网格的简易方法。的网格的简易方法。如图所示，左边的进行了如图所示，左边的进行了1级别的细化，级别的细化，然而右边仍保持原来的默认网格。然而右边仍保持原来的默认网格。注意，如果原有的网格不是一致的，细化注意，如果原有的网格不是一致的，细化后的网格也不是一致的，细化后的网格是后的网格也不是一致的，细化后的网格是原来的一半。原来的一半。Training ManualANSYS Workbench - DesignModelerANSYS W

18、orkbench - DesignModeler下面讨论使用尺寸控制和细化控制的区别下面讨论使用尺寸控制和细化控制的区别 尺寸控制在划分前先给出网格单元的平均单元长度。通常来说，在尺寸控制在划分前先给出网格单元的平均单元长度。通常来说，在定义的几何体上可以产生一致的网格，网格过渡平滑。定义的几何体上可以产生一致的网格，网格过渡平滑。 细化是打破原来的网格划分。如有原来的网格不是一致的，细化后细化是打破原来的网格划分。如有原来的网格不是一致的，细化后的网格也不是一致的。尽管对单元的过渡进行平滑处理，但是细化的网格也不是一致的。尽管对单元的过渡进行平滑处理，但是细化仍导致不平滑的过渡。仍导致不平滑

19、的过渡。 在同一个表面进行尺寸和细化定义。在网格初始划分时，首先应有在同一个表面进行尺寸和细化定义。在网格初始划分时，首先应有尺寸控制，然后在进行第二步的细化。尺寸控制，然后在进行第二步的细化。Training ManualANSYS Workbench - DesignModelerANSYS Workbench - DesignModeler映射面网格划分允许在面上生成结构网格：映射面网格划分允许在面上生成结构网格： 下面例子，对内圆柱面进行映射网格划分可以得到很下面例子，对内圆柱面进行映射网格划分可以得到很 一致的网格。这样对计算求解有益。一致的网格。这样对计算求解有益。 如果因为某些原

20、因不能进行映射面网格划分，网格划如果因为某些原因不能进行映射面网格划分，网格划分仍将继续，这时将在分仍将继续，这时将在Outline Tree 上出现标志：上出现标志：Training ManualANSYS Workbench - DesignModelerANSYS Workbench - DesignModeler对对surface可以进行四边形和三角形映射网格划分。可以进行四边形和三角形映射网格划分。 Surface可以划分四边形或是三角形网格。（不推荐使用三角形壳体可以划分四边形或是三角形网格。（不推荐使用三角形壳体单元，这样会影响结果精度）单元，这样会影响结果精度）Training

21、 ManualANSYS Workbench - DesignModelerANSYS Workbench - DesignModeler对称面上网格一致有利于典型的旋转机械的旋转对称对称面上网格一致有利于典型的旋转机械的旋转对称分析分析因为旋转对称所使用的约束方程其连接的截面上节点因为旋转对称所使用的约束方程其连接的截面上节点的位置除偏移外必须一致（见下）的位置除偏移外必须一致（见下）Cut BoundariesFull ModelCyclic Symmetry ModelMatched FacesTraining ManualANSYS Workbench - DesignModelerA

22、NSYS Workbench - DesignModeler步骤步骤: 在在“Mesh branch”中插入中插入 “Match Face Meshing”控制控制 确定对称边界的表面确定对称边界的表面 确定坐标系确定坐标系 (Z 轴为旋转轴轴为旋转轴)Rotation CSTraining ManualANSYS Workbench - DesignModelerANSYS Workbench - DesignModelerAdvanced Meshing Module 高级网格划分模块介绍高级网格划分模块介绍: hex-dominant网格算法先生成一个平面网格，经过向内拖拉形成块网格算法

23、先生成一个平面网格，经过向内拖拉形成块/锥。再在内部添加锥形四面体单元。这种外面上六面体单元，里面锥。再在内部添加锥形四面体单元。这种外面上六面体单元，里面是四面体单元的计算结果很好。是四面体单元的计算结果很好。 注意，在注意，在“Element Shape” 分支只有相应的分支只有相应的licenses（ ANSYS Structural license以上）才能使用以上）才能使用Advanced Meshing Module. 如果体不能进行如果体不能进行hex-dominant划分，划分， “Control Messages” 将给出警告。将给出警告。Training ManualANS

24、YS Workbench - DesignModelerANSYS Workbench - DesignModelerhex-dominant 网格划分例子网格划分例子: 10,918 brick (39%) 6,289 tetra (23%) 907 wedges (3%) 9,631 pyramids (35%)Training ManualANSYS Workbench - DesignModelerANSYS Workbench - DesignModeler在某些情况下，针对在某些情况下，针对hex-dominant 网格划分可以用网格划分可以用 FE Modeler来确定可能的退化

25、单元数目来确定可能的退化单元数目Select the top-most “Project” tab. Open an Environment in FE ModelerSelecting “Element Types” on the left menu provides a listing of the number of tetra, penta, hexa, and wedge elements present in the model.The user can also see where these elements are in the mesh.Training ManualANS

26、YS Workbench - DesignModelerANSYS Workbench - DesignModelerPart Proximity 设置会影响网格密度的邻近的小线段设置会影响网格密度的邻近的小线段 对薄壁零件和特征区域很近的零件非常有用对薄壁零件和特征区域很近的零件非常有用 扫掠体总是打开扫掠体总是打开Proximity 程度由总体程度由总体 “Relevance” or “Curv/Proximity”设置设置Default MeshDefault Mesh w/ Part ProximityTraining ManualANSYS Workbench - DesignMod

27、elerANSYS Workbench - DesignModeler如果进行网格划分不能生成合适形状的单元，就将生成如果进行网格划分不能生成合适形状的单元，就将生成error信息：信息： 在屏幕上有问题的几何体会显示出来，在在屏幕上有问题的几何体会显示出来，在a named selection group 将将生成生成“Problematic Geometry”。这要用户可以看见模型。这要用户可以看见模型。Training ManualANSYS Workbench - DesignModelerANSYS Workbench - DesignModeler在在 “ Tools menu O

28、ptions Simulation: Meshing,” 可以设置可以设置有些默认值有些默认值 设置设置 “Unmeshable Areas” 为为 “Show All Failed” 允许用户改变网格允许用户改变网格划分的状态，如果有问题几何体，划分的状态，如果有问题几何体，mesher会找出所有划分失败的问会找出所有划分失败的问题几何体，而不是在找到第一个后就停止。题几何体，而不是在找到第一个后就停止。Training ManualANSYS Workbench - DesignModelerANSYS Workbench - DesignModeler引起网格失效可能原因：引起网格失效可

29、能原因： 在在surface上的尺寸控制不协调上的尺寸控制不协调, 这样可以导致畸形单元出现。这样可以导致畸形单元出现。 有问题的有问题的CAD几何模型，例如有小的缝隙和是卷曲的面几何模型，例如有小的缝隙和是卷曲的面 太严格的形状检查太严格的形状检查 (设置设置“Aggressive”)可以避免网格划分失败的方法可以避免网格划分失败的方法: 对几何体定义更多的合理单元尺寸控制对几何体定义更多的合理单元尺寸控制 定义更小的尺寸控制，生成形状规则的单元。定义更小的尺寸控制，生成形状规则的单元。 在在CAD系统中，利用系统中，利用hidden line 删除可见的缝或是不想要的体。删除可见的缝或是不

30、想要的体。 利用利用 virtual cells 连接缝和小面。连接缝和小面。这样的选项在下面介绍这样的选项在下面介绍Training ManualANSYS Workbench - DesignModelerANSYS Workbench - DesignModeler 虚拓扑允许用户合并面，为了更好的进行网格划分虚拓扑允许用户合并面，为了更好的进行网格划分 “Virtual Topology” 分支在默认时没有，可以在分支在默认时没有，可以在“Model” 分支中的分支中的Context Toolbar 添加添加 “Virtual Cell”就是用多个相邻的面定义的面就是用多个相邻的面定义

31、的面 。先选择面，在加。先选择面，在加 “Virtual Cell” 为了进行网格划分，为了进行网格划分，Virtual cells 可以把缝的面合并到一个大的面中。可以把缝的面合并到一个大的面中。小的缝可能不能执行网格密度划分，可能导致网格划分失败。小的缝可能不能执行网格密度划分，可能导致网格划分失败。 属于属于virtual cell的原始面上的内部线，不再影响网格划分。所以划分的原始面上的内部线，不再影响网格划分。所以划分这样的拓扑结构可能和原始几何体会有不同。这样的拓扑结构可能和原始几何体会有不同。 对于其他操作（例如加载）个别的面就不在被承认，这时用对于其他操作（例如加载）个别的面就

32、不在被承认，这时用virtual cell 代替。代替。Training ManualANSYS Workbench - DesignModelerANSYS Workbench - DesignModeler当生成当生成virtual cells,要先选面，再将其加入一个要先选面，再将其加入一个virtual cell: 不能首先加不能首先加virtual cell ，因为，因为DS要检测要合并的面，看其能否完成要检测要合并的面，看其能否完成这个程序。这个程序。 只有只有DS确定面能合并，新的确定面能合并，新的Virtual Cell 分支才会生成。分支才会生成。 当加入当加入virtual

33、 cell，其中元素就不能改变，其中元素就不能改变 具体可以看具体可以看 “Geometry” 成灰色（不可修改）成灰色（不可修改） 在定义在定义virtual cell 之前要对面进行评估，之前要对面进行评估， 那么在此之后面就不能再改变那么在此之后面就不能再改变 如果需要改变，应该删除已经存在的分支，如果需要改变，应该删除已经存在的分支， 选择新的面再重新建立选择新的面再重新建立 有有”Virtual Topology”的的“Model”分支不能被复制或拷贝。分支不能被复制或拷贝。Training ManualANSYS Workbench - DesignModelerANSYS Workbench - DesignModeler考虑下面的例子考虑下面的例子:在斜面上生成很密在斜面上生成很密的网格的网格生成一个有两个面（生成一个有两个面（top surface和和chamfer surface）组成的组成的Virtual cell (red) 。原有的模型有一个非常小原有的模型有一个非常小的圆柱面，形成一个斜面的圆柱面，形成一个斜面。结果网格不再由结果网格不再由小特征决