第11章 网格划分

1、第第11章章 网格划分网格划分网格划分主要包括以下三个步骤网格划分主要包括以下三个步骤:1. 定义单元属性定义单元属性 (单元类型、实常数、材料属性单元类型、实常数、材料属性)2. 设定网格尺寸控制设定网格尺寸控制 (控制网格密度控制网格密度)3. 执行网格划分执行网格划分实体单元实体单元FEA 模型模型网格划分网格划分第第11章章 网格划分网格划分(续续)v网格划分的缺省设置：网格划分的缺省设置： 自由网格划分，即四边形网格划分自由网格划分，即四边形网格划分(2D模型模型)，其中可能包含少量三角形其中可能包含少量三角形 单元尺寸由单元尺寸由ANSYS确定确定 (通常是比较合理的通常是比较合理

2、的) 单元属性为：类型为单元属性为：类型为1,材料为材料为1,实常数为实常数为111.1 网格划分工具网格划分工具网格划分工具是网格控制的一种快捷方式网格划分工具是网格控制的一种快捷方式单元属性控制单元属性控制智能网格划分控制智能网格划分控制尺寸控制尺寸控制指定单元形状指定单元形状自由网格划分或映射网格划分自由网格划分或映射网格划分执行网格划分执行网格划分清除网格清除网格局部细划局部细划123456781234567811.2 缺省单元尺寸缺省单元尺寸v如果您不指定任何控制如果您不指定任何控制, ANSYS将使用将使用缺省尺寸缺省尺寸, 它它将根据单元阶次，指定线的最小和最大份数将根据单元阶次

3、，指定线的最小和最大份数, 表面表面高宽比等。高宽比等。v用于映射网格划分用于映射网格划分, 但在智能网格划分关闭时但在智能网格划分关闭时, 自由自由网格划分也可使用。网格划分也可使用。v缺省单元尺寸以下列量为基础：缺省单元尺寸以下列量为基础：线的最小单元数和最大单元数线的最小单元数和最大单元数每个单元的顶角每个单元的顶角最小和最大的边界长度最小和最大的边界长度11.2 缺省单元尺寸缺省单元尺寸(续续)v改变缺省单元尺寸改变缺省单元尺寸11.3 智能网格划分智能网格划分v智能网格划分是最高效的网格控制方法。通过指定智能网格划分是最高效的网格控制方法。通过指定所有线上的份数决定单元的尺寸，它可以

4、考虑几何所有线上的份数决定单元的尺寸，它可以考虑几何图形的曲率，线与线的接近程度和其它特征图形的曲率，线与线的接近程度和其它特征, 以及以及单元阶次。单元阶次。v在进行自由网格划分时，智能网格给网格划分器创在进行自由网格划分时，智能网格给网格划分器创造合理的单元形状提供一个好的选择，并创建自由造合理的单元形状提供一个好的选择，并创建自由网格划分的初始单元尺寸。网格划分的初始单元尺寸。v智能网格划分的缺省设置是关闭，在进行自由网格智能网格划分的缺省设置是关闭，在进行自由网格划分时，建议采用智能网格；它并不影响映射网格划分时，建议采用智能网格；它并不影响映射网格的划分，映射网格仍然使用缺省尺寸。的

5、划分，映射网格仍然使用缺省尺寸。v为了得到更好的网格，应将所有的面或体放在一起为了得到更好的网格，应将所有的面或体放在一起划分网格，它优越于一个一个地划分网格。划分网格，它优越于一个一个地划分网格。11.3.1 激活智能网格激活智能网格打开智能网格，将滚动条设置在打开智能网格，将滚动条设置在1(最最密的网格密的网格)到到10(最粗的网格最粗的网格)之间，一之间，一般建议设定在般建议设定在48之间。之间。11.3.1 激活智能网格激活智能网格(续续)如图所示为采用不同的如图所示为采用不同的SmartSize尺寸级别进尺寸级别进行四面体网格划分的例行四面体网格划分的例子。子。可以使用可以使用Mes

6、hTool菜菜单条或采用单条或采用smrt,off命命令关闭智能网格划分。令关闭智能网格划分。11.3.2 高级智能网格控制高级智能网格控制扩张系数：扩张系数：网格内部单网格内部单元尺寸与边界尺寸的比值元尺寸与边界尺寸的比值(0.54)(finecoarse)过渡系数：过渡系数：从边界到内从边界到内部，相邻单元的尺寸比值部，相邻单元的尺寸比值(14)(gradualrapid)1211.4 人工调整网格控制人工调整网格控制v由于结构形状的多样性，在许多情况下，由缺省单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元尺寸或智能尺寸使产生的网格并不合适v包括应力集

7、中和奇异点的模型包括应力集中和奇异点的模型v在这些情况下，进行网格划分时必须做更多的处理。在这些情况下，进行网格划分时必须做更多的处理。可以通过指定下述的单元尺寸来进行控制可以通过指定下述的单元尺寸来进行控制总体单元尺寸总体单元尺寸：根据面的边界（线）上所用单元：根据面的边界（线）上所用单元的边长或每条线上划分的单元数进行控制的边长或每条线上划分的单元数进行控制指定面、线上的单元划分数指定面、线上的单元划分数指定关键点附近的单元尺寸指定关键点附近的单元尺寸11.4 人工调整网格控制人工调整网格控制(续续)层网格划分：层网格划分：在壁面附近划分较密的的网格在壁面附近划分较密的的网格(适适于模拟于

8、模拟CFD边界层及电磁分析中的边界层及电磁分析中的skin effects)网格细化：网格细化：在制定区域细化网格在制定区域细化网格(并不清除已经并不清除已经划好的网格划好的网格)v上述每种控制方法都有自己特定的用途。尽管它上述每种控制方法都有自己特定的用途。尽管它们可以混合使用们可以混合使用, 但有些会有冲突。通常一次使用但有些会有冲突。通常一次使用12种控制方法种控制方法11.4.1 改变总体单元尺寸改变总体单元尺寸指定线上的单元边长或者每条指定线上的单元边长或者每条线上划分的单元数，或者此二线上划分的单元数，或者此二项都被指定，则程序采用项都被指定，则程序采用SIZE11.4.1 改变总

9、体单元尺寸改变总体单元尺寸(续续)v可单独使用或与智能网格划分可单独使用或与智能网格划分联合使用。联合使用。单独使用单独使用ESIZE(智能网格划分智能网格划分关闭关闭)将采用相同的单元尺寸对将采用相同的单元尺寸对体体(或面或面)划分网格。划分网格。在智能网格划分打开时在智能网格划分打开时, ESIZE充当充当“向导向导”，但为了适应线，但为了适应线的曲率或几何近似，的曲率或几何近似，ESIZE所所指定的尺寸可能无效。指定的尺寸可能无效。11.4.2 改变面上的单元数目改变面上的单元数目v面与面的交线仅在未指定线尺寸或面与面的交线仅在未指定线尺寸或关键点尺寸，且邻近无尺寸更小的关键点尺寸，且邻

10、近无尺寸更小的面时使用指定尺寸面时使用指定尺寸v智能网格划分打开时，为了适应线智能网格划分打开时，为了适应线的曲率或几何近似，指定的尺寸可的曲率或几何近似，指定的尺寸可能无效能无效11.4.3 改变线上的单元数目改变线上的单元数目拾取菜单指示你拾取线拾取菜单指示你拾取线单元边界所对应的角度单元边界所对应的角度单元边长单元边长单元划分单元划分数数最后一个分割与第一个分割的比最后一个分割与第一个分割的比率率Yes智能网格划分智能网格划分打开时可能无效打开时可能无效No智能网格划分打智能网格划分打开时将被网格划分开时将被网格划分器采用，在所有其器采用，在所有其它尺寸控制最优先它尺寸控制最优先11.4

11、.4 层状网格划分层状网格划分v层状网格划分层状网格划分(只适用于只适用于2-D情况情况)生生成线性过渡的自由网格成线性过渡的自由网格v在平行于线的方向上单元尺寸相当均在平行于线的方向上单元尺寸相当均匀匀v在垂直于线的方向上，单元尺寸和数在垂直于线的方向上，单元尺寸和数目急剧变化目急剧变化v当分析时要求表面高精度，层状网格当分析时要求表面高精度，层状网格是最有用的。是最有用的。(例如，模拟例如，模拟CFD的边的边界层效应和电磁分析中的集肤效应界层效应和电磁分析中的集肤效应)v打开层状网格划分器：打开层状网格划分器：指定线上的单指定线上的单元尺寸，线上两端单元的比率和内部元尺寸，线上两端单元的比

12、率和内部网格层的厚度。网格层的厚度。11.4.5 改变关键点附近的单元尺寸改变关键点附近的单元尺寸拾取关键点拾取关键点指定单元边长指定单元边长对应力集中区域非常有用对应力集中区域非常有用智能网格划分打开时，为了适应线的智能网格划分打开时，为了适应线的曲率或几何近似指定的尺寸可能无效曲率或几何近似指定的尺寸可能无效11.5 单元尺寸的层次关系单元尺寸的层次关系单元尺寸指定的层次与采用缺省单元尺寸还是采用智单元尺寸指定的层次与采用缺省单元尺寸还是采用智能尺寸有关能尺寸有关缺省单元尺寸的优先顺序缺省单元尺寸的优先顺序 对线划分的指定被最先考对线划分的指定被最先考虑虑 关键点附近的单元尺寸作关键点附近

13、的单元尺寸作为第二级考虑对象为第二级考虑对象 总体单元尺寸作为第三级总体单元尺寸作为第三级考虑对象考虑对象 缺省单元尺寸被最后考虑缺省单元尺寸被最后考虑智能单元尺寸的优先顺序智能单元尺寸的优先顺序 对线的指定被最先考虑对线的指定被最先考虑 关键点附近的单元尺寸作为第关键点附近的单元尺寸作为第二级考虑对象二级考虑对象，当考虑到曲率当考虑到曲率和小的几何尺寸特征时可以忽和小的几何尺寸特征时可以忽略它略它 总体单元尺寸作为第三级考虑总体单元尺寸作为第三级考虑对象对象,当考虑到曲率和小的几何当考虑到曲率和小的几何尺寸特征时可以忽略它尺寸特征时可以忽略它 智能单元尺寸设置被最后考虑智能单元尺寸设置被最后

14、考虑11.6 自由网格与映射网格自由网格与映射网格v我们可以指示程序全部使用四边形面单元和六边我们可以指示程序全部使用四边形面单元和六边形体单元来生成映射网格形体单元来生成映射网格v自由网格对单元的形状没有限制，映射网格受映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齐，几何模型应由规则的面或体构成自由网格自由网格映射网格映射网格11.6 自由网格与映射网格自由网格与映射网格(续续)v自由划分自由划分无单元形状限制无单元形状限制网格无固定的模式网格无固定的模式适用于复杂形状的面和体

15、适用于复杂形状的面和体v映射划分映射划分面的单元形状限制为四边形面的单元形状限制为四边形,体的单元限制为六体的单元限制为六面体面体 (方块方块)通常有规则的形式通常有规则的形式,单元明显成行单元明显成行仅适用于仅适用于 “规则的规则的” 面和体面和体, 如：矩形和方块如：矩形和方块11.6.1自由网格与映射网格比较自由网格与映射网格比较自由网格自由网格+易于生成易于生成; 不须将复杂不须将复杂形状的体分解为规则形形状的体分解为规则形状的体状的体体单元仅包含四面体网体单元仅包含四面体网格格, 致使单元数量较多致使单元数量较多仅高阶仅高阶(10-节点节点) 四面体四面体单 元 较 满 意单 元 较

16、 满 意 , 因 此因 此DOF(自由度自由度)数目可能数目可能很多很多映射网格映射网格+通常包含较少的单元数通常包含较少的单元数量量+低阶单元也可能得到满低阶单元也可能得到满意的结果意的结果,因此因此DOF(自自由度由度)数目较少数目较少面和体必须形状面和体必须形状 “规规则则”, 划分的网格必须划分的网格必须满足一定的准则满足一定的准则难于实现难于实现, 尤其是对形尤其是对形状复杂的体状复杂的体11.6.2 生成自由网格生成自由网格v自由网格是面和体网格划分时的缺自由网格是面和体网格划分时的缺省设置省设置v生成自由网格比较容易：生成自由网格比较容易：导出导出 MeshTool 工具工具,

17、划分方式设划分方式设为自由划分为自由划分推荐使用智能网格划分进行自由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网格划分，激活它并指定一个尺寸级别寸级别按按 Mesh 按钮开始划分网格按钮开始划分网格v按拾取器中按拾取器中 Pick All 选择所选择所有实体有实体 (推荐推荐)或使用命令或使用命令VMESH,ALL或或 AMESH,ALL11.6.3 生成映射网格的步骤生成映射网格的步骤v三个步骤：三个步骤：保证保证 “规则的规则的”形状形状, 即即, 面有面有 3 或或4 条边条边, 或或 体有体有 4, 5, 或或6个面。在许多情况下，模型的几何形状上个面。在许多情况下，模型

18、的几何形状上有多于有多于4条边的面，有多于条边的面，有多于6个面的体，为了将它们个面的体，为了将它们转换成规则的形状转换成规则的形状, 您可能进行如下的一项或两项您可能进行如下的一项或两项操作：把面操作：把面(或体或体)切割成小的切割成小的, 简单的形状；简单的形状；相加或连接两条或多条线相加或连接两条或多条线 (或面或面) 以减少总的边数。以减少总的边数。指定尺寸和形状控制指定尺寸和形状控制生成网格生成网格11.6.3.1 切割切割v切割切割 可以通过布尔减运算实现可以通过布尔减运算实现您可以使用工作平面您可以使用工作平面, 一个面一个面, 或一条线作为切或一条线作为切割工具割工具有时有时,

19、 生成一条新的线或面会比移动或定向工作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平面到正确的方向容易得多11.6.3.2 相加相加v无论什么时候总可以采用相加的操作无论什么时候总可以采用相加的操作(也就是说，当也就是说，当几条线是相切的，并且附在相同的面上时几条线是相切的，并且附在相同的面上时)。一般来。一般来说，相加优于连接。说，相加优于连接。v当线不相切时，也可以使用相加的操作，但在线的当线不相切时，也可以使用相加的操作，但在线的弯折处不一定有节点生成。弯折处不一定有节点生成。11.6.3.3 连接连接v连接连接操作：将几条线或几个面连接成一条线或一个操作：将几条线或几个

20、面连接成一条线或一个面，以减少线或面的总数，便于采用映射网格划分。面，以减少线或面的总数，便于采用映射网格划分。线或面被连接后，原始线或面仍然存在。创建的新线或面被连接后，原始线或面仍然存在。创建的新线或新面仅仅是为了划分网格，对任何实体建模操线或新面仅仅是为了划分网格，对任何实体建模操作都是无效的。作都是无效的。连接这两条线使连接这两条线使其成为一个由其成为一个由4条边构成的面条边构成的面11.6.3.3 连接连接(续续)v删除连接生成的图元：删除连接生成的图元：删除连接所生成的图元是最后删除连接所生成的图元是最后一个步骤，即不再需要它作其一个步骤，即不再需要它作其它的任何操作它的任何操作一

21、旦单击一旦单击“Del concats-area(或或line)”，在模型中，在模型中所有所有连接所生连接所生成的面成的面(或线或线)将被删除将被删除在进行此操作前确保先存数据在进行此操作前确保先存数据库文件库文件11.6.3.3 连接连接(续续)v选择连接所生选择连接所生成的图元成的图元Areas ConcatenatedLines Concatenated11.6.3.4 相加或连接的注意事项相加或连接的注意事项应该在所有的建模操作完成后再进行连接操作应该在所有的建模操作完成后再进行连接操作连接应该是给模型划分网格前的最后一步操作，因为连接应该是给模型划分网格前的最后一步操作，因为从连接操

22、作中得到的图元不能用于以后的任何实体建从连接操作中得到的图元不能用于以后的任何实体建模操作，用户可以通过删除连接产生的线或面来模操作，用户可以通过删除连接产生的线或面来“undo”(删除删除)连接操作连接操作在建模操作中，如果觉得连接操作有太多限制，通常在建模操作中，如果觉得连接操作有太多限制，通常可以采用其它的方法获得映射网格可以采用其它的方法获得映射网格(例如网格拖拉例如网格拖拉)在有些情况下，应考虑用工作平面去分面或体，一个在有些情况下，应考虑用工作平面去分面或体，一个面或体能被分成一系列适用于映射网格划分的图元面或体能被分成一系列适用于映射网格划分的图元11.6.3.5 指定尺寸和形状

23、控制指定尺寸和形状控制v这是映射网格划分这是映射网格划分3个步骤中的第个步骤中的第2步步v选择单元形状非常简单。在选择单元形状非常简单。在MeshTool中中,对面的网格划分选择对面的网格划分选择Quad，对体的网格，对体的网格划分选择划分选择 Hex，点击，点击 Mapv其中通常采用的尺寸控制和级别如下其中通常采用的尺寸控制和级别如下:线尺寸线尺寸 LESIZE 级别较高级别较高若指定了总体单元尺寸若指定了总体单元尺寸, 它将用于它将用于 “未给定尺寸的未给定尺寸的” 线线缺省的单元尺寸缺省的单元尺寸DESIZE仅在未指定仅在未指定ESIZE时用于时用于 “未给定尺寸的未给定尺寸的” 线上线

24、上智能网格划分无效智能网格划分无效11.6.3.5 指定尺寸和形状控制指定尺寸和形状控制(续续)v若您指定线的分割数若您指定线的分割数, 切记切记:对边的分割数必须匹配对边的分割数必须匹配, 但您只须指定一边的分但您只须指定一边的分割数。映射网格划分器将把分割数自动传送到它割数。映射网格划分器将把分割数自动传送到它的对边。的对边。如果模型中有连接线，只能在原始如果模型中有连接线，只能在原始(输入输入)线上指线上指定分割数，而不能在合成线上指定分割数。定分割数，而不能在合成线上指定分割数。每条初始线上指定每条初始线上指定6份分割份分割此线上将自动使用此线上将自动使用12份分割份分割 (合成线的对

25、边合成线的对边)其它两条线上会采用几份分其它两条线上会采用几份分割呢割呢? (后面的演示将会回后面的演示将会回答这一问题答这一问题)11.6.3.6 生成映射网格生成映射网格v只要保证了规则的形状，并指定了合适的份数，生只要保证了规则的形状，并指定了合适的份数，生成网格将非常简单。只须按成网格将非常简单。只须按MeshTool中的中的Mesh键，键， 然后按拾取器中的然后按拾取器中的Pick All或选择需要的实体即可或选择需要的实体即可11.6.3.6 生成映射网格生成映射网格(续续)v问题：问题：为划分映射为划分映射网格您将如何切割网格您将如何切割这个模型这个模型?11.6.4 生成面的映

26、射网格生成面的映射网格v生成映射网格的面必须满足一定的要求：生成映射网格的面必须满足一定的要求：面由面由3-4条线围成条线围成(三角形或四边形三角形或四边形)对应边的单元数目必须相同对应边的单元数目必须相同(4边过渡网格除外边过渡网格除外)对于由对于由3边围成的面，每边单元数必须为偶数边围成的面，每边单元数必须为偶数11.6.4 生成面的映射网格生成面的映射网格(续续)v如果一个面由多于如果一个面由多于4条的线围成，则它不能直接条的线围成，则它不能直接采用映射网格进行划分，然而，为了将总的线采用映射网格进行划分，然而，为了将总的线数减少到数减少到4，其中的某些线可以被加起来，其中的某些线可以被

27、加起来(add：一种建模操作一种建模操作)或连接起来或连接起来(concatenated：一种：一种进行网格划分时采用的操作进行网格划分时采用的操作)。v代替进行连接操作代替进行连接操作(concatenation)，可以用拾取，可以用拾取一个面的一个面的3个或个或4个角点来进行面映射网格划分，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。间的多条线内部连接起来。11.6.4 生成面的映射网格生成面的映射网格(续续)vANSYS处理线的划分处理线的划分为了得到映射网格，面的对边须指定相等的划分数为了得到映射网

28、格，面的对边须指定相等的划分数(或者定义线的划分数对应于某种传递方式或者定义线的划分数对应于某种传递方式)不需要在所有的线上指定划分数，只要是采用映射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边，传递所有相邻的要划分网格的面程序会尽可能的根据总体尺寸或关键点尺寸的定义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产生一个相匹配的线的划分数定义三条线定义三条线的划分数的划分数11.6.4 生成面的映射网格生成面的映射网格(续续)v2D四边形过渡网格四边

29、形过渡网格对于四边形，相对的边的单元数目可以不同对于四边形，相对的边的单元数目可以不同过渡网格有几种模式，边线的单元数必须与给定过渡网格有几种模式，边线的单元数必须与给定的模式相符的模式相符11.6.4 生成面的映射网格生成面的映射网格(续续)11.6.4 生成面的映射网格生成面的映射网格(续续)v将线加起来：将线加起来：1. 拾取将要被加起来的线拾取将要被加起来的线2. 单击单击OK3. 指定现存线以后的状态指定现存线以后的状态4.单击单击OK11.6.4 生成面的映射网格生成面的映射网格(续续)v将线连接起来：将线连接起来：1. 拾取将要连接的线拾取将要连接的线2. 单击单击OK11.6.

30、4 生成面的映射网格生成面的映射网格(续续)例题：一个由六条线围成的面例题：一个由六条线围成的面L1 and L2 are added.New Line L#L4 and L5 are concatenated.产生四条线围产生四条线围成的面，适于成的面，适于网格划分网格划分New concatenated line.11.6.4 生成面的映射网格生成面的映射网格(续续)关于指定划分数的注意点关于指定划分数的注意点只能在原始线上指定划分数，不能在通过连接操作生只能在原始线上指定划分数，不能在通过连接操作生成的新线上指定划分数成的新线上指定划分数11.6.4 生成面的映射网格生成面的映射网格(续

31、续)v简易的面映射网格方法：简易的面映射网格方法：是获得映射网格的最简单方法是获得映射网格的最简单方法此操作使用指定的关键点作为角结点，程序在内部此操作使用指定的关键点作为角结点，程序在内部将关键点之间的多条线连接起来将关键点之间的多条线连接起来程序将会使用四边形单元自动给此面划分网格程序将会使用四边形单元自动给此面划分网格(不需不需要指定单元形状要指定单元形状)11.6.4 生成面的映射网格生成面的映射网格(续续)1.选择选择“area”2.选择选择“Quad”3.选择选择“Mapped”4.选取选取“Pick corners”5.选择选择“mesh”6.拾取将要进行映射网拾取将要进行映射网

32、格划分的面格划分的面7.选择选择OK8.拾取拾取3或或4个角关键点个角关键点9.选择选择OK11.6.4 生成面的映射网格生成面的映射网格(续续)v简单地通过一个面上的简单地通过一个面上的3个或个或4个角点个角点暗示暗示一个连一个连接。此时，接。此时，ANSYS 内在地内在地生成一个连接。生成一个连接。11.6.4 生成面的映射网格生成面的映射网格(续续)例题：由六条线所围成的面例题：由六条线所围成的面此题在前面的加线和连接线例题中曾出现过，注意上图中拾取此题在前面的加线和连接线例题中曾出现过，注意上图中拾取的几个关键点之间有多条线。在拾取完面之后，可以任意顺序的几个关键点之间有多条线。在拾取

33、完面之后，可以任意顺序拾取关键点拾取关键点1，3，4和和6，则程序将自动进行映射网格的划分，则程序将自动进行映射网格的划分，在执行网格划分之前不需要预先将线连接起来。线的连接过程在执行网格划分之前不需要预先将线连接起来。线的连接过程将在程序内部完成，并且在网格划分完成之后被删除将在程序内部完成，并且在网格划分完成之后被删除11.6.5 生成体的映射网格生成体的映射网格v生成映射网格的体必须满足一定的要求：生成映射网格的体必须满足一定的要求：体必须由体必须由4、5、或、或6个面围成个面围成(四、五、六面体四、五、六面体)对应面的单元数目必须相同对应面的单元数目必须相同(六面体过渡网格除外六面体过

34、渡网格除外)对于由对于由3面围成的体，每面单元数必须为偶数面围成的体，每面单元数必须为偶数11.6.5 生成体的映射网格生成体的映射网格(续续)11.6.5 生成体的映射网格生成体的映射网格(续续)v3-D六面体过渡网格六面体过渡网格11.6.5 生成体的映射网格生成体的映射网格(续续)v为了进行映射网格划分，我们可以通过连接面为了进行映射网格划分，我们可以通过连接面来减少围成体的边界面的数目来减少围成体的边界面的数目11.6.5 生成体的映射网格生成体的映射网格(续续)v给体进行映射网格划分时，连接面也要求连接线，给体进行映射网格划分时，连接面也要求连接线，如上图所示，程序会自动进行此操作。

35、但只有当相如上图所示，程序会自动进行此操作。但只有当相邻的两个四边形面被连接时才会自动进行，在所有邻的两个四边形面被连接时才会自动进行，在所有其它情况下在完成面的连接后必须人为的作线的连其它情况下在完成面的连接后必须人为的作线的连接接v在有些情况下，也可以将面加起来而不用面连接的在有些情况下，也可以将面加起来而不用面连接的方法方法(当面是平的并且共面时当面是平的并且共面时)这样，使用加的操作比这样，使用加的操作比使用连接操作更好使用连接操作更好v在完成加的操作后，仍需进行边界线的连接操作在完成加的操作后，仍需进行边界线的连接操作11.6.5 生成体的映射网格生成体的映射网格(续续)加面：加面：

36、1. 拾取将要相加的面拾取将要相加的面2. 单击单击OK11.6.5 生成体的映射网格生成体的映射网格(续续)连接面：连接面：1.拾取将要连接的面拾取将要连接的面2.选择选择OK11.7 过渡网格划分过渡网格划分v对体划分网格对体划分网格, 至今我们已有两种选择至今我们已有两种选择:自由网格划分：生成一个自由网格划分：生成一个全四面体全四面体网格。网格。这很容易实现但在某些情况下并不令人这很容易实现但在某些情况下并不令人满意；满意；映射网格划分：生成一个映射网格划分：生成一个全六面体全六面体网格。网格。这一方法令人满意但通常很难实现。这一方法令人满意但通常很难实现。vHex-to-tet me

37、shing 提供了第三种选择提供了第三种选择,它它 “集两家之长集两家之长” 将四面体和六面体将四面体和六面体网格很好地结合起来网格很好地结合起来 而不破坏网格的而不破坏网格的整体性整体性。v这一选择是在六面体单元和四面体单元间的过渡区生这一选择是在六面体单元和四面体单元间的过渡区生成金字塔形单元，要求：成金字塔形单元，要求：必须有六面体网格必须有六面体网格(至少在交界面上有四边形网格至少在交界面上有四边形网格)网格划分器首先生成四面体单元网格划分器首先生成四面体单元,然后通过组合或重然后通过组合或重新组织过渡区的四面体单元形成金字塔形单元新组织过渡区的四面体单元形成金字塔形单元仅适用于既支持

38、金字塔形又支持四面体形状的单元类仅适用于既支持金字塔形又支持四面体形状的单元类型，例如型，例如:结构单元结构单元 SOLID95, 186, VISCO89热单元热单元 SOLID90多物理场单元多物理场单元 SOLID62, 117, 122即使在过渡区结果也会很好，即使是从线性六面体单即使在过渡区结果也会很好，即使是从线性六面体单元向二次四面体单元过渡，单元表面都是协调的。元向二次四面体单元过渡，单元表面都是协调的。11.7 过渡网格划分过渡网格划分(续续)11.7.1 六面体四面体网格六面体四面体网格某些区域已经被六面体单元某些区域已经被六面体单元进行映射网格划分，同时另进行映射网格划分

39、，同时另一些较复杂的区域需要用四一些较复杂的区域需要用四面体单元进行网格划分：面体单元进行网格划分：v决定在哪儿采用过渡金字塔决定在哪儿采用过渡金字塔形单元是合适的形单元是合适的v为了生成金字塔单元，重新为了生成金字塔单元，重新排列组合四面体单元排列组合四面体单元v将金字塔单元放入网格中将金字塔单元放入网格中11.7.2 六面体四面体过渡图解六面体四面体过渡图解20节点六面体节点六面体(SOLID95)13节点金字塔节点金字塔(SOLID95)10节点四面节点四面体体( SOLID95)映射网格映射网格 过渡网格过渡网格 四面体网格四面体网格二阶单元二阶单元 二阶单元二阶单元11.7.2 六面

40、体四面体过渡图解六面体四面体过渡图解(续续)8节点六面体节点六面体(SOLID45)线性单元线性单元二阶单元二阶单元映射网格映射网格 过渡网格过渡网格 四面体网格四面体网格9节点金字塔节点金字塔(SOLID95)10节点四面节点四面体体( SOLID95)11.7.3 六面体四面体的过渡步骤六面体四面体的过渡步骤1.首先用六面体单元给体划分网格或用四边形单首先用六面体单元给体划分网格或用四边形单元给共享面划分网格元给共享面划分网格Mesh volume with bricksOr, mesh area with quads1211.7.3 六面体四面体的过渡步骤六面体四面体的过渡步骤(续续)2

41、.激活支持金字塔或四面体形状的单元类型，如：激活支持金字塔或四面体形状的单元类型，如：结构单元结构单元 SOLID95, 186, VISCO89，热单元，热单元 SOLID90，多物理场单元，多物理场单元 SOLID62, 117, 122SOLID95 11.7.3 六面体四面体的过渡步骤六面体四面体的过渡步骤(续续)3.设置单元形状为四面体形状设置单元形状为四面体形状的单元的单元(使用使用MeshTool or M S H A P E , 1 o r Preprocessor Meshing Mesher Opts. OK)11.7.3 六面体四面体的过渡步骤六面体四面体的过渡步骤(续续

42、)4.给第二个体划分网格，则在边界上自动生成金给第二个体划分网格，则在边界上自动生成金字塔单元字塔单元1211.7.4 六面体四面体过渡单元的优点六面体四面体过渡单元的优点v程序自动生成过渡用的金字塔单元程序自动生成过渡用的金字塔单元v整体不再需要满足进行映射网格划分所需的条件整体不再需要满足进行映射网格划分所需的条件v既使在过渡区域结果也令人满意这不同于采用耦既使在过渡区域结果也令人满意这不同于采用耦合合/约束方程或其它的人工方法约束方程或其它的人工方法11.7.5 四面体单元的转换四面体单元的转换v在某些分析中，退化的在某些分析中，退化的20结点四面体单元可能比结点四面体单元可能比不上不上

43、10结点的四面体单元，此时可以很容易的将结点的四面体单元，此时可以很容易的将退化单元转化为非退化的对应单元退化单元转化为非退化的对应单元(e.g. SOLID95 to SOLID92)v适用于六面体四面体的过渡网格适用于六面体四面体的过渡网格v10节点的四面体单元所用的内存较小，在求解期节点的四面体单元所用的内存较小，在求解期间形成间形成 的文件也小得多的文件也小得多11.7.5 四面体单元的转换四面体单元的转换(续续)v对应关系对应关系: 20-node 10-nodeStructuralSOLID95SOLID92Thermal SOLID90SOLID87ElectrostaticSO

44、LID122 SOLID12311.7.5 四面体单元的转换四面体单元的转换(续续) 20节点六面体单元节点六面体单元(volume 1)界面上的界面上的20节点金字塔单元节点金字塔单元(volume 2)2 0 节 点 的 四 面 体 单 元节 点 的 四 面 体 单 元(volume 2)也可以将这种也可以将这种单元转换成单元转换成10节点的单元节点的单元11.7.5 四面体单元的转换四面体单元的转换(续续)将将20节点的四面体单元转换为节点的四面体单元转换为10节点的四面体单元节点的四面体单元: 如果如果10节点的单元类型还没有定义，程序将在此处节点的单元类型还没有定义，程序将在此处定义

45、单元类型定义单元类型 程序只转换所选的四面体单元程序只转换所选的四面体单元11.8 网格形状检查与改变网格形状检查与改变 如果你觉得生成的单元形状不好，程序将会出如果你觉得生成的单元形状不好，程序将会出现警告提示，可以通过下面的方法改变网格现警告提示，可以通过下面的方法改变网格:v采用新的指定重新划分网格采用新的指定重新划分网格直接重划分直接重划分使用使用Accept/reject提示提示清除网格，然后再重新划分清除网格，然后再重新划分v局部细划局部细划11.8.1 形状检查形状检查v在存储每个单元之前，程序将会执行此检查在存储每个单元之前，程序将会执行此检查(即在即在单元生成期间单元生成期间

46、)v在网格划分结束时，形状检查摘要显示在网格划分结束时，形状检查摘要显示v可以控制形状检查选项：可以控制形状检查选项：将形状检查设置为将形状检查设置为ON/OFF将单个形状测试设置为将单个形状测试设置为ON/OFF改变形状参数的限制改变形状参数的限制11.8.1 形状检查形状检查(续续)vANSYS执行单元形状检查执行单元形状检查(长宽比、尖角、锥角等长宽比、尖角、锥角等)，并在单元划分出现形状较差单元会自动出现警告信并在单元划分出现形状较差单元会自动出现警告信息。但是，对于单元形状的评价没有通用和绝对的息。但是，对于单元形状的评价没有通用和绝对的标准，在一个分析中单元的形状不好，在其它的分标

47、准，在一个分析中单元的形状不好，在其它的分析中可能完全被接受。因此，可以认为析中可能完全被接受。因此，可以认为ANSYS单元单元形状检查带有一定的随意性。形状检查带有一定的随意性。v如果单元划分后出现有关单元形状检查的警告未必如果单元划分后出现有关单元形状检查的警告未必预言整个分析结果不理想；相反，没有出现警告信预言整个分析结果不理想；相反，没有出现警告信息未必能保证获得理想的分析结果。在有限元分析息未必能保证获得理想的分析结果。在有限元分析的过程中，掌握单元形状是使用者的责任，在此，的过程中，掌握单元形状是使用者的责任，在此，我们的建议是尝试使用不同的网格，并对其结果进我们的建议是尝试使用不

48、同的网格，并对其结果进行比较和评价。行比较和评价。11.8.2 给模型重新划分网格给模型重新划分网格我们可以通过重新设置单元尺寸控制和初始化网格我们可以通过重新设置单元尺寸控制和初始化网格划分操作来给一个已经划分网格的模型重新划分网划分操作来给一个已经划分网格的模型重新划分网格 。 这 是 改 变 网 格 最 简 单 的 操 作 。 不 需 要格 。 这 是 改 变 网 格 最 简 单 的 操 作 。 不 需 要Accept/reject提示，在重新划分网格之前不需要清提示，在重新划分网格之前不需要清除已有的网格。除已有的网格。注意：除了直接在线上的指定之外此特征允许你改注意：除了直接在线上的

49、指定之外此特征允许你改任何其它的尺寸指定，也就是说，此特征只在对面任何其它的尺寸指定，也就是说，此特征只在对面或体划分网格时有效。或体划分网格时有效。11.8.3 网格的网格的Accept/reject提示提示1.单击方框，将设置改为单击方框，将设置改为Yes2.单击单击OK，则，则在完成网格划在完成网格划分后，程序会分后，程序会提示你接受或提示你接受或者拒绝此网格者拒绝此网格11.8.4 对网格进行局部细划对网格进行局部细划ANSYS网格细划功能允许在现有的网网格细划功能允许在现有的网格上，对单元尺寸进行局部细划，而不格上，对单元尺寸进行局部细划，而不需要清除现存的网格。需要清除现存的网格。

50、v对所有的面单元和四面体体单元有效对所有的面单元和四面体体单元有效v在某些特定的结点、单元、关键点或在某些特定的结点、单元、关键点或线周围进行局部网格细划：线周围进行局部网格细划：2.单击单击Refine1.选择细划位置类型选择细划位置类型(即拾取的即拾取的结点、单元、关键点、线、面结点、单元、关键点、线、面周围或所有的单元上周围或所有的单元上)11.8.4 对网格进行局部细划对网格进行局部细划(续续)3.拾取细划位置，然后在拾取菜单上单击拾取细划位置，然后在拾取菜单上单击OK4. 选择细划级别：从选择细划级别：从1-5为从最小到最大为从最小到最大5. 如果想调整细划深度或控制其它的细划选项，

51、则选如果想调整细划深度或控制其它的细划选项，则选择择Yes6. 单击单击OK11.8.4 对网格进行局部细划对网格进行局部细划(续续)四边形网格细划四边形网格细划局部放大效果局部放大效果(没有三角形没有三角形)11.8.4 对网格进行局部细划对网格进行局部细划(续续)原始网格原始网格期望细划的区域期望细划的区域11.8.4 对网格进行局部细划对网格进行局部细划(续续)11.8.5 清除网格清除网格清除网格，意味删除节点和单元。要清除网格，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。必须知道节点和单元与图元的层次关系。KeypointsLinesAreasVol

52、umesIll try tochangethis lineagainLinesKeypointsAreasVolumesOh No!Its worsethan beforeNodesElementsElementsNodes1.打开打开MeshTool2.选择选择Clear3.出现拾取框后，在图形出现拾取框后，在图形窗口中拾取要清除的图元窗口中拾取要清除的图元4.选择选择 OK 或或 Apply执行执行11.8.5 清除网格清除网格(续续)11.8.5 清除网格清除网格(续续) 要修正一个已经划分要修正一个已经划分了网格的模型了网格的模型:1.清除清除 要修正的模型的要修正的模型的节点和单元节

53、点和单元2.删除删除 实体模型图元实体模型图元(由由高阶到低阶高阶到低阶)3.创建创建 新的实体模型，新的实体模型，代替旧模型代替旧模型4.对新的实体模型对新的实体模型划分划分网格网格(a) Original meshed model (b) Mesh cleared (c) Solid model modified(d) Revised remeshed model11.9 网格拖拉网格拖拉v当把一个面当把一个面拖拉拖拉成一个体时成一个体时, 您可以将面上的网格随您可以将面上的网格随同它一起拖拉同它一起拖拉, 得到一个已网格化的体。这称为得到一个已网格化的体。这称为 网网格拖拉格拖拉v优点：

54、易于生成带有块体单元优点：易于生成带有块体单元(六面体六面体)或块体单元或块体单元和棱柱体单元组合的体网格和棱柱体单元组合的体网格v必要条件：体的形状必须允许它拖拉必要条件：体的形状必须允许它拖拉在进行网格划分前，有时不必改变单元类型在进行网格划分前，有时不必改变单元类型(例如将例如将2D单元类型转换到单元类型转换到3D单元类型单元类型)适用于任何网格划分，网格拖拉和网格扫掠操作适用于任何网格划分，网格拖拉和网格扫掠操作必须定义且仅定义一个维数正确的单元类型必须定义且仅定义一个维数正确的单元类型此命令是以维数为基础，而不是以自由度为基础此命令是以维数为基础，而不是以自由度为基础11.9.1 面

55、单元拖拉生成体单元面单元拖拉生成体单元1.定义适当的定义适当的2-D单元单元类型类型2.将所有将要拖拉操将所有将要拖拉操作的面划分单元作的面划分单元3.定义适当的定义适当的3-D单元单元类型类型4.设置设置3-D单元属性单元属性5.设置沿拖拉方向生设置沿拖拉方向生成的单元数成的单元数11.9.1 面单元拖拉生成体单元面单元拖拉生成体单元(续续)6.进行面的拖拉操作进行面的拖拉操作7.删除或不选择删除或不选择2-D单元单元11.9.2 非求解单元非求解单元u定义：定义：MESH200是一是一种种 仅划分网格仅划分网格 (不求解不求解) 的单元，没有与之相关的单元，没有与之相关的自由度或材料特性的

56、自由度或材料特性u应用：应用于网格拖拉应用：应用于网格拖拉技术中技术中 (在划分平面网在划分平面网格前，选择格前，选择MESH200四边形单元四边形单元)11.9.3 非求解单元的应用步骤非求解单元的应用步骤1. 定义两种单元类型：一种面单元和一种体单元定义两种单元类型：一种面单元和一种体单元面单元：面单元：如如PLANE42体单元：体单元：应与应与MESH200单元类型匹配。例如单元类型匹配。例如, 若若您选择的您选择的MESH200单元有中间节点单元有中间节点, 那么那么3-D实实体单元也应有中间节点体单元也应有中间节点ET命令或命令或Preprocessor Element Type A

57、dd/Edit/Delete11.9.3 非求解单元的应用步骤非求解单元的应用步骤(续续)2. 用用MESH200单元划分需拖拉的面单元划分需拖拉的面使用需要的映射划分或自由划分网格密度使用需要的映射划分或自由划分网格密度Preprocessor MeshTool11.9.3 非求解单元的应用步骤非求解单元的应用步骤(续续)3. 选定单元拖拉选项选定单元拖拉选项典型的选项是典型的选项是:(1)激活激活TYPE属性属性(应为应为3D实体实体)(2)在拖拉方向单元的份数在拖拉方向单元的份数(即即,厚度方向的单元数厚度方向的单元数)。必须大于零必须大于零；否则，仅拖拉面，而不拖拉网格；否则，仅拖拉面

58、，而不拖拉网格11.9.3 非求解单元的应用步骤非求解单元的应用步骤(续续)4. 拖拉面拖拉面若有连接线，先删除它。如果存在连接，若有连接线，先删除它。如果存在连接，ANSYS 将不允许进行拖拉操作将不允许进行拖拉操作然后利用任一种拖拉方法拖拉面然后利用任一种拖拉方法拖拉面11.10 扫掠网格划分扫掠网格划分v扫掠划分扫掠划分 是另一种为体划分网格的选择。它是一个是另一种为体划分网格的选择。它是一个通过扫掠面上的网格从而为一个通过扫掠面上的网格从而为一个已有的已有的体划分网格体划分网格的过程的过程v与网格拖拉相似，只是在这一情况下体必须是存在与网格拖拉相似，只是在这一情况下体必须是存在的的 (

59、如通过几何体的输入如通过几何体的输入)、源面上不需要、源面上不需要2D网格网格11.10.1 扫掠网格划分的特点扫掠网格划分的特点v优点优点:易于生成带有块体单元易于生成带有块体单元(六面体六面体)或块体单元和棱柱体单元组合的或块体单元和棱柱体单元组合的体网格体网格对体进行四面体网格划分时，选对体进行四面体网格划分时，选项设置是项设置是 “不可扫掠的不可扫掠的”。自动。自动生成过渡金字塔网格生成过渡金字塔网格v必要条件必要条件:体在扫掠方向的拓扑结构必须一体在扫掠方向的拓扑结构必须一致。例如致。例如: 穿孔的块体穿孔的块体 (即使孔洞即使孔洞是锥体是锥体)源源 面和面和目标目标 面面 必须是必

60、须是单个单个面，面，而不允许是连接面而不允许是连接面源面(1 个面)目标面(1 个面)扫掠划分有扫掠划分有效效不能做扫掠划分不能做扫掠划分11.10.2 扫掠网格划分的步骤扫掠网格划分的步骤v定义并激活一个定义并激活一个3-D六面体六面体实体单元类型，如结实体单元类型，如结构单元构单元 SOLID45 或或 SOLID95v进入进入MeshTool选择选择Hex/Wedge和和 Sweepv选择如何识别源面和目标面：选择如何识别源面和目标面：“Auto Source/Target”选项意味着选项意味着ANSYS会根据会根据体的拓扑结构自动选择它们体的拓扑结构自动选择它们“Pick Source