ANSYS网格划分（专业应用）

1、网格划分网格划分过程网格划分控制实体模型网格划分网格划分练习常用结构单元类型网格划分基本原则主要内容A网格划分过程定义单元属性单元类型定义实常数定义材料参数网格划分控制生成网格网格划分过程注意：在划分网格前，必须定义单元类型，最好定义好单元属性。B网格划分控制同一实体不同的网格划分较差的网格a)Free Quad plane42b)Mapped Quad plane42网格划分工具网格划分器选择单元属性设置Smartsize网格划分控制单元尺寸控制单元形状控制网格划分优化Main Menu Preprocessor Meshing MeshTool 单元属性设置或者菜单操作单元属性设置在创建有

2、限元模型的过程中，单元属性的设置一般有三种方法：分网前设置当前的缺省单元属性，即“global”的MAT、TYPE和REAL， 然后对该实体模型相应区域分网，依次完成所有分网。分网前将单元属性预先赋予实体模型的相应部位，然后一起分网。分网后对单元属性进行修改。注意：如果没有设置单元属性，ANSYS则自动将所有单元赋予 缺省值：MAT=1、TYPE=1、和REAL=1。单元属性设置 当你在划分单元前忘记设置单元属性，划分后的单元属性MAT=1、TYPE=1、REAL=1，怎么办？在这种情况下，有两种方法可以修改单元属性：一是先清除网格，再设置好单元属性，重新划分网格。二是先设置当前的单元属性，再

3、修改网格为当前单元属性。 Main Menu: Preprocessor -Attributes- Defines Default Attribs Main Menu: Preprocessor -Modeling- Move/Modify -Elements- Modify Attrib尺寸控制缺省单元尺寸 当第一次进入ANSYS进行自由和映射网格划分时，程序自动设置为缺省单元尺寸。缺省单元尺寸以下列量为基础：最小未划分网格线的最小单元数和最大单元数每个单元的最大跨角单元最小和最大的边长缺省单元尺寸的控制可以改变:Main Menu: Preprocessor Meshing Size Cn

4、trls ManualSize Global Other缺省尺寸改变结果Mapped Quad plane42最小线的缺省等分数为3最小线的等分数修改为4Smartsize网格划分控制在进行自由网格划分时，建议采用Smartsize控制网格的大小。在进行自动网格划分时，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。注意：打开智能网格并不影响映射网格的划分， 映射网格仍然使用缺省尺寸。Smartsize网格划分控制打开智能网格，尺寸级别的范围从 1 (精细) 到10 (粗糙), 缺省级别为 6 ，级别越高说明网格越粗。1、Smartsize基本控制Main Menu Preproces

5、sor Meshing MeshTool Main Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls SmartSize Basic 注意：只有关闭meshtool对话框，才会出现BASIC菜单。或者：Smartsize网格划分控制1、Smartsize基本控制对同一模型，采用不同的智能网格级别进行网格划分时所得到的网格。Smartsize网格划分控制1、Smartsize基本控制不同Smartsize水平值下的网格划分结果Smartsize网格划分控制2、Smartsize高级控制Main Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls

6、SmartSize Adv Opts 比例因子膨胀因子过渡因子Smartsize网格划分控制2、Smartsize高级控制FAC：用于计算默认网格尺寸的比例因子，取值范围0.25。FAC参数控制效果(plane82 Free Tri Smartsize)FAC=0.5 EXPAND1 TRANS2FAC=1 EXPAND1 TRANS2Smartsize网格划分控制2、Smartsize高级控制【EXPAND】：网格划分膨胀因子。该值决定了面内部单元尺寸与边缘处的单元尺寸的比例关系。取值范围0.54。FAC参数控制效果(plane82 Free Tri Smartsize)FAC=0.5 EX

7、PAND0.5 TRANS2FAC=0.5 EXPAND2 TRANS2Smartsize网格划分控制2、Smartsize高级控制【TRANS】：网格划分过渡因子。该值决定了从面的边界上到内部单元尺寸涨缩的速度。该值必须大于1而且最好小于4。FAC=0.5 EXPAND2 TRANS1.3FAC参数控制效果(plane82 Free Tri Smartsize)FAC=0.5 EXPAND2 TRANS3尺寸控制 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，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更多的控制。MESH

8、TOOL对话框对应 MAP 方式 缺省单元尺寸 Global Areas KeyPts Lines（DESIZE) (ESIZE) (AESIZE) (KESIZE ) (LESIZE) 低 高对应 FREE 方式 智能单元尺寸 Global Areas KeyPts Lines（SMRTSIZE ) (ESIZE) (AESIZE) (KESIZE ) (LESIZE) 低 高设置单元尺寸优先等级尺寸控制举例例1：如图所示半圆环，外径和内径分别为20和10Ex1.db1、用缺省的单元大小来划分网格低价与高价的缺省单元大小比较(Mapped Quad)Plane42(缺省global3)Pla

9、ne82(缺省global2)Main Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls Globalother2、控制全局单元尺寸来划分网格划分方式：Plane82 Mapped QuadGlobal=8（设置等分数，清除单元尺寸） Global=1（设置单元尺寸） 3、控制面单元尺寸来划分网格Area=2（单元尺寸） 划分方式：Plane82 Mapped Quad4、控制线单元尺寸来划分网格Line（两直线）=6（等分数）划分方式：Plane82 Mapped Quad5、控制关键点附近单元尺寸来划分网格Keypts=0.5（单元尺寸） 划分方式：Plane82

10、 Mapped Quad单元形状控制同一网格区域的面单元可以是三角形或者四边形，体单元可以是六面体或四面体形状。在进行网格划分之前，应该决定是使用ANSYS对于单元形状的默认设置，还是自己指定单元形状。ANSYS支持的单元形状和网格划分类型组合 单元形状控制单元的“退化”注意：同一模型尽量不要混用两种形状。PLANE82SOLID45网格划分器选择映射网格划分面的单元形状限制为四边形或三角形，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。两种主要的网格划分方法: 自由网格划分和映射网格划分自由网格划分无单元形状限制。网格无固定的模

11、式。适用于复杂形状的面和体。网格划分器选择自由网格划分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)。网格划分器选择映射网格划分限制条件面必须包含 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. 映射网格划分包含三个步骤:保证 “规则的”形状, 即面有 3 或4 条边, 或体有 4

12、, 5, 或 6 个面；指定尺寸和形状控制；生成网格。网格划分器选择映射网格划分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， 可能要进行如下的一项或两项操作:分割：把面 (或体) 切割成小的、简单的形状。连接：连接两条或多条线 (或面) 以减少总的边数。角点选择：选择面上的3个或4个角点暗示 一个连接。网格划分器选择映射网格划分分割 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.网格划分器选择映射网格划分连接 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

13、。使用命令 Preprocessor Meshing Concatenate Lines，然后拾取须连接的线.对面进行连接，使用命令Preprocessor Meshing Concatenate Areas连接这两条线使其成为一个由4条边构成的面网格划分器选择映射网格划分可简单地通过一个面上的3个或4个角点 暗示 一个连接. 此时, ANSYS 内在地 生成一个连接.在MeshTool中选择Quad shape和Mapped网格.将 3/4 sided 变为 Pick corners.按 Mesh 键, 拾取面, 然后拾取 3 或 4 角点形成一规则的形状.网格划分器选择映射网格划分网格划分

14、器选择映射网格划分2、指定尺寸和形状控制选择单元形状非常简单. 在 MeshTool中,对面的网格划分选择 Quad,对体的网格划分选择 Hex, 点击 Mapped.设置单元尺寸。网格划分器选择映射网格划分若指定线的分割数, 切记:对边的分割数必须匹配, 但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的对边.若对边均指定分割数且不一致，则取较多值。如果模型中有连接线, 只能在原始(输入)线上指定分割数,而不能在合成线上指定分割数.每条初始线上指定6份分割.此线上将自动使用12 份分割 (合成线的对边).此线指定4份分割. 此线上将自动使用4 份分割网格划分器选择映射网格划分3

15、、生成映射网格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MeshTool中的 Mesh 键, 然后按拾取器中的 Pick All 或选择需要的实体即可.映射网格划分举例待进行网格划分的五边形面对五边形进行映射网格划分时的提示Ex2.db映射网格划分举例进行线连接五边形面映射网格划分结果L6映射网格划分举例映射网格划分举例选取关键点选择角点映射网格划分通过角点选择进行映射网格划分映射网格划分举例改变网格 如果你觉得生成的网格不好，可以通过下面的方法改变网格:采用新的指定重新划分网格.直接重划分使用Accept/reject提示清除网格，然后再重新划分局部细划.使用网

16、格的Accept/reject提示Main Menu Preprocessor Meshing Mesher Options1.单击方框，将设置改为Yes2.单击OK，则在完成网格划分后，程序会提示你接受或者拒绝此网格。可使用户方便地放弃不想要的网格改变网格改变网格细化网格 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（得到更多的单元）。1.选择细划位置类型（即拾取的节点、单元、关键点、线、面周围或所有的单元上）2.单击Refine改变网格细化网格3. 拾取细划位置，然后在拾取菜单上单击OK4.选择细划级别：（从15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，则选择Y

17、es.6.单击OK4563网格细划前网格细划后C实体模型网格划分Meshing Your Solid Model 实体模型网格划分MESHTOOL对话框主菜单对线网格划分：Link单元、Beam单元对面网格划分：Plane单元、Shell单元对关键点网格划分：Mass21对体网格划分：Solid单元扫掠网格划分：Solid单元体网格划分扫掠网格划分扫掠网格划分是指从一个边界面（称为源面）网格扫掠贯穿整个体，将未进行网格划分的体划分成规则的网格。源面目标面体网格划分扫掠网格划分举例待扫掠网格划分的实体模型源面46四面表网格目标面Ex3.db体网格划分扫掠网格划分举例（1）选择Main Menu

18、Preprocessor Meshing Mesh Attributes Picked Volumes 命令，弹出图形选取对话框，在图形窗中选择生成的体，单击【ok】按钮，弹出下图所示对话框，对体进行属性设置。体网格划分扫掠网格划分举例（2）选择Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Volumes Sweep Sweep Opts 命令，弹出图形选取对话框，按要求进行相关设置。体网格划分扫掠网格划分举例（3）对源面（A6）进行预网格划分设置。假定要把源面划分为46的四面表网格，则分别将源面两条边界上的单元划分设置为4和6即可。选择Main Menu Prepr

19、ocessor Meshing Size Ctrls ManualSize Layers Picked Lines 命令，弹出图形对话框，在图形视窗中选择A6面的上边线，单击ok按钮后将其单元划分数目设为6。体网格划分扫掠网格划分举例（4）重复（3）操作，将面A6左边线的单元划分数目设为4。此时的模型如下图所示。64体网格划分扫掠网格划分举例（5）选择Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Volume Sweep Sweep 命令，弹出图形选取对话框，先选取图形视窗中的实体，单击ok按钮，再选中源面A6并单击ok按钮，接着选中目标面A5并单击ok按钮。最到得到

20、的网格如下图所示。D网格划分练习练习1连杆网格划分 说明对一个二维连杆进行网格划分.拉伸这个已网格化的面，形成一个三维的网格化的体.Ex5c-rod-2d.db1按教师指定的工作目录，用 “c-rod-2d-mesh”作为作业名，进入ANSYS. 或清除ANSYS 数据库，并把作业名改为 “c-rod-2d-mesh”:Utility Menu File Clear & Start New .Utility Menu File Change Jobname .2. 恢复数据库“c-rod-2d.db1” :Utility Menu File Resume from 选择 “c-rod-2d.d

21、b1” 文件名, 然后选择 OK3.进入前处理器，把单元类型设置为MESH200 ，设置keyopt(1)=“QUAD 8-NODE”:Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete 按Add .选择 “Not Solved” 和 “Mesh Facet 200”, 然后选择 OK按Options .设置 K1为 “QUAD 8-NODE”, 然后选择 OK按Close注：mesh200仅用于网格划分，不用于求解，主要应用在需多步网格划分，如拉伸网格，需要由低维网格生成高维网格。4.设置单元尺寸为 0.2 ，用四边形单元对模型进行自由网格

22、划分:Main Menu Preprocessor MeshTool 设置大小控制为Global，按 Set设置SIZE = 0.2按OK按Mesh拾取Pick All5.保存划分了网格的模型:Utility Menu File Save as 输入文件名“c-rod-2d-mesh-quad.db” , 然后选择 OK6.沿着已划分网格的面法向对该面拖拉，生成三维块体单元模型 :6a.添加三维块体单元类型:Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete 按Add .选择 “Structural Solid” 和 “Brick 20nod

23、e 95”, 然后选择 OK按Close6b.设置网格属性:Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Attributes Default Attribs或Main Menu Preprocessor Meshing Meshtool 拾取 对话框最上面的set按钮弹出对话框，选取单元类型solid95，按OK6c.设置在拖拉方向的单元份数， 然后拖拉面:Main Menu Preprocessor Modeling Operate Extrude Elem Ext Opts输入VAL1 = 3按OKMain Menu Preprocessor Modeling

24、Operate Extrude Areas Along Normal拾取 2号面, 然后选择 OK设置DIST = 0.5, 然后选择 OK7.将模型置于等轴图方位:Utility Menu PlotCtrls Pan, Zoom, Rotate 选择ISO8.保存网格模型:Utility Menu File Save as 输入文件名“c-rod-3d-mesh-brick.db”, 然后选择 OK9.用 VSWEEP 创建一个三维网格化的块体:9a. 恢复在练习 中创建的“c-rod-fix.db” (或 c-rod-fix.db1):Utility Menu File Resume fr

25、om 选择 “ex5c-rod-fix.db” (或 “c-rod-fix.db1”) , 然后选择 OK9b. 进入前处理器，设定单元类型为SOLID95:Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete 按Add .选择“Structural Solid” 和 “Brick 20node 95”, 然后选择 OK按Closec-rod-fix.db110e. 用VSWEEP对体进行网格划分:Main Menu preprocessor MeshTool .设置大小控制为Global，按 Set输入SIZE = 0.15按OK选择 “He

26、x” 和 “Sweep”, 保留“Auto Src/Trg”的缺省设置并激活它按Sweep拾取Pick All10f.保存网格模型:Utility Menu File Save as 输入文件名“c-rod-mesh-sweep.db” , 然后选择 OKSIZE = 0.15SIZE = 0.3练习2轴类零件的网格划分axis.db1、定义单元类型Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete按Add .选择“Structural Solid” 和 “Tet 10node 187”, 然后选择 OK按Close2、划分网格Main Me

27、nu Preprocessor Meshing Size Cntrls ManualsSize Global Size 2、划分网格Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Volumes Free练习3圆盘类零件的网格划分gear.db1、定义单元类型Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete按Add .选择“Structural Solid” 和 “Tet 10node 92”, 然后选择 OK按Close2、划分网格Main Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls

28、 ManualsSize Global Size 2、划分网格Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Volumes Free练习4bracket.db练习4Size Level = 6Size Level = 3练习5 采用映射网格划分以下形体提示：先用工作平面把该图形分割成规则形状3D单元：solid95wheela.dbE 典型结构单元类型点单元线单元平面单元实体单元壳单元类型典型单元自由度特点点单元Mass21(质量单元)UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ每个自由度的质量和惯性矩分别定义 线单元Link1（二维杆）UX, UY可承受

29、单轴拉、压Link8（三维杆）UX, UY, UZ可承受单轴拉、压Beam3（二维弹性梁）UX, UY, ROTZ可承受单轴拉、压、弯Beam4（三维弹性梁）UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ可承受单轴拉、压、弯、扭面单元Plane42（低阶）/Plane182UX, UYPlane82（高阶）/Plane183UX, UY适用于曲线边界体单元Solid45（8节点，六面体，低阶）/Solid185UX, UY, UZSolid95（20节点，六面体，高阶）/Solid186UX, UY, UZ适用于不规则形状Solid92（10节点，四面体，高阶）/ Solid187UX, UY, UZ适用于不规则形状壳单元Shell63（弹性壳，低阶）UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZShell93（曲壳，高阶）UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ适用于模拟弯曲壳体F网格划分基本原则网格划分原则网格数量网格疏密单元阶次网格质量网格数量 网格数量的多少将影响计算结果的精度和计算规模的大小。一般来讲，网格数量增加，计算精度会有所提高，但同时计算规模也会增加，所以在确定网格数量时应权衡两个因数综合考虑 网格较少时增加网格数量可以使计算精度明显提高，而计算时间不会有