Ansys_网格划分(超详细)_大学课件.ppt

1、1,同一实体不同的网格划分,B 网格划分控制,2,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,B 网格划分控制,3,单元属性设置,B 网格划分控制,4,Smartsize网格划分控制,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。 在进行自由网格划分时，建议采用Smartsize控制网格的大小。 智能网格创建自由网格划分的初始单元尺寸。 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。,B 网格划分控制

2、,5,打开智能网格，然后移动滚动条到所期望的值，级别越高说明网格越粗。,尺寸级别的范围从 1 (精细) 到10 (粗糙)，缺省级别为 6。,1、Smartsize基本控制,Main Menu Preprocessor Meshing MeshTool,B 网格划分控制,6,1、Smartsize基本控制,Main Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls SmartSize Basic,B 网格划分控制,7,1、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。,B 网格划分控制,8,1、Smartsize基本控制,不同

3、Smartsize水平值下的网格划分结果,B 网格划分控制,9,2、Smartsize高级控制,Main Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls SmartSize Adv Opts,B 网格划分控制,10,2、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。,B 网格划分控制,11,2、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。,B 网格划分控制,12,2、Smartsize高级控制,【TRANS】：网格划分过滤因子。,该值

4、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。,【ANGL】：对于低阶单元，该值设置了每单元边界过渡中允许的最大跨越角度。ANSYS默认为22.5度（Smartsize的水平值为6时）。,B 网格划分控制,13,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。,B 网格划分控制,14,改变总体单元尺寸 Main Menu Preprocessor Meshing MeshTool Global,1.指定线上的单元边长或者每条线上划分的单

5、元数。,2.单击OK,尺寸控制,B 网格划分控制,15,改变指定关键点上附近的单元尺寸 Main Menu Preprocessor Meshing MeshTool Keypts 拾取关键点.,1.指定单元边长,2.单击OK,尺寸控制,B 网格划分控制,16,改变指定线上的单元数目 Main Menu Preprocessor Meshing MeshTool Lines 拾取线,1.指定单元边长，单元划分数或单元边界所对应的角度.,2.单击OK,尺寸控制,B 网格划分控制,17,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10，用全局单元尺寸控制其网格划分操作,ex1.db,

6、B 网格划分控制,18,尺寸控制举例,例2：用线来控制单元尺寸的大小，从而进行网格划分操作,B 网格划分控制,19,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。,B 网格划分控制,20,单元形状控制,单元退化：当用四边形单元进行网格划分时，结果中还可能包含有三角形单元，这就是单元划分过程中产生的单元“退化”现象。,PLANE82,单元的“退化”,B 网格划分控制,21,1、用网格划分工具指定单元形状,Main Menu Preprocessor Meshin

7、g MeshTool,B 网格划分控制,单元形状控制,22,2、用网格划分器选项对话框进行单元形状设置,Main Menu Preprocessor Meshing Mesher Opts,B 网格划分控制,单元形状控制,23,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。 网格无固定的模式。 适用于复杂形状的面和体。,B 网格划分控制,24,自由网格是面和体网格划分时的缺省设置

8、。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)。,B 网格划分控制,网格划分器选择自由网格划分,25,网格划分器选择映射网格划分,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.,B 网

9、格划分控制,26,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, 5, 或 6 个面； 指定尺寸和形状控制； 生成网格。,B 网格划分控制,网格划分器选择映射网格划分,27,1、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: 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。,B 网格划分控制,网格划分器选择映射网格划分,28,切割 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.

10、 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。,B 网格划分控制,网格划分器选择映射网格划分,29,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,B 网格划分控制,网格划分器选择映射网格划分,30,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Q

11、uad 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.,B 网格划分控制,网格划分器选择映射网格划分,31,2、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. 其中通常采用的尺寸控制和级别如下: 线尺寸 LESIZE 级别较高. 若指定了总体单元尺寸, 它将用于 “未给定尺寸的” 线. 缺省的单元尺寸 DESIZE仅在未指定ESIZE时用于 “未给定尺寸的” 线上. (智能网格

12、划分 无效.),B 网格划分控制,网格划分器选择映射网格划分,32,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. 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). 其它两条线上会采用4 份分割.,B 网格划分控制,网格划分器选择映射网格划分,33,3、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 Al

13、l 或选择需要的实体即可.,B 网格划分控制,网格划分器选择映射网格划分,34,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,B 网格划分控制,35,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,B 网格划分控制,36,映射网格划分举例,B 网格划分控制,37,映射网格划分举例,选择角点映射网格划分,通过角点选择进行映射网格划分,B 网格划分控制,38,映射网格划分举例,B 网格划分控制,39,使用网格的Accept/reject提示,Main Menu Preprocessor Meshing Mesher Options,1.单

14、击方框，将设置改为Yes,2.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,C 实体模型网格划分,40,关键点网格划分,Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Keypoints,ANSYS中提供了质量单元，如Mass21等，可以用其对关键点进行网格划分。,C 实体模型网格划分,41,线网格划分,Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Lines,对线进行网格划分，可以用Link单元，也可以用Beam梁单元。,C 实体模型网格划分,42,面网格划分,Main Menu Prepro

15、cessor Meshing MeshAreas Free,对面进行网格划分，可以用Plane单元，也可以用Shell单元。,按边线映射网格划分：,Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Areas Mapped 3 or 4 sided,按角点映射网格划分：,Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Areas Mapped By Corners,C 实体模型网格划分,43,体网格划分,对体进行网格划分，可以用SOLID单元。,Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Volumes Free Mai

16、n Menu Preprocessor Meshing Mesh Volumes Mapped 4 to 6 sided,C 实体模型网格划分,44,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,C 实体模型网格划分,45,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,C 实体模型网格划分,46,体网格划分扫掠网格划分举例,1）选择Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Attributes Picked Volumes

17、 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。,C 实体模型网格划分,47,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。,C 实体模型网格划分,48,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 Preprocessor Meshing Size

18、 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。,C 实体模型网格划分,49,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。,6,4,C 实体模型网格划分,50,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

19、单击ok按钮。最到得到的网格如下图所示。,C 实体模型网格划分,51,D 直接生成有限元模型,52,有限元模型是由节点和单元相连接而成的，所以定义节点就是为结构中的一个点指定一个编号和坐标位置。 用直接法建模时，必须先生成单元的节点才能定义单元。 ANSYS中对节点的相关操作主要包括：,生成节点 节点的复制与填充 查看节点 删除节点 移动节点,53,在活动坐标系中生成节点：,Main Menu Preprocessor Modeling Create Nodes In Active CS,D-1 生成节点,节点1和节点4,54,ANSYS中常用的生成节点的方法还有如下两种：,1、在工作平面中定

20、义单个节点,2、在已有的关键点处定义单个节点,Main Menu Preprocessor Modeling Create Nodes On Working Plane,Main Menu Preprocessor Modeling Create Nodes On Keypoint,D-1 生成节点,55,节点填充：,Main Menu Preprocessor Modeling Create Nodes Fill between Nds,D-2 节点填充及复制,填充生成的节点,56,节点复制：,Main Menu Preprocessor Modeling Copy Nodes Copy,D

21、-2 节点填充及复制,复制生成的节点,57,节点查看主要有两种方式：列表查看和图形查看,Utility Menu List Nodes Utility Menu List Picked Entities Nodes,1、列表查看,列表查看将现有笛卡儿坐标系下的节点的资料显示于一个新窗口中，使用者可检查建立的坐标点是否正确。并可将资料保存为一个文件。如欲在其他坐标系下显示节点资料，可以先改变显示坐标系。,D-3 查看节点,58,Utility Menu List Nodes,1、列表查看,D-3 查看节点,59,Utility Menu Plot Nodes,2、图形查看,图形查看是将现有笛卡儿

22、坐标下节点显示在视图窗口中，以供使用者参考及查看模型的建立。,Utility Menu PlotCtrls Numbering,显示节点,显示节点编号,D-3 查看节点,60,1、删除节点,Main Menu Preprocessor Modeling Delete Nodes,注意：删除节点后，定义在节点上的任何边界条件（如位移、力等）及任何耦合或约束方程也将被删除。,D-4 删除、移动节点,61,2、移动节点,Main Menu Preprocessor Modeling Move/Modify Nodes Set of Nodes,D-4 删除、移动节点,62,当节点定义完成后，必须将结

23、构按照节点连接成单元，并完成其有限元模型。单元选择正确与否，将决定其最后的分析结果。,ANSYS提供了120多种不同性质与类别的元素，每一个元素都有其固定的编号，例如Link1是第1号单元，Solid45是第45号元素。每个单元前的名称可判断该元素适用范围及其形状，基本上单元类别可分为1-D单元、2-D平面单元及3-D立体单元。 1-D单元由两点连接而成，2-D单元由三点连成三角形或四点连成四边形，3-D单元可由八点连接成六面体、四点连接成角锥体或六点连接成三角柱体。,D-5 单元定义,63,Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete

24、,1. 选择 Add.,D-5 定义单元类型,单元类型为结构系统中用到的单元类型种类，例如桌子可由桌面平面单元和各桌腿单元构成，故有两个单元类型。 定义单元类型就是从ANSYS的单元库中选择某个单元，并定义该结构分析所使用的单元号码。,64,2. 选择 Help 得到关于单元类型的信息.,4. 选择单元类型.,3. 选择单元分类.,5. 选择 OK.,单元分类,单元特性和编号,D-5 定义单元类型,65,6. 如果必要，选择 Options 修改单元选项. 以下是PLANE82的单元选项设置.,7. 选择 Close 结束单元类型定义.,选择 Help 得到更多单元选项的帮助.,D-5 定义单

25、元类型,66,实常数是针对某一单元的几何特征, 例如: 梁单元的横截面积. 壳单元的厚度. 所带的参数必须与单元表的顺序一致。,分析中用到的单元的实常数，可以查阅单元在线帮助. 注意并不是所有的单元都需要实常数，而且不同的单元通常有不同的常数与之对应。,D-6 定义实常数,67,5. 选择 OK.,4. 输入实常数.,6. 如果要定义另一实常数，选择 Add 并重复25步.,7.结束实常数定义，选择 Close.,D-6 定义实常数,68,ANSYS所有的分析都需要输入材料特性例如在结构分析至少要输入材料的杨氏模量E，热分析至少要输入材料的导热系数K等. 对于非线性材料特性的定义，需要激活一个

26、材料特性表。,定义材料的特性(Material Property)，就是定义结构的一些物理性质，例如弹性模量、密度、泊松比、剪切模数、热膨胀系数等。 何种材料具备何种属性在ANSYS帮助文档的单元属性表中均有说明。,D-7 定义材料特性,69,Main Menu Preprocessor Material Props Material Models,D-7 定义材料特性,70,一旦定义了必要的节点并设置好了材料特性，就可以定义单元了。可以通过确定的单元节点定义单元，这时必须输入的节点数和节点输入顺序由单元类型决定。 节点输入顺序决定了单元的法向方向。例如，二维梁单元Beam3要求两个节点（I，

27、J），三维块单元Solid45要求8个节点（第一个面I、J、K、L节点，对面的M、N、O、P节点）。,D-8 生成单元,71,生成单元时，一定要确认单元类型属性指针、单元实常数属性指针、单元材料属性指针以及单元坐标系属性指针设置正确。可通过命令来设置这些指针。 Main Menu Preprocessor Modeling Create Elements Elem Attributes,当用户只定义了一种单元类型、实常数和材料属性时，程序默认将这些单一的属性付给待定义的全部单元。 Main Menu Preprocessor Modeling Create Elements Auto Numb

28、ered Thru Nodes,D-8 生成单元,72,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。,c-rod-2d.db1,E 网格划分练习,73,1. 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

29、 File Resume from 选择 “c-rod-2d.db1” 文件名, 然后选择 OK,E 网格划分练习,74,3.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,E 网格划分练习,75,4.设置单元尺寸为 0.2 ，用四边形单元对模

30、型进行自由网格划分: 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 All,E 网格划分练习,76,5.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 OK,E 网格划分练习,77,6.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

31、按Add . 选择 “Structural Solid” 和 “Brick 20node 95”, 然后选择 OK 按Close,E 网格划分练习,78,6b.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OK Main Menu Preprocessor Modeling Operate Extrude Areas Along Normal 拾取 2号面, 然后选择 OK 设置DIST = 0.5, 然后选择 OK,E 网格划分练习,79,7.将模型

32、置于等轴图方位: Utility Menu PlotCtrls Pan, Zoom, Rotate 选择ISO 8.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 OK,E 网格划分练习,80,9.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 from 选择 “c-rod-fix.db” (或 “c-rod-fix.db1”) , 然后选择 OK 9b. 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 “Br