第五章 网格划分.ppt

1、第五章 有限元模型网格划分,载荷施加在几何模型的边界上，但是 几何模型并不参与有限元分析，（参与 有限元分析的是节点和单元，所有施加 在几个模型边界上的载荷都要传递到有 限元模型（节点和单元）上进行求解， 因此，要对几何模型进行网格划分。,1、网格划分的过程 （1）定义单元属性必须进行 单元属性包括单元类型、实常数、材料特性、单元坐标系和截面号等。 （2）定义网格划分控制非必须，大多默认即可 对几何图素边界划分网格的大小和数目进行设置； 没有固定的网格密度可供参考； 可通过评估结果来评价网格的密度是否合理。 （3）生成网格 执行网格划分，生成有限元模型； 可清除已经生成的网格并重新划分； 局部

2、进行细化。,2、定义单元属性的操作主要有： 单元类型、实常数、材料属性、单元坐 标系等。,定义单元类型,对于不同的问题，需要应用不同的特性，单元特性的选择直接影响到计算能否进行和结果的精确性。 Ansys提供了100余种类型，基本能解决大部分的常见问题。 定义单元类型的常见步骤： element typeadd/edit/delete 可添加多个单元，对于不同的单元分类，有不同的特性，单元特性通过option设置。 单元类型的显示：list-properties-element type,定义实常数,实常数的设置依赖于单元类型，如横截面 积、厚度等。 步骤：propressor real co

3、nstants 以梁单元BEAM 3 为例：,为了方便计算，部分单元可自动计算出相关 参数： （1）section-beam-common section （2）选择输入参数定义尺寸 （3）preview可查看结果（截面面积、惯性矩等）,定义材料参数,材料参数与材料本身相关 线性或非线性 各项同性、正交异性和非弹性 不随温度变化或随温度变化 material propsmaterial models 在EX文本框中输入弹性模量，在PRXY文本框中 输入泊松比 add T 定义与温度相关的材料参数，GRAPH显示 材料参数随温度的变化曲线,定义线性材料参数,定义非线性材料参数,3、网格划分的控制

4、,确定义了单元类型，理论上可以按ANSYS软件默认的网格控制进行网格划分。但是有时会得到较差的网格，导致精度降低或不能完成计算。 网格划分控制不是必须的，因为采用缺省的网格划分控制对多数模型都是合适的；如果不设置网格划分控制则ANSYS自动采用缺省设置对网格进行划分。 网格划分控制在分析过程中非常重要，对分析结果的精度和正确性起着决定性作用。,单元形状控制 三角形单元、四边形单元、四面体单元、六面体单元,选择单元形状时，应考虑所定义的单元类型是否支 持这种单元形状！,网格类型选择,自由网格划分（free meshing） 映射网格划分（mapped meshing）,单元形状和网格划分类型的设

5、置共同影响网格的生 成，二者的组合不同，所生成的网格也不相同。,ANSYS提供了强大的网格划分工具栏， 包括单元属性选择、单元尺寸控制、自 由划分与映射划分等。 Element Attributes-单元属性选 择-设置实体中存在的相应项点参数 Smart Size-自动对网格进行划分， 值越小越精确 Size Control-各种单元属性尺寸 的设置及网格清除功能 单元形状控制-体、面、线、点， shape随着类型进行变化 网格划分器-Free（自由网格划分）， Mapped（映射网格划分） 网格划分优化-可对网格细化操作,网格划分工具,Smart size是ANSYS软件提供的强大的自动

6、网格划分工具，在很多情况下更有利于网格生 成过程中生成形状合理的单元。 注：在自由划分网格时，建议使用smart size 控制网格的大小。 网格为四边形时，如果生成的单元形状很 差或者在边界处出现奇异域，应考虑使用三角 形单元。 网格划分值越小，效果越好。默认值为6,Smart size 网格划分控制,Smart size的基本控制,4、网格划分的高级控制,对于自由 网格划分一般不必刻意设置便可对几何模型划分网格。 但对于映射网格划分和体扫掠网格划分则必须满足一 定的条件，甚至刻意设置才能得到满意的网格。,自由网格划分时，可全部采用四边形单元、全部 用三角形单元、或者是二者的混合单元；但是，

7、映射网格划分则只能全部用四边形单元、或全部用三角形面单元、或全部用六面体单元。,面映射网格划分的条件： 必须是3条或4条边组成的面。 面的对边必须划分为相同数目的单元，或与过渡网格的划分相匹配； 该面如仅有3条边，则划分的单元必须为偶数且各边单元数相等；,Smart size的高级控制,网格尺寸控制,网格划分过于粗糙，结果可能包含严重错误；过于精细，计算耗时，且可能不能运行，因此必须在网格划分前进行网格尺寸控制设置。,A、查看默认设置：Main Menu-Preprocessor-Meshing-Size Cntrls-ManualSize-Global-other B、直接默认划分：Main

8、 Menu-Preprocessor-Meshing-Mesh Attributes-Default Attribs C、自定义划分：Main Menu-Preprocessor-Meshing-Mesh Tool-各种set D、清除：Main Menu-Preprocessor-Meshing-Mesh Tool-各种clear,范例：,默认设置划分网格 ch03/data/ex1 对面、线进行划分网格，设置全局单元尺寸并进行网格划分,同一网格区域的面单元可以是三角形（Tri）或者四边形（Quad），体单元可以是六面体或者四面体。 四边形单元进行网格划分时亦可能出现三角形单元，产生了单元退

9、化 也可以通过网格划分器选项（Mesher Options）对话框对单元形状进行设置- Main Menu-Preprocessor-Meshing-Mesher Opts,单元形状控制,Free 自由网格划分 对单元没有特殊的限制，没有指定的分布模 式。 Mapped 映射网格划分 具有规则的形状，成排的规则排列，模型 要有规则的体或面才能生成。,网格划分器选择,实体模型网格划分之前，要做好定义单元属 性、定义实常数、定义材料特性等工作。 Meshkeypiont/line/area/volume 关键点网格划分 线网格划分，link单元或beam单元 面网格划分，plane单元或shell

10、单元 体网格划分，solid单元,实体模型网格划分,对于3D几何体，除采用自由网格划分和映射网格划分外，还可采用“扫 掠(sweep)网格划分”，体扫掠网格划分就是从源面（如边界面）网格扫掠 整个体生成体单元。如果源面网格由四边形网格组成，则扫掠生成的均为六面体单元；如果源面网格由三角形网格组成，则扫掠生成的均为楔形体单元；如果源面网格由四边形和三角形网格组成，则扫掠生成六面体和楔 形体单元。,扫掠生成体网格,ch03/data/ex3,Mesh attributespick volumes进行属性设置 Meshingmeshvolume sweepsweep opts 清除扫掠划分后的单元 ，取消自动划分 Sizecontrol/pick line 4*6 划分网格swe