Ansys基础培训-网格划分-MeshTool

INTRODUCTIONTOANSYS11.0TrainingManual主要内容•本章目的是讨论单元网格属性及ANSYS中各种建立网格的方法，•ANSYS中不用实体模型求解，而是用有限元模型求解。•定义单元属性–单元类型–实常数和截面特性–材料特性•网格工具MeshTool–分配单元属性–网格密度控制–生成和改变网格–网格划分方式•自由网格、映射网格，扫掠网格•网格拖拉•过渡单元前处理求解后处理设定属性（单元类型，材料属性，实常数，截面属性…）建立几何模型亦可直接建立有限元模型。（直接建立单元和节点）网格划分（离散）施加载荷设定求解控制求解查看某一时刻结果（通用后处理器）查看某变量随时间变化的结果（时间后处理器）对于多载荷步分析INTRODUCTIONTOANSYS11.0TrainingManual建立有限元模型—网格密度控制•网格工具MeshTool–分配单元属性–网格密度控制–生成和改变网格–网格划分方式•自由网格、映射网格，扫掠网格•网格拖拉•过渡单元INTRODUCTIONTOANSYS11.0TrainingManual建立有限元模型—网格密度控制•网格密度–有限单元法的基本原则是：单元数（网格密度）越多，所得的解越逼近真实值。–然而，随单元数目增加，求解时间和所需计算机资源急剧增加。–有限元分析的目标，决定下边的滑键应该如何移动。INTRODUCTIONTOANSYS11.0TrainingManual建立有限元模型—网格密度控制•ANSYS提供了多种控制网格密度的工具，既可以总体控制也可以局部控制：–总体控制•智能网格划分•总体单元尺寸•缺省尺寸–局部控制•关键点控制•线尺寸•面尺寸INTRODUCTIONTOANSYS11.0TrainingManual建立有限元模型—网格密度控制智能网格划分•通过指定所有线上的份数决定单元尺寸，可以考虑线的曲率，孔的逼近程度和其他特征，以及单元阶次。•智能网格的缺省设置是关闭，在自由网格划分时，建议采用智能网格划分，它对映射网格没有影响（自由网格与映射网格将在后面讨论）。INTRODUCTIONTOANSYS11.0TrainingManual建立有限元模型—网格密度控制•使用SmartSize不同等级分别进行四面体网格划分的例子，如图所示。•高级的SmartSize控制，如网格扩展和过度系数用SMRT命令或MainMenuPreprocessorMeshingSizeCntrlsSmartSizeAdvOpts•可以用MeshTool或smrt,off命令关闭智能网格INTRODUCTIONTOANSYS11.0TrainingManual建立有限元模型—网格密度控制总体单元尺寸•允许为整个模型指定最大单元边长（或每条线的份数）：–ESIZE,SIZE–或MainMenuPreprocessorMeshingMeshTool;thenselect“SizeControls”,“Global”,and[Set]–或MainMenuPreprocessorMeshingSizeCntrlsManualSizeGlobalSize•可单独使用或与智能网格划分联合使用。–单独用ESIZE(关闭SmartSizing)，将采用相同的单元尺寸对体（或面）进行网格划分。–在智能网格划分打开时，ESIZE充当引导，但为适应线的曲率或几何近似，指定的尺寸可能无效。INTRODUCTIONTOANSYS11.0TrainingManual建立有限元模型—网格密度控制缺省尺寸•如果不指定任何控制，ANSYS将用缺省尺寸，它将根据单元阶次指定线的最小和最大份数，高宽比等确定。•可以用DESIZE或MainMenuPreprocessorMeshingSizeCntrlsManualSizeGlobalOtherINTRODUCTIONTOANSYS11.0TrainingManual建立有限元模型—网格密度控制关键点尺寸•在关键点处控制单元尺寸：–MainMenuPreprocessorMeshingMeshTool;thenselect“SizeControls,“Keypt”,and[Set]–或使用KESIZEc命令–或MainMenuPreprocessorMeshingSizeCntrlsManualSizeKeypoints为了更好的控制网格，不同关键点可以用不同的KESIZEs。•对应力集中区域非常有用。•智能网格划分时，为适应线的曲率或几何近似，指定的尺寸可能无效。INTRODUCTIONTOANSYS11.0TrainingManual建立有限元模型—网格密度控制线尺寸•在线上控制尺寸：–MainMenuPreprocessorMeshingMeshTool;thenselect“SizeControls”,“Lines”,and[Set]–或使用LESIZE命令–或MainMenuPreprocessorMeshingSizeCntrlsManualSizeLines不同的线可以有不同的LESIZE。•指定尺寸可以是“hard”或“soft”。–“Hard”即使在智能网格划分打开时也将被网格划分采用。–“Soft”在智能网格划分打开时可能无效。•可以指定边长比例—最后一个分割和第一个分割的比率，使网格数偏向中间或一边。Yesfor“soft”Nofor“hard”INTRODUCTIONTOANSYS11.0TrainingManual建立有限元模型—网格密度控制面尺寸•在面的内部控制单元尺寸：–MainMenuPreprocessorMeshingMeshTool;thenselect“SizeControls”,“Areas”,and[Set]–或使用AESIZE命令–或MainMenuPreprocessorMeshingSizeCntrlsManualSizeAreas不同的面可以有不同的AESIZE。•边界线仅在未指定LESIZE或KESIZE时，采用指定尺寸。•智能网格划分打开时，为适应线的曲率或几何近似，指定的尺寸可能无效。INTRODUCTIONTOANSYS11.0TrainingManual建立有限元模型—网格密度控制•网格工具MeshTool–分配单元属性–网格密度控制–生成和改变网格–网格划分方式•自由网格、映射网格，扫掠网格•网格拖拉•过渡单元INTRODUCTIONTOANSYS11.0TrainingManual建立有限元模型—生成网格和改变网格生成网格这是网格划分的最后一步。•先存储数据库。•然后在MeshTool工具中按[Mesh]按钮。–在拾取器上按下[PickAll]I表示拾取全部实体INTRODUCTIONTOANSYS11.0TrainingManual建立有限元模型—生成网格和改变网格•如果划分的网格不满意，可以通过以下步骤重新划分网格：1.清除网格。•Clear操作是mesh的逆操作:该操作删除节点和单元•在MeshTool上按[Clear]按钮或用命令CLEAR,ACLEAR,等。(如果使用MeshTool，可以跳过这一步：程序在执行第三步时，提示是否清除网格）。2.指定新的或不同的网格控制。3.重新划分网格。INTRODUCTIONTOANSYS11.0TrainingManual建立有限元模型—生成网格和改变网格•另一个网格划分选项，是在指定的区域细化网格。–对所有面单元和四面体单元有效。–最简单的方法是使用MeshTool–先存储数据库。–选择要细化的区域—节点，单元，关键点，线或面—按Refine按钮。–拾取要细化的实体(如果选择“AllElems”则不需要此操作)。–最后选择细化的尺寸级别，级别1最细。INTRODUCTIONTOANSYS11.0TrainingManual建立有限元模型—生成网格和改变网格•演示：–恢复ribgeom.db。–用SMRT,6划分网格(并非很好的网格)。–用SMRT,3重新划分网格(好的网格)。–将ESIZE设为0.2后重新划分网格，由于智能网格划分考虑了ESIZE，即使SMRT设为3，网格也变得很粗糙，届时，注意单元尺寸并不相同(因为SMRT为打开状态)。–关闭SMRT重新划分网格。单元尺寸现在完全相同。•用SMRT,3orESIZE,0.1.生成的网格较好INTRODUCTIONTOANSYS11.0TrainingManual建立有限元模型—生成网格和改变网格•演示：–继续上一个演示…(ribgeom已采用ESIZE=0.2划分网格)–选择在线上细化，按Refine按钮–拾取顶部线，选择缺省值“minimalrefinement”INTRODUCTIONTOANSYS11.0TrainingManual建立有限元模型—生成网格和改变网格•网格工具MeshTool–分配单元属性–网格密度控制–生成和改变网格–网格划分方式•自由网格、映射网格，扫掠网格•网格拖拉•过渡单元INTRODUCTIONTOANSYS11.0TrainingManual建立有限元模型—网格划分方式•有三种主要的网格划分方法：•自由网格–无单元形状限制。–网格不遵循任何模式。–适用于复杂模式的面和体。•映射网格–面单元限制为四边形，体单元限制为六面体(方块)。–通常有规则的形状，单元明显成行。–仅适用于规则的面和体，如矩形和方块。•扫掠网格–体在扫描方向的拓扑结构必须一致。例如：穿孔的块体–源面和目标面必须是单个面，而不允许是连接面INTRODUCTIONTOANSYS11.0TrainingManual建立有限元模型—网格划分方式自由网格+易于生成，不用将复杂形状的体分解为规则形状的体。–体单元包含四面体单元，致使单元数量较多。–仅高阶（10-节点)四面体单元较好，因此自由度数目可能很多。映射网格+通常包含较少的单元数量。+低阶单元也可能得到满意的结果，因此自由度数目较少。–面和体必须形状规则，划分网格必须满足一定的规则。–尤其对形状复杂的体，映射网格很难实现。扫掠网格+易于生成块体单元、棱柱体单元组合的体网格。+对体进行四面体网格划分时，选项不是“可扫掠的”，则自动生成过渡的金字塔形网格。–对几何形状要求较高，对非拉伸体和非旋转体不能用扫掠网格划分INTRODUCTIONTOANSYS11.0TrainingManual建立有限元模型—网格划分方式•生成自由网格•自由网格是面和体划分的缺省设置。•生成自由网格比较容易：–导出MeshTool，将划分方式设置为自由划分。–推荐用智能网格激活后指定一个尺寸级别进行自由网格划分，存储数据库。–然后按Mesh按钮划分网格。•按拾取框中的[PickAll]I选择所有实体（推荐使用）。–或使用命令VMESH,ALL或AMESH,ALLINTRODUCTIONTOANSYS11.0TrainingManual建立有限元模型—网格划分方式•生成映射网格•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。–对三角形或四面体单元分割数必须为偶数。INTRODUCTIONTOANSYS11.0TrainingManual建立有限元模型—网格划分方式对四边形或六面体，允许采用不等的分割数，如下边的例子所示，但分割数必须满足一定的关系式（见下页）。INTRODUCTIONTOANSYS11.0TrainingManual建立有限元模型—网格划分方式INTRODUCTIONTOANSYS11.0TrainingManual建立有限元模型—网格划分方式•因此，映射网格划分包含以下步骤：–保证规则的形状，即面有3或4条边，体有4、5或6个面。–指定形状和尺寸控制。–生成网格。INTRODUCTIONTOANSYS11.0TrainingManual建