ansys有限元软件网格划分精讲

工业装备虚拟仿真技术硕士研究生学位课程讲义（2008）网格划分ANSYS中不用实体模型求解，而是用有限元模型求解。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建立有限元模型网格划分是用节点、单元填充实体模型，建立有限元模型的过程。请记住，有限元求解时需要有限元模型，而不是实体模型。实体模型不参与有限元求解。实体模型FEA模型网格化建立有限元模型网格划分有三个步骤：定义单元属性指定网格控制生成网格单元属性是网格划分前必须指定的有限元模型的特性，包括：单元类型（TYPE）实常数（REAL）（某些单元）截面属性（SECTYPE）（某些梁、壳单元）材料属性（MAT）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）对于多载荷步分析建立有限元模型单元类型是一个重要选项，它决定如下单元特性：自由度(DOF)设置。例如，热单元类型有一个自由度：TEMP，而一个结构单元可能有六个自由度：UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ.单元形状–六面体，四面体，四边形，三角形等。维数--2-D(只有X-Y平面),或3-D。假设的位移形函数–线性及二次函数。ANSYS有一个超过200多种单元供用户选择，稍后将介绍如何选取单元类型，现在请看如何定义单元类型。建立有限元模型–定义单元属性单元类型ANSYS提供了许多不同种类的单元。经常采用的单元有：线单元壳二维实体三维实体建立有限元模型–定义单元属性单元种类线单元：梁单元用于模拟，薄壁管，各种截面构件，角钢，细长薄壁构件（只考虑膜应力和弯曲应力）。杆单元用于模拟螺杆，预应力螺栓和桁架。弹簧单元用于模拟弹簧，螺杆或细长构件，或用等效刚度替代复杂结构。建立有限元模型–定义单元属性单元种类壳单元：用来模拟平面或曲面。如板材、飞机的蒙皮等厚度和大小取决于实际应用，一般，壳单元用于主尺寸不小于10倍厚度的结构。建立有限元模型–定义单元属性单元种类二维实体单元：用于模拟实体的截面。必须在整体直角坐标系X-Y平面内建立模型。所有荷载作用在X-Y平面内，其响应（位移）也在X-Y平面内。单元特性可能是下边的一种：平面应力平面应变轴对称轴对称简谐广义平面应变YXZ建立有限元模型–定义单元属性单元种类YXZ平面应力假设Z轴方向应力等于零。用于Z方向尺寸远小于X、Y方向尺寸的模型。Z方向应变不等于零。可选择不同厚度(Z方向)。用于分析诸如只受面内荷载的平板，承受压力或离心力的薄板等结构。建立有限元模型–定义单元属性单元种类YXZ平面应变沿Z方向应变等于零。用于Z方向尺寸远大于X、Y方向尺寸的模型。Z方向应力不等于零。用于等截面细长结构，例如梁。轧制过程，坝体建立有限元模型–定义单元属性单元种类轴对称假定三维模型及其荷载是由二维模型绕Y轴旋转360°生成的。对称轴必须与整体坐标Y轴重合。不允许有负的X坐标。Y方向是轴向，X方向是径向，Z与Z-轴同向。用于压力容器，直管道，轴等建立有限元模型–定义单元属性单元种类三维实体单元：用于几何属性，材料属性，荷载或分析要求考虑细节，而无法采用更简单的单元进行建模的结构。也用于从三维CAD系统转化而来的几何模型，而这些几何模型转化成二维模型或壳体会花费大量的时间和精力。建立有限元模型–定义单元属性单元种类Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete[Add]添加新单元类型选择想要的类型并按OK[Options]指定附加单元选项。或使用ET命令：et,1,solid92建立有限元模型–定义单元属性定义单元类型实常数用于描述那些用单元几何形状不能完全确定的几何参数。例如：梁单元是由连接两个节点的线定义的，这只定义了梁长度，要指明梁的横截面属性，如面积，惯性矩就要用实常数。壳单元是由四边形和三角形来定义的，这只定义了壳的表面，要指明壳的厚度，必须用实常数。多数三维实常数单元不需要实常数，因为单元几何模型已经由节点完全确定了。建立有限元模型–定义单元属性实常数定义实常数:MainMenu>Preprocessor>RealConstants[Add]增加一种新的实常数设置。如果定义了多个单元类型，首先选择实常数的单元类型。然后输入实常数值。或用R系列命令不同的单元类型需要不同的实常数，而有些单元类型不需要实常数。可以通过在线帮助查看单元手册。建立有限元模型–定义单元属性实常数MainMenu>Preprocessor>Sections能够导入截面能够建立梁，壳和Pretension截面。或者使用SECxxx系列命令。定义单元类型需要不同的截面特性，详细内容见单元参考手册.建立有限元模型–定义单元属性定义截面特性每一个分析都需要输入一些材料特性：例如：结构单元所需的杨氏模量热单元所需的热传导系数KXX等。建立有限元模型–定义单元属性材料特性指定材料属性这种 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，采用GUI方式直接指定想要的材料属性，以取代选择材料名称。指定材料属性：MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels双击合适的属性选项来定义材料属性。建立有限元模型–定义单元属性材料特性使用树形结构选中定义好的材料类型。然后输入各个材料的特征值。或使用MP命令mp,ex,1,30e6mp,prxy,1,.3建立有限元模型–定义单元属性材料特性添加温度相关的材料属性绘出材料属性—温度曲线建立有限元模型–定义单元属性材料特性复制材料模型到另一个材料表删除材料类型建立有限元模型–定义单元属性材料特性材料GUI收藏选项保存一些经常用的材料属性。允许按照当前选择的模型数据库来定义 模板 个人简介word模板免费下载关于员工迟到处罚通告模板康奈尔office模板下载康奈尔 笔记本 模板 下载软件方案模板免费下载 。不保存指定的材料和相关的数据。只保存你喜欢的模板来注册ANSYS文件，以便后面的分析。建立有限元模型–定义单元属性材料特性对材料属性，GUI在同一时刻只能显示一种材料。多种材料属性需要通过列表来显示:UtilityMenu>List>Properties>AllMaterials或使用MPLIST命令建立有限元模型–定义单元属性材料特性多种单元属性许多FEA模型有多种单元属性。例如，下图所示的筒仓有两种单元类型，三种实常数和两种材料。材料1=混凝土材料2=钢实常数1=3/8”厚度实常数2=梁单元特性实常数3=1/8”厚度类型1=壳单元类型2=梁单元建立有限元模型–定义单元属性网格工具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建立有限元模型–指定网格控制模型中有多种单元类型，实常数和材料，必须确保给每个单元指定合适的特性，有以下三种途径：在网格划分前给实体模型指定特性。在网格划分前总体设置MAT,TYPE,和REAL。在网格划分后修改单元属性。如果没有指定属性，ANSYS将MAT=1,TYPE=1,及REAL=1作为模型中所有单元的缺省设置。注意，采用当前激活的TYPE,REAL,和MAT进行网格操作。经验：在同一部分，将单元类型编号、实常数编号、材料编号以及截面编号设置相同的数字。建立有限元模型–指定网格控制为实体模型指定属性1.定义全部所需的单元类型，材料和实常数。然后使用网格工具的“单元属性”菜单选项(MainMenu>Preprocessor>MeshTool)：选择实体类型后按SET按钮。拾取要指定属性的实体。在后续对话框中设置合适的属性。或选择需要的实体，用VATT,AATT,LATT,或KATT命令。3.划分实体网格时，属性将自动转换到单元上。建立有限元模型–指定网格控制使用总体设置1.定义全部单元类型，材料，实常数。2.然后用网格工具的“ElementAttributes”菜单(MainMenu>Preprocessor>MeshTool):选择Global然后按SET按钮。在“MeshingAttributes”对话框中激活需要的属性组合，这些被称为激活的TYPE,REAL,和MAT设置。或使用TYPE,REAL,和MAT命令。3.仅对上述设置属性的实体划分网格。建立有限元模型–指定网格控制修改单元属性1.定义所有需要的单元类型，材料和实常数。2.激活需要的TYPE,REAL,及MAT设置的组合：MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshAttributes>DefaultAttribs或使用TYPE,REAL,和MAT命令3.只修改使用上述设置的单元的属性：使用EMODIF,PICK或选择MainMenu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Elements>ModifyAttrib拾取需要的单元。4.在后续对话框中将属性设置为“Alltocurrent”。建立有限元模型–指定网格控制请记住以下几点：可以激活属性编号，校核单元属性：UtilityMenu>PlotCtrls>Numbering或使用/PNUM,attr,ON,可以是TYPE,MAT,或REAL在实体模型上直接指定属性，不再按缺省属性。在实体模型上指定属性，可以避免在网格划分操作中重新设置属性。由于ANSYS的网格划分，在一次性对实体进行网格划分时更为有效，因而这种方法更优越。清除实体网格上的网格不会清除指定的单元属性。建立有限元模型–指定网格控制网格工具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建立有限元模型–指定网格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。建立有限元模型–指定网格控制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建立有限元模型–指定网格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）。建立有限元模型–指定网格控制使用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MainMenu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>SmartSize>AdvOpts可以用MeshTool或smrt,off命令关闭智能网格建立有限元模型–指定网格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MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshTool;thenselect“SizeControls”,“Global”,and[Set]或MainMenu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize>Global>Size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。建立有限元模型–指定网格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MainMenu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize>Global>Other建立有限元模型–指定网格控制关键点尺寸在关键点处控制单元尺寸：MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshTool;thenselect“SizeControls,“Keypt”,and[Set]或使用KESIZEc命令或MainMenu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize>Keypoints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。建立有限元模型–指定网格控制线尺寸在线上控制尺寸：MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshTool;thenselect“SizeControls”,“Lines”,and[Set]或使用LESIZE命令或MainMenu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize>Lines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”建立有限元模型–指定网格控制面尺寸在面的内部控制单元尺寸：MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshTool;thenselect“SizeControls”,“Areas”,and[Set]或使用AESIZE命令或MainMenu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize>Areas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。建立有限元模型–指定网格控制网格工具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建立有限元模型–指定网格控制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表示拾取全部实体建立有限元模型–生成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。建立有限元模型–生成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。建立有限元模型–生成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,ALL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。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）。建立有限元模型–网格划分方式建立有限元模型–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。建立有限元模型–网格划分方式保证规则的形状在许多情况下，模型的几何形状有多于4条边的面，有多于6个面的体，为了把它们转换成规则的形状，可以作如下操作：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。建立有限元模型–网格划分方式切割可以通过布尔运算实现。可以用工作平面，面或线作为切割工具。有时生成一条新的线或面，比移动或旋转工作平面的方向容易的多。建立有限元模型–网格划分方式连接建立一条新线，就是通过连接两条或多条线以减少构成面的线数。使用LCCAT命令或MainMenu>Preprocessor>Meshing>Concatenate>Lines,然后拾取线。连接面使用ACCAT命令或MainMenu>Preprocessor>Meshing>Concatenate>Areas连接这两条线使得面由四条线围成建立有限元模型–网格划分方式通过在面上简单地指定三个或四个角点也可以暗示一个连接，此时，ANSYS内部生成连接。在MeshTool上选择Quadshape和Map。将3/4sided变成Pickcorners。按Mesh按钮，拾取面，然后拾取3或4个角点形成一个规则的形状建立有限元模型–网格划分方式连接时注意：它仅仅是一个网格划分操作，因而应该是所有实体建模之后网格划分之前的最后一步，因为连接操作得到的实体不能在后续的实体建模操作中使用。连接面（为在体上划分映射网格）：在对相邻的两个四边形面作连接时，其中的线会自动连接。建立有限元模型–网格划分方式形状控制选择单元形状非常简单，在MeshTool中，面网格划分选择Quad，体网格划分选择Hex，然后点击Map。如果指定线分割数，切记：对边分割数必须匹配，只需指定一边的分割数，映射网格划分自动把分割数传送到对边。如果模型中有连接线，只能在原始（输入）线上指定分割数，不能在合成线上指定分割数。MeshingAreas:MeshingVolumes:建立有限元模型–网格划分方式生成映射网格只要保证规则形状并指定了合适的份数，生成网格将非常简单，只需按MeshTool中的Mesh按钮，然后按拾取器中的[PickAll]或选择所需的实体即可。建立有限元模型–网格划分方式扫掠网格划分是另一种体网格划分方式，它是通过扫掠面上的网格对体划分网格的过程。与网格拖拉相似，只是在这种情况下，体必须是存在的(如，输入的几何体）。建立有限元模型–网格划分方式优点：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。必要条件:体在扫描方向的拓扑结构必须一致。例如：穿孔的穿孔的块体（即使孔是锥形的）。Sourcesurface(1area)Targetsurface(1area)ValidforsweepmeshingNotvalidforsweepmeshing建立有限元模型–网格划分方式过程定义并激活一个三维六面体实体单元类型，如结构单元SOLID45或SOLID95。进入MeshTool选择Hex/Wedge和Sweep。选择如何识别源面和目标面：“AutoSource/Target”意味着ANSYS将由体拓扑法自动选择。“PickSource/Target”意思是要选择它们。按SWEEP按钮按拾取器提示完成操作。(或使用VSWEEP命令。)建立有限元模型–网格划分方式四面体网格选项在不能采用扫掠划分的体中生成四面体网格是一个非常有用的扫掠选项。使用此选项：确信单元类型支持退化的金字塔形和四面体单元如：结构单元SOLID95,186,VISCO89热单元SOLID90多物理场单元SOLID62,117,122选择MainMenu>Preprocessor>Meshing>Mesh>VolumeSweep>SweepOpts并激活tet-mesh选项.(或使用命令EXTOPT,VSWE.)建立有限元模型–网格划分方式把一个面拖拉成一个体时，可以连同面上网格一起拖拉得到网格化的体，称为网格拖拉。优点；易于生成块体单元（六面体）或块体单元与棱柱体单元组合的单元。必要条件：体的形状必须允许拖拉。Extrude建立有限元模型–网格划分方式