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1、有限元及ANSYS,主讲：任继文,华东交通大学机制教研室,renjiwen,MP: 139 7910 7921,第四章 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,a)Free Quad plane42,b)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
2、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
3、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
4、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 Cntrls 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4,Smartsize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
5、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 Preprocessor 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。,Smar
6、tsize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 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 TRANS2,FAC=1 EXPAND1 TRA
7、NS2,Smartsize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 EXPAND0.5 TRANS2,FAC=0.5 EXPAND2 TRANS2,Smartsize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 TRANS1.3,FAC参数控制
8、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。,MESHTOOL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 （SMRTS
9、IZE ) (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10,Ex1.db,1、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),Plane82(缺省global2),Main Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls Globalother,2、控制全局单元尺寸来划分网格,划分方式：Plane82 Mapped Quad,Global=8（设置等分数，清除单元尺寸）,Glo
10、bal=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 Quad,4、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 Quad,5、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 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
11、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。,PLANE82,SOLID45,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。,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
12、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, 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
13、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。 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 Meshin
14、g Concatenate Areas,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
15、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、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.,使用网格的Accept/reject提示,Main Menu Preprocessor Meshing Mesher Opti
