{经营管理知识}ANSYS网格划分讲义

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1、有限元及,主讲：任继文,华东交通大学机制教研室,126,: 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) 42,b) 42,网格划分工具,网格划分器选择,单元属性设置,网格划分控制,单元尺寸控制,单元形状控制,网格划分优化, ,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

2、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“”的、和， 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，则自动将所有单元赋予 缺省值：1、1、和1。,单元属性设置,当你在划分单元前忘记设置单元属性，划分后的单元属性1、1、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。 : : ,尺寸控制,缺省单元尺寸,当第一次进入进行自由和映射网格划分

3、时，程序自动设置为缺省单元尺寸。缺省单元尺寸以下列量为基础： 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: : ,缺省尺寸改变结果,42,最小线的缺省等分数为3,最小线的等分数修改为4,网格划分控制,在进行自由网格划分时，建议采用控制网格的大小。 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， 映射网格仍然使用缺省尺寸。,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、基本控

4、制, , ,注意： 只有关闭对话框，才会出现菜单。,或者：,网格划分控制,1、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。,网格划分控制,1、基本控制,不同水平值下的网格划分结果,网格划分控制,2、高级控制, ,比例因子,膨胀因子,过渡因子,网格划分控制,2、高级控制,：用于计算默认网格尺寸的比例因子，取值范围0.25。,参数控制效果(82 ),0.5 1 2,1 1 2,网格划分控制,2、高级控制,【】：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。,参数控制效果(82 ),0.5 0.5 2,0.5 2 2,网格划分

5、控制,2、高级控制,【】：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。,0.5 2 1.3,参数控制效果(82 ),0.5 2 3,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。,对话框,对应 方式 缺省单元尺寸 （) () () ( ) () 低 高 对应 方式 智能单元尺寸 （ ) () () ( ) () 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10,1

6、,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( ),42(缺省3),82(缺省2), ,2、控制全局单元尺寸来划分网格,划分方式：82,8（设置等分数，清除单元尺寸）,1（设置单元尺寸）,3、控制面单元尺寸来划分网格,2（单元尺寸）,划分方式：82,4、控制线单元尺寸来划分网格,（两直线）=6（等分数）,划分方式：82,5、控制关键点附近单元尺寸来划分网格,0.5（单元尺寸）,划分方式：82,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，应该决定是使用对于单元形状的默认设置，还是自己指定单元形状。,支持的单元形

7、状和网格划分类型组合,单元形状控制,单元的“退化”,注意：同一模型尽量不要混用两种形状。,82,45,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 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

8、寸级别。 存储数据库。 按 按钮开始划分网格。按拾取器中 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的形状， 可能要进行如下的一项或两项操作:

9、 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 ，然后拾取须连接的线. 对面进行连接，使用命令 ,连接这两条线 使其成为一个 由4条边构成 的面,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, 内在地 生成

10、一个连接. 在中选择 和网格. 将 3/4 变为 . 按 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 中,对面的网格划分选择 ,对体的网格划分选择 , 点击 . 设置单元尺寸。,网格划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

11、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. 只须按中的 键, 然后按拾取器中的 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,2,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

12、网格: 采用新的指定重新划分网格. 直接重划分 使用提示 清除网格，然后再重新划分 局部细划.,使用网格的提示, ,1.单击方框，将设置改为,2.单击，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,改变网格,改变网格,细化网格,在某些特定的结点，单元，关键点或线周围进行局部网格细划（得到更多的单元）。,1.选择细划位置类型（即拾取的节点、单元、关键点、线、面周围或所有的单元上）,2.单击,改变网格,细化网格,3. 拾取细划位置，然后在拾取菜单上单击,4.选择细划级别：（从15为从最小到最大）,5.如果想调整细划深度或控制其它的细划选项，则选择.,6.单击

13、,4,5,6,网格细划前,网格细划后,C实体模型网格划分,实体模型网格划分,对话框,主菜单,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,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,3,体网格划分扫掠网格划分举例,（1）选择 命令，弹出图形选取对话框，在图形窗中选择生成的体，单击【】按钮，弹出下图所示对话框，对体进行属性设置。,体网格划分扫掠网格划分举例,（2）选择 命令，弹出图形选取对话框，按要求进行相关设置。,体网格划分扫掠网格划分举例,（3）对源面（A6）进

14、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 命令，弹出图形对话框，在图形视窗中选择A6面的上边线，单击按钮后将其单元划分数目设为6。,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,体网格划分扫掠网格划分举例,（5）选择 命令，弹出图形选取对话框，先选取图形视窗中的实体，单击按钮，再选中源面A6并单击按钮，接着选中目标面A5并单击按钮。最到得到的网格如下图所示。,D网格划分练习,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

15、成一个三维的网格化的体.,521,按教师指定的工作目录，用 “2”作为作业名，进入. 或清除 数据库，并把作业名改为 “2”: & . . 2. 恢复数据库“21” : 选择 “21” 文件名, 然后选择 ,3.进入前处理器，把单元类型设置为200 ，设置(1)=“ 8”: 按 . 选择 “ ” 和 “ 200”, 然后选择 按 . 设置 K1为 “ 8”, 然后选择 按 注：200仅用于网格划分，不用于求解，主要应用在需多步网格划分，如拉伸网格，需要由低维网格生成高维网格。,4.设置单元尺寸为 0.2 ，用四边形单元对模型进行自由网格划分: 设置大小控制为，按 设置 = 0.2 按 按 拾取

16、 ,5.保存划分了网格的模型: 输入文件名“2” , 然后选择 ,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: 按 . 选择 “ ” 和 “ 20 95”, 然后选择 按,6b.设置网格属性: 或 拾取 对话框最上面的按钮 弹出对话框，选取单元类型95，按,6c.设置在拖拉方向的单元份数， 然后拖拉面: 输入1 = 3 按 拾取 2号面, 然后选择 设置 = 0.5, 然后选择 ,7.将模型置于等轴图方位: , , 选择 8.保存网格模型: 输入文件名“3”, 然后选择 ,9.用 创建一个三维网格化的块体: 9a. 恢复在练习 中创建的“” (或 1): 选择 “5” (或 “1”) , 然后选择 9b. 进入前处理器，设定单元类型为95