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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MP: 139 7910 7921第四章网格划分有限元及有限元及ANSYSANSYSA. 网格划分过程B. 网格划分控制C. 实体模型网格划分A网格划分练习A常用结构单元类型A网格划分基本原则主要内容A网格划分过程有限元及有限元及ANSYSANSYS1. 定义单元属性单元类型定义实常数定义材料参数2. 网格划分控制3. 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网格划分控制有限元及有限元及ANSYSANSYS同一实体不同的网格划分较差的网格a)Free Quad plane42b)Mapped Quad
2、plane42有限元及有限元及ANSYSANSYS网格划分工具网格划分器选择单元属性设置Smartsize 网格划分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 有限元及有限元及ANSYSANSYS单元属性设置或者菜单操作有限元及有限元及ANSYSANSYS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：o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。o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。o分网后对
3、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。有限元及有限元及ANSYSANSYS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 ：o一是先清除网格，再设置好单元属性，重新划分网格。o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 -Mod
4、eling- Move/Modify -Elements- Modify Attrib有限元及有限元及ANSYSANSYS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 元尺寸以下列量为基础：n最小未划分网格线的最小单元数和最大单元 数n每个单元的最大跨角n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有限元及有限元及ANSYSANSYS缺省尺寸改变结果Mapped Quad plane42最小线的缺
5、省等分数为3最小线的等分数修改为4有限元及有限元及ANSYSANSYSSmartsize网格划分控制o在进行自由网格划分时，建议采用Smartsize控制网格的大小。o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。有限元及有限元及ANSYSANSYSSmartsize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 Ma
6、in 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：有限元及有限元及ANSYSANSYSSmartsize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。有限元及有限元及ANSYSANSYSSmartsize网格划分控制1、Smartsize基本控制不同Smartsize水平值 下的网格划分结果有限元及有限元及ANSYSANSYSSmartsize网格划分控制2、Smartsize高级控制Main M
7、enu Preprocessor Meshing Size Cntrls SmartSize Adv Opts 比例因子膨胀因子过渡因子有限元及有限元及ANSYSANSYSSmartsize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 TRANS2FAC=1 EXPAND1 TRANS2有限元及有限元及ANSYSANSYSSmartsize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
8、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 TRANS2FAC=0.5 EXPAND2 TRANS2有限元及有限元及ANSYSANSYSSmartsize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 TRANS1.3FAC参数控制效果(plane82 Free Tri Smartsize)FAC=0.5 EXPAND2 TRANS3有限
9、元及有限元及ANSYSANSYS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对话框有限元及有限元及ANSYSANSYSo对应 MAP 方式 缺省单元尺寸 Global Areas KeyPts Lines （DESIZE) (ESIZE) (AESIZE) (KESIZE ) (LESIZE)低 高o对应 FREE 方式 智能单元尺寸 Global Areas KeyPts Lines （SMRTSIZE ) (ESIZE)
10、(AESIZE) (KESIZE ) (LESIZE)低 高设置单元尺寸优先等级有限元及有限元及ANSYSANSYS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10Ex1.db有限元及有限元及ANSYSANSYS1、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)nMain Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls Globalother有限元及有限元及ANSYSANSYS2、控制全局单元尺寸来划分网格划分方式：Plane82 Mapped Qu
11、adGlobal=8（设置等分数，清除单元尺寸） Global=1（设置单元尺寸） 有限元及有限元及ANSYSANSYS3、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有限元及有限元及ANSYSANSYS4、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有限元及有限元及ANSYSANSYS5、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有限元及有限元及ANSYSANSYS单元形状控制1. 同一网格区域的面单元可以是
12、三角形或者四边形，体单 元可以是六面体或四面体形状。2. 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。有限元及有限元及ANSYSANSYSANSYS支持的单元形状和网格划分类型组合 有限元及有限元及ANSYSANSYS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。PLANE82SOLID45有限元及有限元及ANSYSANSYS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
13、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。有限元及有限元及ANSYSANSYS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)。有限元及有限元及ANSYSANSYS网格划分器选择映射网格划分限制条件n面必须包含 3 或 4 条线 (三角形或四边形).n体必须包含4, 5, 或 6 个
14、面 (四面体, 三棱柱, 或六面体).n对边的单元分割必须匹配.有限元及有限元及ANSYSANSYS映射网格划分包含三个步骤: n保证 “规则的”形状, 即面有 3 或4 条 边, 或体有 4, 5, 或 6 个面； n指定尺寸和形状控制； n生成网格。网格划分器选择映射网格划分有限元及有限元及ANSYSANSYS1、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:n分割：把面 (或体) 切割成小的、简单的形状。n连接：连接两条或多条线 (或面) 以减少总的边数。n角点选择：选择面上的3个或4个角
15、点暗示 一个连接。网格划分器选择映射网格划分有限元及有限元及ANSYSANSYSo分割 可以通过布尔减运算实现.n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有限元及有限元及ANSYSANSYSo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。n使用命令 Preprocessor Meshing Concatenate Lines，然后拾取须连接的线.n对面进行连接，使用命令Preprocessor Meshing Concatenate Areas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有限元及有限元及ANSYSANSYS 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
