《高级建模及网格划分技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高级建模及网格划分技术（70页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、高级建模技术1根本输入技术 2模型输入方法Objective1-1.说明说明ANSYS中可用的模型输入方法中可用的模型输入方法CAD 中的模型中的模型为下一步网格划分和求解而输入为下一步网格划分和求解而输入ANSYS的模型的模型一般准那么：一般准那么：如果有相关接口，那么应首选如果有相关接口，那么应首选它来输入入模型，否那么，使它来输入入模型，否那么，使用用IGES输入方法输入方法ConnectionforSAT FileConnectionfor ParasolidFileIGESFile3ANSYS的CAD接口产品n为CAD的文件格式到ANSYS的传输提供一个界面.n保存原始模型的特性不需
2、要先输出再输入n在有些情况下，可以从CAD程序中直接进入ANSYS.n使用接口输入，需要下面的licenses:nParasolids: Connection for Parasolids , ANSYS nPro/E: Pro/E, Connection for Pro/E, ANSYSnUnigraphics: Unigraphics, Connection for Unigraphics, ANSYSnSAT: Connection for SAT, ANSYS2024/8/294Procedure1. .2. .3. . 读取模型步骤读入模型:Utility Menu: File Im
3、port 选择适当接口选择适当接口5Procedure1. .2. .3. . 读入IGES模型的根本步骤读入IGES模型:Utility Menu: File Import IGES .1. 选择 OK.6读入IGES模型的根本步骤(续)2. 选择 IGES 文件.3. 选择 OK.7IGES输入以以IGES格式保格式保存的文件存的文件为下一步网格划分和求解而输为下一步网格划分和求解而输入入ANSYS的模型的模型IGESFile当使用当使用IGES输入文件时，输入文件时，Default defeature 选项允许选项允许使用下面将要说明的三种工使用下面将要说明的三种工具。具。Alte no
4、 Defeature选项允选项允许进行标准的布尔操作和建许进行标准的布尔操作和建模操作，但没有修复工具模操作，但没有修复工具。Utility Menu: File Import IGES8IGES输入选项和工具Objective1-2.说明说明ANSYS中可用的中可用的IGES选项和工具选项和工具.拓扑修复工具拓扑修复工具显显示示并并列列示示分分开开的的边边界界，对对边边界界和和间间隙隙进行进行marge操作，删除多余的线和面操作，删除多余的线和面几何修复工具几何修复工具创立丧失的线和面，修复模型创立丧失的线和面，修复模型.几何简化工具几何简化工具检查并显示短小的线或环，将分开的线检查并显示短
5、小的线或环，将分开的线或面连来，填充面或孔或面连来，填充面或孔.，去掉突起，去掉突起可用的修复工具可用的修复工具:1.拓拓扑修复工具扑修复工具2.几何修复工具几何修复工具3.几何简化工具几何简化工具9IGES输入选项和工具续ANSYS输入IGES文件选项，自动Merge间隙，删除小面，建立实体Marge间隙，建立实体模型，删除小面间隙，建立实体模型，删除小面Sep, 202110Procedure1. .2. .3. . IGES输入过程输入IGES模型的菜单路径:Utility Menu: File Import IGES.2. 单击单击OKObjective1-3.输入输入IGES模型模型
6、.1.选择一种输入选项选择一种输入选项.11IGES输入过程(续3.选择将要输入的选择将要输入的IGES文件文件.4.单击单击OK.12IGES输入检修技术n提示:n如果输入不成功，关闭MERGE和Solid选项，重新输入.nANSYS装饰技术可以过滤掉坏图元.n输入完成后，仔细检查模型，从中删掉不想要的图元.n在完成输入后，如果发现一些小面被丧失，那么关掉small选项，重新输入模型.n可能需要花费更多的时间和占用更多的内存.Sep, 202113IGES输入检修技术续n如果发生下面的任一情况:n1.merging花费的时间太长n2.输入过程使用太多的内存n3.在模型中存在丧失局部n那么以模
7、型的最大尺寸为根底调整间隙容差，重新输入.n检查输出窗口，估计最大的模型尺寸n确定模型的实际最大尺寸n实际距离与估计距离的比率是间隙容差的合理近似值.n在重新输入之前，在键入窗口中输入下述信息来设置间隙容差:nioptn, gtol, Sep, 202114高级网格划分2024/8/2915单元尺寸2024/8/2916网格划分工具翻开网格划分工具翻开网格划分工具:Main Menu: Preprocessor MeshToolProcedure1. .2. .3. . 网格划分工具是网格控制的一种快捷方式网格划分工具是网格控制的一种快捷方式单元属性控制单元属性控制智能网格划分控制智能网格划分
8、控制尺寸控制尺寸控制指定单元形状指定单元形状自由网格划分或映射网格划分自由网格划分或映射网格划分执行网格划分执行网格划分去除网格去除网格局部细划局部细划123456781234567817单元尺寸Objective2-1. 缺省单元尺寸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。缺省单元尺寸以以下量为根底：线上面的最小单元数和最大单元数每个单元的顶角最小和最大的边界长度缺省单元尺寸的控制可以改变:Main Menu: Preprocessor -Meshing-Size Cntrls -ManualSize- -Global- Other18单元尺寸
9、续Objective2-2. 使用智能网格划分使用智能网格划分n智能网格创立自由网格划分的初始单元尺寸n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n在进行自由网格划分时，建议采用智能网格n为了得到更好的网格，应将所有的面或体放在一起划分网格。19单元尺寸续激活智能网格激活智能网格:Main Menu: Preprocessor MeshToolProcedure1. .2. .3. . 翻开智能网格，然后移动滚动条到所期望的值，翻开智能网格，然后移动滚动条到所期望的值，级别越高说明网格越粗见下一张幻灯片级别越高说明网格越粗见下一张幻灯片关于智能网格的一个注意点
10、关于智能网格的一个注意点翻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。20单元尺寸续对同一模型，采用不同的智能网格级别对同一模型，采用不同的智能网格级别进行网格划分时所得到的网格进行网格划分时所得到的网格21单元尺寸续Objective2-3. 人工调整网格控制人工调整网格控制n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适宜n包括应力集中和奇异点的模型n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挖制 n 总体单元尺寸，根据面的边界线上所用单元的边长或每条线 上划分的单元数进行控制n 指定关键点附近的单元
11、尺寸n 指定线上的单元划分数22单元尺寸续改变总体单元尺寸改变总体单元尺寸Main Menu: Preprocessor MeshTool Global Set buttonProcedure1. .2. .3. . 1. 指定线上的单元指定线上的单元边长或者每条线边长或者每条线上划分的单元数，上划分的单元数，或者此二项都被或者此二项都被指定，那么程序指定，那么程序采用采用SIZE2. 单击单击OK23单元尺寸续改变指定关键点上附近的单元尺寸改变指定关键点上附近的单元尺寸:Main Menu: Preprocessor MeshTool Keypts Set button拾取菜单将指示你拾取关
12、键点拾取菜单将指示你拾取关键点.Procedure1. .2. .3. . 1. 指定单元边长指定单元边长2. 单击单击OK24单元尺寸续改变指定线上的单元数目改变指定线上的单元数目Main Menu: Preprocessor MeshTool Lines Set button拾取菜单指示你拾取线拾取菜单指示你拾取线Procedure1. .2. .3. . 1.指定单元边长，单元划分数指定单元边长，单元划分数或单元边界所对应的角度或单元边界所对应的角度.2. 单击单击OK25单元尺寸续Objective2-4.比较缺省单元尺寸和智能尺寸两种尺寸定义的层次关系比较缺省单元尺寸和智能尺寸两种尺
13、寸定义的层次关系单元尺寸指定的层次与采用缺省单元尺寸还是采用智能尺寸有关缺省单元尺寸的优先顺序缺省单元尺寸的优先顺序对线划分的指定被最先考虑对线划分的指定被最先考虑关关键键点点附附近近的的单单元元尺尺寸寸作作为为第第二二级级考虑对象考虑对象总体单元尺寸作为第三级考虑对象总体单元尺寸作为第三级考虑对象缺省单元尺寸被最后考虑缺省单元尺寸被最后考虑 智能单元尺寸的优先顺序智能单元尺寸的优先顺序对线的指定被最先考虑对线的指定被最先考虑关键点附近的单元尺寸作为第二级考虑对关键点附近的单元尺寸作为第二级考虑对象象，当考虑到曲率和小的几何尺寸特征时当考虑到曲率和小的几何尺寸特征时可以忽略它可以忽略它总总体体
14、单单元元尺尺寸寸作作为为第第三三级级考考虑虑对对象象,当当考考虑虑到到曲曲率率和和小小的的几几何何尺尺寸寸特特征征时时可可以以忽忽略略它它智能单元尺寸设置被最后考虑智能单元尺寸设置被最后考虑26层状网格划分层状网格划分只适用于2D情况生成线性过渡的自由网格在平行于线的方向上单元尺寸相当均匀在垂直于线的方向上，单元尺寸和 数目急剧变化当分析时要求外表高精度，层状网格是最有用的。例如，模拟CFD的边界层效应和电磁分析中的集肤效应翻开层状网格划分器：Main Menu: Preprocessor MeshTool Layer Set button指定：线上的单元尺寸，线上两端单元的比率和内部网格层
15、的厚度。Procedure1. .2. .3. . 27改变网格Objective2-5.讨论改变网格的选项讨论改变网格的选项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提示去除网格，然后再重新划分局部细划.28改变网格续我们可以通过重新设置单元尺寸控制和初始化网格划分操作来给一个已经划分网格的模型重新划分网格。这是改变网格最简单的操作。不需要Accept/reject提示，在重新划分网格之前不需要去除已有的网格。注意：除了直接在线上的指定之外此特征允许你改任何其它的尺寸指定，也就是说，此特征只在对面或体划分网格时有效
16、.给模型重新划分网格给模型重新划分网格29改变网格续使用网格的使用网格的Accept/reject提示提示翻开网格的翻开网格的Accept/reject提示提示:Main Menu: Preprocessor -Meshing- Mesher OptionsProcedure1. .2. .3. . 1. 单击方框，将设置单击方框，将设置改为改为Yes2. 单击单击OK，那，那么在完成网么在完成网格划分后，格划分后，程序会提示程序会提示你接受或者你接受或者拒绝此网格。拒绝此网格。30改变网格续ANSYS网格细划功能允许在现有的网格上，对单元尺寸进行局部细划，而不需要去除现存的网格。对网格进行局
17、部细划对网格进行局部细划31改变网格续在某些特定的结点，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得到更多的单元:Main Menu: Preprocessor MeshTool Procedure1. .2. .3. . 1. 选择细划位置类型即拾取选择细划位置类型即拾取的结点、单元、关键点、线、的结点、单元、关键点、线、面周围或所有的单元上面周围或所有的单元上2. 单击单击Refine32改变网格续3.拾取细划位置，然后在拾取菜单上单击拾取细划位置，然后在拾取菜单上单击OK4. 选择细划级别：从选择细划级别：从15为为从最小到最
18、大从最小到最大5. 如果想调整细划深度或控制如果想调整细划深度或控制其它的细划选项，那么选择其它的细划选项，那么选择Yes.6. 单击单击OK网格细划前网格细划前网格细划后网格细划后Sep, 202133四边形网格细划例题四边形网格细划四边形网格细划局部放大效果没有三角形局部放大效果没有三角形343D网格细划例子原始网格原始网格期望细划的区域期望细划的区域353D网格细划例子续36映射网格2024/8/2937映射网格Objective2-6.说明映射网格中所使用的形状类型说明映射网格中所使用的形状类型n我们可以指示程序全部使用四边形面单元和六边形体单元来生成映射网格n映射网格要求面或体的形状
19、是规那么的，也就是说它们必须遵循一定的规那么38给面划分映射网格Objective2-7.说说 明给面划分映射网格时，必须满足的三个条件明给面划分映射网格时，必须满足的三个条件n给面划分映射网格时，下面的条件必须被满足:n 此面必须由3或4条线围成n 在对边上必须有相等的单元划分数n如果此面由3条线围成，那么三条边上的单元划分数必须相等那么必须是偶 数n如果一个面由多于4条的线围成，那么它不能直接采用映射网格进行划分，然而，为了将总的线数减少到4，其中的某些线可以被加起来add一种建模操作或连接起来concatenated一种进行网格划分时采用的操作。n代替进行连接操作concatenatio
20、n，可以用拾取一个面的3个或4个角点来进行面映射网格划分，这种简化的映射网格划分方法将两个关键点之间的多条线内部连接起来。39为了划分映射网格定义线上的划分数Objective2-8.描述描述ANSYS怎样处理线的划分怎样处理线的划分.n为了得到映射网格，必须在面的对边上指定相等的线的划分数或者定义线的划分数对应于某种传递方式n不需要在所有的线上指定划分数，只要是采用映射网格划分，程序会将线的划分数由一条边传递到对边，传递所有相邻的要划分网格的面n程序会尽可能的根据总体尺寸或关键点尺寸的定义产生一个相匹配的线的划分数20 divisions transferred by mapped mesh
21、(Element size assigned to L1)(Global element size)40加线或连接线Objective2-9.将线加起来或连接起来将线加起来或连接起来 如果一个面的边界多于4条线，为了减少总的线数，可以将它们中的一些加(add)起来或连接(concatenate)起来将线加起来 无论什么时候总可以采用相加的操作那就是说，当几条线是相切的，并且附在相同的面上时。一般来说，相加优于连接。 当线不相切时，也可以使用相加的操作，但在线的弯折处不一定有节点生成将线连接起来:两条线被连接后，原始线仍然存在，创立的新线仅仅是为了划分网格连接后生成的线对任何实体建模操作都是无效
22、的。41加线或连接线续将线加起来：将线加起来：Main Menu: Preprocessor -Modeling- Operate -Booleans- Add LinesProcedure1. .2. .3. . 2.单击单击OK.1.拾取将要被加起来的线拾取将要被加起来的线3.指定现存线以指定现存线以后的状态后的状态.4.单击单击OK42加线或连接线续进入连接线的菜单路径：进入连接线的菜单路径：Main Menu: Preprocessor -Meshing-Concatenate LinesProcedure1. .2. .3. . 2. 单击单击OK1. 拾取将要连接起来的线拾取将要连
23、接起来的线43加线或连接线续例题一个由六条线围成的面例题一个由六条线围成的面L1 and L2 are added.New Line L#L4 and L5 are concatenated.产生四条线围成的面，适于网格划分产生四条线围成的面，适于网格划分New concatenated line.44加线或连接线续关于指定划分数的注意点关于指定划分数的注意点只能在原始线上指定划分数，不能在通过连接操作生成的新线上指定划分数45简易的面映射网格划分方法Objective2-10.全部使用四边形单元给模型自动划分网格全部使用四边形单元给模型自动划分网格n简易的面映射网格方法是获得映射网格的最简单
24、方法n此操作使用指定的关键点作为角结点，程序在内部将关键点之间的多条线连接起来n程序将会使用四边形单元自动给此面划分网格不需要指定单元形状46简易的面映射网格划分方续进入简易映射网格的菜单路径：进入简易映射网格的菜单路径：Main Menu: Preprocessor MeshTool Procedure1. .2. .3. . 6.拾取将要进行映拾取将要进行映射网格划分的面射网格划分的面7.选择选择OK8. 拾取拾取3或或4个角关个角关键点键点9. 选择选择OK1. 选择选择“area2. 选择选择“quad3. 选择选择“mapped4. 选取选取“pick corners5. 选择选择“
25、mesh47简易的面映射网格划分方续例题由六条线所围成的面例题由六条线所围成的面此题在前面的加线和连接线例题中曾出现过，注意上图中拾取的几个关键点此题在前面的加线和连接线例题中曾出现过，注意上图中拾取的几个关键点之间有多条线。在拾取完面之后，可以任意顺序拾取关键点之间有多条线。在拾取完面之后，可以任意顺序拾取关键点1，3，4和和6，那，那么程序将自动进行映射网格的划分，在执行网格划分之前不需要预先将线连么程序将自动进行映射网格的划分，在执行网格划分之前不需要预先将线连接起来。线的连接过程将在程序内部完成，并且在网格划分完成之后被删除接起来。线的连接过程将在程序内部完成，并且在网格划分完成之后被
26、删除48体的映射网格划分Objective2-11.说明给体划分映射网格时必须满足的四个条件。说明给体划分映射网格时必须满足的四个条件。为了给一个体划分六边形单元，那么必须满足四个条件它必须是砖形六面体，楔形体五面体或四面体形。在对面和侧边上所定义的单元划分数必须相等如果体是棱柱形或四面体形，在三角形面上的单元划分数必须是偶数相对棱边上划分的单元数必须相等49体的映射网格划分续给体进行映射网格划分的例子给体进行映射网格划分的例子50加面和连接面Objective2-12.加面和连接面加面和连接面n为了进行映射网格划分，我们可以通过连接面来减少围成体的边界面的数目给给体体进进行行映映射射网网格格
27、划划分分时时，连连接接面面也也要要求求连连接接线线，如如上上图图所所示示，程程序序会会自自动动进进行行此此操操作作但但只只有有当当相相邻邻的的两两个个四四边边形形面面被被连连接接时时才才会会自自动动进进行行，在在所所有有其其它它情情况况下下在在完成面的连接后必须人为的作线的连接。完成面的连接后必须人为的作线的连接。在在有有些些情情况况下下，也也可可以以将将面面加加起起来来而而不不用用面面连连接接的的方方法法当当面面是是平平的的并并且且共共面面时时这样，使用加的操作比使用连接操作更好。这样，使用加的操作比使用连接操作更好。在完成加的操作后，仍需进行边界线的连接操作在完成加的操作后，仍需进行边界线
28、的连接操作51加面和连接面续进行加面操作的菜单路径：进行加面操作的菜单路径：Main Menu: Preprocessor -Modeling- Operate -Booleans- Add AreasProcedure1. .2. .3. . 2. 单击单击OK1.拾取将要相加的面拾取将要相加的面52加面和连接面续进入面的连接操作的菜单路径：进入面的连接操作的菜单路径：Main Menu: Preprocessor -Meshing- Concatenate AreasProcedure1. .2. .3. . 2.选择选择OK1. 拾取将要连接的面拾取将要连接的面.53删除连接生成的图元进
29、入删除连接所生成的图元的菜单路径Main Menu: Preprocessor -Meshing- Concatenate -Del Concats- Areas (or Lines)删除连接所生成的图元是最后一个步骤，即不再需要它作其它的任何操作.一旦单击“Del concats-area(或line)，在模型中所有连接所生成的面或线将被删除.在进行此操作前确保先存数据库文件.Procedure1. .2. .3. . Sep, 202154选择连接所生成的图元Procedure1. .2. .3. . 选择连接所生成的图元的菜单路径选择连接所生成的图元的菜单路径: Utility Menu
30、: Select Areas ConcatenatedLines ConcatenatedSep, 202155进行面的相加或连接操作时的本卷须知n应该在所有的建模操作完成后再进行连接操作.n连接应该是给模型划分网格前的最后一步操作，因为从连接操作中得到的图元不能用于以后的任何实体建模操作，用户可以通过删除连接产生的线或面来“undo删除连接操作.n在建模操作中，如果觉得连接操作有太多限制，通常可以采用其它的方法获得映射网格例如网格拖拉n在有些情况下，应考虑用工作平面去分面或体，一个面或体能被分成一系列适用于映射网格划分的图元.56网格划分选项2024/8/2957六面体四面体网格某些区域已经
31、被六边形单元进行映射网格划分，同时另一些较复杂的区域需要用四面体单元进行网格划分决定在哪儿采用过渡金字塔形单元是决定在哪儿采用过渡金字塔形单元是适宜的适宜的.为了生成金字塔单元，重新排列组合为了生成金字塔单元，重新排列组合四面体单元四面体单元.将金字塔单元放入网格中将金字塔单元放入网格中.Objective2-13.说明六面体四面体的网格划分说明六面体四面体的网格划分58六面体四面体过度图解20-Node Hex(i.e., SOLID95)13-Node Pyramid Degenerate Hex(i.e., SOLID95)10-Node Tet Degenerate Hex(i.e.,
32、 SOLID95)Mapped MeshTransition LayerTet Mesh二阶单元二阶单元 二阶单元二阶单元59六面体四面体过度图解续8-Node Hex(i.e., SOLID45)9-Node Pyramid Degenerate Hex(i.e., SOLID95)10-Node Tet Degenerate Hex(i.e., SOLID95)Mapped MeshTransition LayerTet Mesh线性单元线性单元二阶单元二阶单元60六面体四面体的过渡过程1.首先用砖形单元给体划分网格或用四边形单元给共享面划分网格。Mesh volume with bric
33、ksOr, mesh area with quads12Procedure1. .2. .3. . 61六面体四面体的过渡过程续2.激活支持金字塔或四面体形状的单元类型。62六面体四面体的过渡过程续3.设置单元形状为四面体形状的单元(使用 MeshTool or MSHAPE,1 or Preprocessor Mesher Opts. OK)634.给第二个体划分网格，那么在边界上自动生成金字塔单元.12六面体四面体的过渡过程续64六面体四面体过渡单元优点n程序自动生成过渡用的金字塔单元n整体不再需要满足进行映射网格划分所需的条件n既使在过渡区域结果也令人满意这不同于采用耦合/约束方程或其它
34、的人工方法65四面体单元的转换20-node Tet to 10-node Tet)n在某些分析中，退化的20结点四面体单元可能比不上10结点的四面体单元，此时可以很容易的将退化单元转化为非退化的对应单元(e.g. SOLID95s to SOLID92s).n适用于六面体四面体的过渡网格.n10节点的四面体单元所用的内存较小，在求解期间形成 的文件也小得多.n对应关系:20-node10-nodeStructuralSOLID95SOLID92ThermalSOLID90SOLID87ElectrostaticSOLID122SOLID123Objective2-14.四面体单元的转换四面体
35、单元的转换.Sep, 202166四面体单元的转换续 20节点六面体单元节点六面体单元(volume 1)n界面上的界面上的20节点金字塔单元节点金字塔单元(volume 2)20节点的四面体单元节点的四面体单元(volume 2)也可以将这种单元转换成也可以将这种单元转换成10节点的单元节点的单元67四面体单元转换过程将20节点的四面体单元转换为10节点的四面体单元的菜单路径:Main Menu: Preprocessor -Meshing- Modify Mesh Change Tets .Procedure1. .2. .3. . 如果如果10节点的单元类型还没有定义，程序将在此处定义单
36、元类型节点的单元类型还没有定义，程序将在此处定义单元类型程序只转换所选的四面体单元程序只转换所选的四面体单元68其它的网格划分概念2D和3D的单元类型在进行网格划分前，有时不必改变单元类型。例如将2D单元类型转换到3D单元类型适用于任何网格划分，网格拖拉和网格扫掠操作必须定义且仅定义一个维数正确的单元类型此命令是以维数为根底，而不是以自由度为根底Objective2-15.讨论其它的网格划分概念讨论其它的网格划分概念69其它的网格划分概念续形状检查如果生成的单元形状不好，程序将会出现警告提示在存储每个单元之前，程序将会执行此检查即在单元生成期间在网格划分结束时，形状检查摘要显示可以控制形状检查选项:将形状检查设置为ON/OFF将单个形状测试设置为ON/OFF改变形状参数的限制70
