mesh200的使用方法.doc

ANSYS的MESH200單元應(yīng)用方法2010-04-04 21:090 前言 ANSYS軟件是通用有限元分析軟件，越來越廣泛地應(yīng)用于我國的航空航天、機械制造、汽車交通、鐵道、能源、化工等領(lǐng)域。一個典型ANSYS分析過程分為3步驟：建立模型;加載并求解;查看分析結(jié)果。第1步建立模型常?；ㄙM大量時間在如何給幾何模型劃分網(wǎng)格上，而ANSYS軟件提供的MESH200單元是專門用于劃分網(wǎng)格的輔助單元，本文將通過實例來說明MESH200單元的用法，為給幾何模型生成有限元模型提供參考。1 MESH200單元說明MESH200單元是僅用來劃分網(wǎng)格的單元，它對計算結(jié)果毫無影響。這個單元用于以下幾種類型的操作：多步驟的網(wǎng)格劃分，例如單元的擴展要求從低一級的單元生成高一級的單元。二維或三維空間中有或沒有中間節(jié)點的線的網(wǎng)格劃分。三維空間中有或沒有中間節(jié)點的三角形、四邊形、四面體或六面體單元組成的面或體的網(wǎng)格劃分。MESH200單元可以通過設(shè)置單元屬性來選擇它的幾何構(gòu)造及節(jié)點布置，具體地可以參照ANSYS幫助文件。MESH200單元可以與任意其他單元一起使用。它不具有自由度、材料特性、實常數(shù)或荷載。一旦不需要該單元時，可以刪除或留在模型中，不影響計算結(jié)果。使用EMODIF命令可以將MESH200單元轉(zhuǎn)換為其他單元。2 MESH200單元應(yīng)用實例MESH200單元常常用于拖拉和掃掠網(wǎng)格劃分中。(1)拖拉網(wǎng)格例如某一要進行電磁場分析的磁體(見圖1)，對該幾何體的網(wǎng)格劃分就可以借助MESH200單元來完成。根據(jù)該磁體的結(jié)構(gòu)，建立該磁體模型，可通過先建立磁體橫截面，然后把橫截面沿著磁體徑向方向拉伸即可。為能夠?qū)γ孢M行映射網(wǎng)格劃分，把磁體橫截面切割成圖2所示的相互連接都是4條邊的面，因為面映射網(wǎng)格劃分的條件是面是3條或4條邊。定義2個單元:MESH200單元用來劃分磁體橫截面，SOLID45單元用于拖拉橫截面后生成的磁體三維模型。設(shè)置MESH200單元的KEYOPT(1)=6，即MESH200單元是4個節(jié)點的四邊形單元。對所劃分的網(wǎng)格大小進行總體單元大小的控制，設(shè)置總體單元尺寸為10mm用MESH200單元映射網(wǎng)格劃分后的磁體橫截面見圖3所示。設(shè)置拖拉網(wǎng)格的屬性:SOLID45單元，沿著拖拉的徑向方向設(shè)置拖拉的份數(shù)為42份。然后執(zhí)行把圖3的磁體橫截面沿著該面的徑向拖拉，生成圖4所示的網(wǎng)格。拖拉后的磁體有限元模型中MESH200單元不參與以后的計算，可以保留也可以刪除。不刪除，即使要顯示保留有MESH200單元的磁體中截面結(jié)果云圖時，MESH200單元也是不能激活的，在操作時MESH200單元可以自動避開選擇。對于該磁體橫截面的網(wǎng)格劃分也可以選擇面單元來實現(xiàn)，比如PLANE42單元，但是平面單元的使用有局限性，模型只能建立在XY平面上，建在其他平面上用平面單元是劃分不了網(wǎng)格的，而MESH200單元就沒有這樣的限制。如果選用PLANE42等平面單元來劃分面后再拉伸成體，最后求解時一定要把面上的單元清除掉，否則可能會導(dǎo)致求解出錯。(2)掃掠網(wǎng)格許多要分析的實際結(jié)構(gòu)都是比較復(fù)雜的、不是規(guī)則的幾何體，要對這樣的幾何體劃分成規(guī)則的六面體網(wǎng)格，也可借助MESH200單元來完成。如航空發(fā)動機的壓氣機葉片的榫槽結(jié)構(gòu)不是規(guī)則的幾何形狀(見圖5)，要對其劃分規(guī)則的六面體單元，可以借助MESH200單元先劃分面，然后進行體掃掠網(wǎng)格劃分。MESH200單元有多種單元形式選擇，設(shè)置MESH200的單元形狀和節(jié)點數(shù)目，設(shè)置KEYOPT(1)=7，是8個節(jié)點的四邊形單元，劃分實體的單元選擇20節(jié)點的SOLID95單元。劃分單元時，先進行總體單元大小控制，設(shè)置總體尺寸為4mm，榫槽槽底圓弧處是應(yīng)力集中部位，要對圓弧處劃分較細的網(wǎng)格，對4個圓弧線進行線劃分單元數(shù)控制，設(shè)置圓弧線劃分為11份。選擇MESH200單元對除榫槽2個端面外的其他面進行映射網(wǎng)格劃分，見圖6所示。選擇SOLID95單元，對榫槽進行體掃掠網(wǎng)格劃分，劃分后的網(wǎng)格見圖7所示。對劃分網(wǎng)格后的榫槽就可施加載荷和邊界條件進行計算，MESH200單元就不再需要它，可以將其刪除(清除)或者保留，它的存在不會影響計算結(jié)果。3 結(jié)語ANSYS軟件對復(fù)雜幾何模型劃分網(wǎng)格是一個繁瑣和細致的工作，本