《ansys建模和網(wǎng)格劃分》第八章-修改模型

第八章 修改模型8.1簡(jiǎn)介本章主要敘述各種修改模型的方法。主題包括：局部網(wǎng)格細(xì)化節(jié)點(diǎn)和單元的移動(dòng)與拷貝記錄單元面和方向修改已劃分網(wǎng)格的模型：清除和刪除理解實(shí)體模型的相互對(duì)照檢查8.2細(xì)化局部網(wǎng)格通常在下面兩種情形時(shí)，用戶需要考慮對(duì)局部區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化：1）用戶已經(jīng)將一個(gè)模型劃分了網(wǎng)格，但想在模型的指定區(qū)域內(nèi)得到更好的網(wǎng)格?；?）用戶已經(jīng)完成分析，同時(shí)根據(jù)結(jié)果想在感興趣的區(qū)域得到更為精細(xì)的解。對(duì)于所有由四面體組成的面網(wǎng)格和體網(wǎng)格，ANSYS程序允許用戶在指定的節(jié)點(diǎn)、單元、關(guān)鍵點(diǎn)、線或面的周?chē)M(jìn)行局部網(wǎng)格細(xì)化。由非四面體所組成的網(wǎng)格（例如六面體、楔形、棱椎）不能進(jìn)行局部網(wǎng)格細(xì)化。8.2.1如何細(xì)化網(wǎng)格必須按下面的兩步來(lái)細(xì)化網(wǎng)格：1、選擇圖元（或一組圖元）以便圍繞著它們進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化。2、指定細(xì)化的程度（換句話說(shuō)，就是在細(xì)化區(qū)域相對(duì)于原始網(wǎng)格所想要的尺寸）。細(xì)化后的單元總是比原來(lái)的單元??；局部網(wǎng)格細(xì)化過(guò)程不能提供使網(wǎng)格變粗的功能（LEVEL）。8.2.1.1高級(jí)控制如果用戶想在細(xì)化過(guò)程中進(jìn)行更多的控制，可以對(duì)下列的高級(jí)選項(xiàng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定：根據(jù)已選定圖元周?chē)鷨卧獢?shù)指定網(wǎng)格細(xì)化區(qū)域的深度（DEPTH）。在原始單元被分裂開(kāi)后指定后處理的類(lèi)型，后處理包括進(jìn)行網(wǎng)格光滑和清理操作，只是光滑處理，或兩者都沒(méi)有（POST）。指定在細(xì)化全是四邊形的網(wǎng)格時(shí)是否可以將三角形引入網(wǎng)格。換句話說(shuō)，用戶可指定四邊形單元是否一定要保留（RETAIN）。8.2.2細(xì)化命令和菜單途徑使用下面xREFINE命令和菜單途徑來(lái)選擇要進(jìn)行細(xì)化的圖元并設(shè)置細(xì)化的控制。（細(xì)化控制在后面詳細(xì)描述）圍繞所選擇的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行細(xì)化，使用下列方法：命令：NREFINEGUI: Main MenuPreprocessor-Meshing-Modify Mesh-Refine At-Nodes圍繞所選擇的單元進(jìn)行細(xì)化，使用下列方法：命令：EREFINEGUI: Main MenuPreprocessor-Meshing-Modify Mesh-Refine At-ElementsMain MenuPreprocessor-Meshing-Modify Mesh-Refine At-All圍繞所選擇的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行細(xì)化，使用下列方法：命令：KREFINEGUI:Main MenuPreprocessor-Meshing-Modify Mesh-Refine At- Keypoints圖8-1局部網(wǎng)格細(xì)化的例子。圍繞所選擇的線進(jìn)行細(xì)化，使用下列方法：命令：LREFINEGUI: Main MenuPreprocessor-Meshing-Modify Mesh-Refine At-Lines圍繞所選擇的面進(jìn)行細(xì)化，使用下列方法：命令：AREFINEGUI: Main MenuPreprocessor-Meshing-Modify Mesh-Refine At-Areas圖8-1顯示了一些圍繞著節(jié)點(diǎn)NREFINE、單元EREFINE、關(guān)鍵點(diǎn)KREFINE和線LRERINE進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化的例子。圖8-2舉例說(shuō)明了用AREFINE命令圍繞面的四面體網(wǎng)格細(xì)化。圖8-2圍繞面的四面體網(wǎng)格細(xì)休AREFINE8.2.2.1指定細(xì)化的標(biāo)準(zhǔn)使用LEVEL變量來(lái)指定細(xì)化應(yīng)進(jìn)行的程度。LEVEL值必須是從1到5的整數(shù)，值1提供了最小程度的細(xì)化。值5提供了最大程度的細(xì)化。當(dāng)LEVEL=1時(shí)，在細(xì)化區(qū)域所得到的單元邊界長(zhǎng)度大約是原單元邊界長(zhǎng)度的1/2；當(dāng)LEVEL=5時(shí)，所得到的單元邊界長(zhǎng)度大約是原單元邊界長(zhǎng)度的1/9。下表列出了LEVEL所有可能的設(shè)置以及每一種設(shè)置所得邊界的近似長(zhǎng)度。LEVEL 變量的值近似的邊長(zhǎng)11/221/331/441/851/9LEVEL值從1到5提供了逐漸減少的單元邊界長(zhǎng)度。但是，應(yīng)該知道當(dāng)RETAIN=ON時(shí)，不同的LEVEL值可以提供同樣的細(xì)化網(wǎng)格。（要得到更多的信息，請(qǐng)看后面RETAIN變量的解釋。）剛好在細(xì)化區(qū)域外面的那一層單元（也就是說(shuō)在指定DEPTH之外）也可能被分開(kāi)，目的是與細(xì)化單元過(guò)渡。注意：所有的LEVEL值在細(xì)化區(qū)域都只生成較小的單元。局部網(wǎng)格細(xì)化過(guò)程不提供網(wǎng)格粗化功能。8.2.2.2指定細(xì)化深度缺省時(shí)，只對(duì)所選圖元外面的一個(gè)單元進(jìn)行細(xì)化（除了單元細(xì)化，它使用DEPTH=0作為缺?。覇卧环至岩淮危ㄒ簿褪菃卧叡黄椒殖蓛砂?，因?yàn)槿笔EVEL=1）。8.2.2.3指定細(xì)化區(qū)域的后處理操作：光滑和清理作為細(xì)化過(guò)程的一部分，用戶可指定在原始單元分裂后ANSYS還應(yīng)做的后處理的類(lèi)型?？梢赃x擇光滑和清理（缺省），只進(jìn)行光滑操作，或兩者都不選。如果讓ANSYS做光滑和清理的工作，設(shè)置POST=CLEAN（或在GUI中選擇Cleanup&Smooth).如果想讓ANSYS只做光滑工作，設(shè)置POST=SMOOTH（或在GUI中選擇Smooth）。如果后處理兩項(xiàng)都不想做，設(shè)置POST=OFF（或在GUI中選擇OFF）。光滑：缺省時(shí)，細(xì)化區(qū)域的節(jié)點(diǎn)將進(jìn)行光滑處理（也就是它們的位置將被調(diào)整）以改善單元的形狀。節(jié)點(diǎn)的位置遵循下列的約束進(jìn)行調(diào)整：節(jié)點(diǎn)在關(guān)鍵點(diǎn)上時(shí)不移動(dòng)。節(jié)點(diǎn)在線上時(shí)只在線上移動(dòng)。節(jié)點(diǎn)在面內(nèi)時(shí)只在表面上移動(dòng)。如果網(wǎng)格已經(jīng)從實(shí)體模型（MODMSH，DETACH或菜單途徑Main MenuPreprocessor Checking CtrlsModel Checking）中分離出來(lái)了，光滑操作就不會(huì)進(jìn)行了。用戶可對(duì)正在用的細(xì)化命令設(shè)置POST=OFF，關(guān)閉對(duì)所有節(jié)點(diǎn)的光滑命令。（也可以這么做來(lái)關(guān)閉清理命令。）清理：當(dāng)清理選項(xiàng)是打開(kāi)時(shí)（POST=CLEAN），ANSYS程序會(huì)對(duì)所有與受到影響的幾體圖元相關(guān)聯(lián)的單元進(jìn)行清理操作（在二維模型中）。在三維模型中，ANSYS程序只對(duì)那些在細(xì)化區(qū)域內(nèi)或直接與細(xì)化區(qū)域相連接的單元執(zhí)行清理命令。清理操作可以改善單元的質(zhì)量。如果網(wǎng)格已經(jīng)從實(shí)體模型中分離出來(lái)了（MODMSH,DETACH 或菜單途徑Main MenuPreprocessorChecking CtrlsModel Checking），那么不會(huì)進(jìn)行面網(wǎng)格的清理操作。但對(duì)于四面體網(wǎng)格這個(gè)命令還是會(huì)被執(zhí)行。當(dāng)用戶正在細(xì)化四邊形網(wǎng)格時(shí)，清理命令會(huì)試著從細(xì)化過(guò)渡區(qū)域刪除三角形網(wǎng)格。如果清理操作已經(jīng)完成優(yōu)化單元質(zhì)量后，仍留有形狀不好的四邊形單元，ANSYS就會(huì)把這些單元分裂成三角形。通設(shè)置RETAIN=ON（缺?。┚涂梢苑乐惯@種情況的發(fā)生。圖8-3說(shuō)明了一個(gè)全是四邊形網(wǎng)格的清理操作。注意：用戶可通過(guò)對(duì)細(xì)化命令設(shè)置POST=OFF或POST=SMOOTH來(lái)關(guān)閉清理操作。圖83 全是四邊形網(wǎng)格8.2.2.4 指定是否保留四邊形單元注意：當(dāng)正在細(xì)化任何一個(gè)非四邊形的網(wǎng)格時(shí)，ANSYS會(huì)忽略RETAIN變量。缺省時(shí)，RETAIN=ON，這意味細(xì)化網(wǎng)格過(guò)程不會(huì)將三角形單元引入到全是四邊形的網(wǎng)格中。當(dāng)RETAIN=OFF和POST=SMOOTH或OFF時(shí)，所得到的細(xì)化區(qū)域可能會(huì)包含三角形單元目的是保持連續(xù)過(guò)渡。當(dāng)RETAIN=OFF和POST=CLEAN時(shí)，三角形單元會(huì)達(dá)到最少；但是，它們不可能被完全刪除掉極少量的三角形單元可以留在過(guò)渡區(qū)域，目的是得到好的單元質(zhì)量。注意：如果一個(gè)面是由四邊形單元和三角形單元混合劃分而成，那么即使是當(dāng)RETAIN=ON時(shí)細(xì)化區(qū)域內(nèi)的四邊形單元也不能被保留住。因?yàn)樗倪呅螁卧^三角形單元有更多的限制，因此當(dāng)RETAIN=ON時(shí)增加或減少LEVEL變量的值時(shí)不一定就能得到所想要的細(xì)化水平的增加或減少。另外，即使是四邊形單元可以被保留住，它們中的一些單元的形態(tài)也可能很差，特別是在LEVEL值較高時(shí)，但是，若通過(guò)設(shè)置RETAIN=OFF一些三角形單元就有可能被引入網(wǎng)格。這是所不希望得到的，特別是在使用低階單元時(shí)?？梢酝ㄟ^(guò)做到以下幾點(diǎn)來(lái)把三角形單元保持在所感興趣的點(diǎn)以外：用更大的DEPTH進(jìn)行細(xì)化，也就是說(shuō)，在所感興趣點(diǎn)的更大的半徑上細(xì)化。用POST=CLEAN選項(xiàng)細(xì)化。這個(gè)POST變量的設(shè)置可使三角形單元的數(shù)量出現(xiàn)得最少。使用另外的方法進(jìn)行細(xì)化（例如，使用局部網(wǎng)格控制和重新劃分網(wǎng)格）。8.2.3屬性和載荷的轉(zhuǎn)換與“父”單元相關(guān)聯(lián)的單元屬性會(huì)自動(dòng)地轉(zhuǎn)換到所有的“子”單元上。這些屬性包括單元類(lèi)型、材料特性、實(shí)常數(shù)和單元坐標(biāo)系（若想對(duì)單元屬性有更多的了解，參見(jiàn)7）。加在實(shí)體模型上的載荷和邊界條件在求解開(kāi)始時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)換到節(jié)點(diǎn)和單元上（或用SBCTRAN或DTRAN命令手工進(jìn)行載荷轉(zhuǎn)換）。因此實(shí)體模型載荷會(huì)正確地加到在細(xì)化期間新生成的節(jié)點(diǎn)和單元上。但是，加在節(jié)點(diǎn)和單元上的載荷和邊界條件（有限元載荷）不能轉(zhuǎn)換到在細(xì)化期間新生成的節(jié)點(diǎn)和單元上。如果在所選擇的細(xì)化區(qū)域內(nèi)有這樣的載荷，程序?qū)⒉辉试S細(xì)化過(guò)程的進(jìn)行除非是先刪除載荷。所以，如果用戶預(yù)計(jì)要使用網(wǎng)格細(xì)化功能，那么建議只將載荷加在實(shí)體模型上而不是直接加在節(jié)點(diǎn)和單元上。注意：因?yàn)閷?shí)體模型加載對(duì)于顯式動(dòng)力分析（也就是ANSYS/LSDYNA產(chǎn)品）是不可用的，所以網(wǎng)格細(xì)化必須在這類(lèi)分析的加載之前進(jìn)行。8.2.4網(wǎng)格細(xì)化的其它特征網(wǎng)格細(xì)化的其它特征包括以下的幾點(diǎn)：細(xì)化生成新的單元和節(jié)點(diǎn)（包括中間節(jié)點(diǎn)）被投射到實(shí)體模型幾何體上（見(jiàn)圖8-4）。當(dāng)使用選項(xiàng)圍繞節(jié)點(diǎn)細(xì)化時(shí)NREFINE，忽略所選節(jié)點(diǎn)中的中間節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)格細(xì)化不會(huì)超過(guò)面和體的邊界。也就是說(shuō)，如果指定的DEPTH超過(guò)了面或體網(wǎng)格的邊界后，鄰接的面或體網(wǎng)格不會(huì)改變（見(jiàn)圖8-5）。但是，如果選擇進(jìn)行細(xì)化的圖元（節(jié)點(diǎn)、單元、關(guān)鍵點(diǎn)或線）是在邊界上，或所選圖元在邊界兩邊，那么細(xì)化就會(huì)延伸到鄰接的面或體內(nèi)。網(wǎng)格細(xì)化只在當(dāng)前所選定的單元內(nèi)進(jìn)行（見(jiàn)圖8-6）。細(xì)化可以用在已從實(shí)體模型中分離出來(lái)的網(wǎng)格上（MODMSH,DETACH 或菜單途徑Main MenuPreprocessorChecking CtrlsModel Checking）。在這種情況下，細(xì)化不會(huì)被面邊界所終止。而且，節(jié)點(diǎn)和單元不會(huì)投射到實(shí)體模型上，指定POST變量的后處理選項(xiàng)一個(gè)也不能執(zhí)行。在細(xì)化一個(gè)四面體網(wǎng)格期間，當(dāng)清理選項(xiàng)被打開(kāi)時(shí)（POST=CLEAN），ANSYS在細(xì)化區(qū)域自動(dòng)執(zhí)行一個(gè)高水平的清理操作（也就是相當(dāng)于VEMP，2的水平）。如果用戶在細(xì)化期間得到形狀錯(cuò)誤信息，就關(guān)掉形狀檢查選項(xiàng)（SHPP，OFF）再執(zhí)行一次細(xì)化命令xREFINE，然后再在最高級(jí)的水平之上（VIMP，3）進(jìn)行四面體單元的改進(jìn)。圖8-4節(jié)點(diǎn)和單元投射到幾何體上如果用戶使用LESIZE命令指定線的分割數(shù)，這些線在隨后的細(xì)化過(guò)程中將受到影響，ANSYS將會(huì)改變那些受到影響的線的分割數(shù)（也就是說(shuō)，線的分割數(shù)不僅增加，而且在隨后的線列表中LLIST也可顯示為負(fù)數(shù)）。圖8-5網(wǎng)格細(xì)化不超過(guò)面邊界圖8-6只細(xì)化被選擇的單元注意：如果用戶在后來(lái)清除網(wǎng)格（ACLEAR, VCLEAR等命令或菜單途徑Main MenuPreprocessor-Meshing-Clearentity），則負(fù)號(hào)的存在將影響ANSYS如何處理線的分割數(shù)。如果線的分割數(shù)是正數(shù)，則在清除操作期間，ANSYS不會(huì)刪除線的分割數(shù)；若分割數(shù)是負(fù)的，ANSYS就會(huì)刪除線的分割數(shù)（在隨后的線列表中分割數(shù)將顯示為零）。8.2.5網(wǎng)格細(xì)化的限制下面的限制針對(duì)網(wǎng)格細(xì)化：盡管局部網(wǎng)格細(xì)化可被用在所有的面網(wǎng)格中，但它只能用在由四面體單元組成體網(wǎng)格上。包含非四面體單元的網(wǎng)格（例如，六面體、楔形體、棱椎）不能被局部細(xì)化。如果模型在所選的細(xì)化區(qū)域內(nèi)包含有接觸單元，則不能使用局部網(wǎng)格細(xì)化。在這種情況下，應(yīng)在定義接觸單元前細(xì)化網(wǎng)格（或者刪除接觸單元，細(xì)化網(wǎng)格，然后再加接觸單元。）局部網(wǎng)格細(xì)化不支持已有的在自由表面上生成的單元ESURF。對(duì)這些單元細(xì)化應(yīng)先刪掉表面單元，細(xì)化下面的單元，然后再生成表面單元。如果已有梁?jiǎn)卧嬖谟诩?xì)化區(qū)域附近，則細(xì)化就不能進(jìn)行。為了在這個(gè)面上細(xì)化，梁?jiǎn)卧獞?yīng)先被刪掉，細(xì)化命令執(zhí)行完后再重新定義。如果載荷直接加在模型的節(jié)點(diǎn)和單元上，細(xì)化就不能進(jìn)行。在這種情況下，為了能細(xì)化網(wǎng)格必須刪除載荷。（為避免這種情況發(fā)生，建議用戶將載荷加在實(shí)體模型上而不是加在有限元模型上）。如果初始條件在節(jié)點(diǎn)IC、耦合節(jié)點(diǎn)上CP命令族，或模型中存在約束方程CE命令族，則局部網(wǎng)格細(xì)化不能進(jìn)行。如果存在這些情況中的任一種，用戶都應(yīng)在細(xì)化之前先刪除它們。對(duì)于顯式動(dòng)力分析模型（當(dāng)使用ANSYS/LSDYNA時(shí)），不推薦使用局部網(wǎng)格細(xì)化，因?yàn)橛杉?xì)化所得到的小單元會(huì)極度地減小時(shí)間步長(zhǎng)。不支持KSCON命令。對(duì)于任何用KSCON命令劃分網(wǎng)格的面，當(dāng)進(jìn)行細(xì)化時(shí)邊中節(jié)點(diǎn)將被放置在邊界的中間。如果已定義了單元或節(jié)點(diǎn)組元，程序會(huì)問(wèn)是否繼續(xù)細(xì)化。如果選擇繼續(xù)，就必須更新受到影響的組元。8.3節(jié)點(diǎn)和單元的移動(dòng)與拷貝在通常的實(shí)體建模過(guò)程中，用戶在生成有限元網(wǎng)格前應(yīng)先完成整個(gè)實(shí)體模型。但是，如模型中存在重復(fù)性的幾何特征，用戶有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)下面的方法更為有效：只對(duì)模型中有代表性的一部分進(jìn)行建模，劃分網(wǎng)格，然后根據(jù)需要拷貝那個(gè)已劃分了網(wǎng)格的區(qū)域若干次以完成模型。（拷貝一個(gè)已存在的網(wǎng)格比生成一個(gè)新網(wǎng)格花費(fèi)的時(shí)間要少得多）。如果用戶要成功地完成這個(gè)程序，需預(yù)先計(jì)劃好要拷貝的數(shù)量。拷貝一個(gè)已劃分了網(wǎng)格的區(qū)域的一般程序是使用命令來(lái)生成和轉(zhuǎn)變面和體，這些將在下面敘述。當(dāng)一個(gè)已劃分了網(wǎng)格的實(shí)體模型圖元用這些命令中的一個(gè)進(jìn)行拷貝時(shí)，所有依附其上的低級(jí)圖元，包括節(jié)點(diǎn)和單元網(wǎng)格，都將隨同那個(gè)圖元一起被拷貝。從模板面中生成另外的面，使用下列方法：命令：AGENGUI: Main MenuPreprocessor-Modeling-CopyAreasMain MenuPreprocessor-Modeling-Move / ModifyAreas從模板體中生成另外的體，使用下列方法：命令：VGENGUI: Main MenuPreprocessor-Modeling-CopyVolumesMain MenuPreprocessor-Modeling-Move / ModifyVolumes用對(duì)稱(chēng)映像由一個(gè)模板面中生成另外的面，使用下列方法：命令：ARSYMGUI: Main MenuPreprocessor-Modeling-ReflectAreas用對(duì)稱(chēng)映像由一個(gè)模板體中生成另外的體，使用下列方法：命令：VSYMMGUI: Main MenuPreprocessor-Modeling-ReflectVolumes將模板面轉(zhuǎn)換到另一個(gè)坐標(biāo)系下，使用下列方法：命令：ATRANGUI:MainMenuPreprocessor-Modeling-Move/ModifyTransferCoord Areas將模板體轉(zhuǎn)換到另一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)下，使用下列方法：命令：VTRANGUI:MainMenuPreprocessor-Modeling-Move/ModifyTransferCoord Volumes用戶必須先計(jì)劃好以確?？截惖膮^(qū)域之間的接觸面上的節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)相匹配。例如，如果用戶對(duì)一個(gè)體進(jìn)行自由網(wǎng)格劃分，在右端的節(jié)點(diǎn)模式就不必與左端的節(jié)點(diǎn)模式相匹配。如果原始部分和它的拷貝正好是一部分的右端與另一部分的左端相連接起來(lái)，那么在兩個(gè)不匹配接觸面上就會(huì)生成一條不連續(xù)的線縫。沿著面網(wǎng)格劃分的邊緣線制作匹配的節(jié)點(diǎn)模式較容易，只要指定原始部分的兩邊都有相同的線分割和分割間距即可。但是，對(duì)于體就沒(méi)有這么簡(jiǎn)單了。在網(wǎng)格體的兩個(gè)面上需用一個(gè)技巧生成相匹配的節(jié)點(diǎn)模式。在用體單元網(wǎng)格劃分之前，用偽面單元對(duì)某一個(gè)匹配面進(jìn)行網(wǎng)格劃分，然后將劃分完網(wǎng)格的面拷貝至另一匹配面。（依賴(lài)于用戶最初是如何創(chuàng)建體的，此時(shí)用戶可以做一些清理工作，也可不做。如果用戶清除了重復(fù)的重合面，就應(yīng)根據(jù)新劃分網(wǎng)格的面重定義體，同時(shí)刪除最初的體。）然后，體就可以用實(shí)體單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分了。在體網(wǎng)格劃分完成后，應(yīng)刪去偽面單元。（用戶可通過(guò)使用選擇ACLEAR命令或菜單路徑 Main MenuPreprocessor -Modeling- ClearAreas.非常干凈地做到這一點(diǎn)）。已經(jīng)完成網(wǎng)格劃分的區(qū)域在界面上將是相互匹配的，用戶現(xiàn)在就可拷貝這個(gè)部分了，這樣，重復(fù)的區(qū)域就會(huì)正好互相接觸了。盡管這些區(qū)域在接觸面上有相互匹配的節(jié)點(diǎn)，但這些節(jié)點(diǎn)的自由度仍然是獨(dú)立的；也就是說(shuō)，模型接觸面上仍存在不連續(xù)的線縫。應(yīng)運(yùn)行NUMMRG，ALL來(lái)刪除這個(gè)不連續(xù)的線縫。通常，在此命令后再跟著運(yùn)行NUMCMP命令（菜單途徑Main MenuPreprocessor Numbering CtrlsCompress Numbers）是一個(gè)比較好的習(xí)慣。圖87 用在接觸面上匹配節(jié)點(diǎn)模式的方法生成體網(wǎng)格8.4 記錄單元面和方向如果模型中包含殼單元，并且加的是面載荷，那么用戶就需要了解單元面以便能對(duì)載荷定義正確的方向。通常，殼的表面載荷將加在單元的某一個(gè)面上，并根據(jù)右手法則（按I，J，K，L節(jié)點(diǎn)序列方向，如下圖如示）確定正向。如果用戶是用對(duì)實(shí)體模型面進(jìn)行網(wǎng)格劃分的方法生成殼單元的，那么單元的正方向?qū)⑴c面的正方向相一致，面的正方向可用命令A(yù)LIST來(lái)確定或執(zhí)行菜單途徑Utility MenuListAreas；根據(jù)右手法則，定義面的線序列方向來(lái)定義面的法線方向。）圖88用右手法則定義正法線方向有幾種方法可用來(lái)進(jìn)行圖形檢查：可用執(zhí)行/NORMAL命令（菜單途徑Utility MenuPlotCtrlsStyleShell Normals），接著再執(zhí)行EPLOT命令（菜單途徑Utility MenuPlotElements）的方法對(duì)殼單元的正法線方向進(jìn)行一次快速的圖形檢查。打開(kāi)PowerGraphics的選項(xiàng)。PowerGraphics將用不同的顏色來(lái)顯示殼單元的“底”和“頂”。用假定正確符號(hào)的表面載荷加到模型上，然后在執(zhí)行EPLOT命令之前先打開(kāi)顯示表面載荷符號(hào)的選項(xiàng)/PSF,Item,Comp,2以檢驗(yàn)它們方向的正確性。8.4.1 控制面、線和單元的法向模型中不一致的法線方向可能會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)問(wèn)題。例如，如果相鄰的殼單元有不一致的法向方向，那么用戶在對(duì)應(yīng)力和應(yīng)變結(jié)果進(jìn)行后處理時(shí)就會(huì)碰到困難。說(shuō)得更明白一些，若用戶模型的某一個(gè)表面既包含殼單元的頂面又包含殼單元的底面，那么節(jié)點(diǎn)的平均應(yīng)力和應(yīng)變就有可能是不正確的。但是，PowerGraphics/GRAPH，POWER考慮到法線方向的不匹配并且能生成正確的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力圖（當(dāng)GUI打開(kāi)時(shí) PowerGraphics是缺省的）。ANSYS提供了各種不同的工具，用戶可用它們來(lái)控制面、線和單元的法向：命令：ENORM, ANORM, ENSYM, LREVERSE, AREVERSEGUI: Main MenuPreprocessor-Modeling-Move / Modify-Elements-Shell NormalsMain MenuPreprocessor-Modeling-Move / Modify-Areas-Area NormalsMain MenuPreprocessor-Modeling-Move / ModifyReverse Normalsof ShellsMain MenuPreprocessor-Modeling-Move / ModifyReverse Normalsof LinesMain MenuPreprocessor-Modeling-Move / ModifyReverse Normalsof Areas下面的部分描敘如何用這些工具完成一些操作：對(duì)殼單元的法向重新進(jìn)行定向以便它們能與指定的單元有相一致的法向ENORM。對(duì)面的法向重新進(jìn)行定向以便它們能與指定的面有相一致的法向ANORM。將已有殼單元的法向反向ENSYM。將已有線的法向反向LREVERSE。將已有面的法向反向AREVERSE。注意：用戶不能使用本節(jié)上述的工具來(lái)改變?nèi)魏我呀?jīng)有了體載荷或面載荷的單元的法向。建議用戶只有在已確信單元的法向方向是可接受的之后再加所有的載荷。實(shí)常數(shù)（例如非均勻的殼厚度和錐形梁常數(shù)）可能會(huì)由于單元反向命令而失效。8.4.1.1 重新定向殼單元的法向如果用戶發(fā)現(xiàn)模型中的單元有不一致的正法向方向，則可將它們的方向重新定義以與某個(gè)指定的單元有相一致的法向方向。（單元坐標(biāo)系，如果是由I，J，K節(jié)點(diǎn)定義的，則也可用這個(gè)操作來(lái)重定向。）用命令的方法來(lái)重新定向殼單元的法向，發(fā)出命令ENORM，ENOM：使用ENUM變量來(lái)確定單元號(hào)以便重定向的單元能與此單元有一致的法向方向。例如，命令ENORM，3能使所有被選定的殼單元改變法向方向以便它們能與3號(hào)單元有一致的法向方向。查閱ANSYS Commands Reference中ENORM命令的描述可得到這個(gè)命令更詳細(xì)的用法。在GUI中，用戶可通過(guò)選擇菜單途徑Main MenuPreprocessor-Modeling-Move / Modify-Elements-Shell Normals來(lái)重定向殼單元的法向方向。當(dāng)重定向殼單元法向的拾取對(duì)話框出現(xiàn)時(shí)，拾取目標(biāo)單元以便其它重定向單元能與它有一致的法向方向，然后點(diǎn)擊OK。8.4.1.2 重定向面的法向如果一組面有不一致的法向方向，用戶可重定向它們的法向以與某一指定面的法向方向相一致。用命令的方法來(lái)重定向面的法向，發(fā)出命令A(yù)NORM，ANUM，NOEFLIP：使用ANUM變量來(lái)確定面的編號(hào)以便使重定向的面能與此面有一致法向方向。使用NOEFLIP變量來(lái)決定是否想改變已重定向面上已有單元的法向方向以便讓它們能與新的面法向方向相一致。如果想讓法向方向相一致就指定此變量為0，否則為1。例如，命令A(yù)NORM，5，0能使所有被選的面改變法線方向以便讓它們能與編號(hào)為5的面有一致的法向方向。若想了解詳細(xì)的用法，參見(jiàn)ANSYS Commands Reference中的ANORM命令的敘述。在GUI中，用戶可通過(guò)選擇菜單途徑Main MenuPreprocessor-Modeling-Move / Modify-Areas-Area Normals來(lái)重定向面的法向方向。當(dāng)重定向面的法向的拾取對(duì)話框出現(xiàn)時(shí)，拾取目標(biāo)面以便使其它的重定向面能與它有一致的法向方向，點(diǎn)擊OK。然后在“令面法向一致”的對(duì)話框中，決定是否讓已有面單元的法向與新的法向方向一致，最后在對(duì)話框中點(diǎn)擊OK。8.4.1.3 將已有殼單元的法向反向用命令的方法來(lái)使已有殼單元的法向方向反向，發(fā)出命令ENSYM,IEL1，IEL2,IEINC：使用IEL1，IEL2和IEINC變量，在步長(zhǎng)為IEINC（缺省為1），將單元號(hào)從IEL1到IEL2（缺省為IEL1）的單元的法向反向。例如，命令ENSYM,1，50就會(huì)使從1到50的殼單元的法向反向。在GUI中，用戶可通過(guò)選擇菜單路徑Main MenuPreprocessor-Modeling-Move / ModifyReverse Normalsof Shells來(lái)使已有的殼單元的法向反向。當(dāng)殼單元的法向反向的拾取對(duì)話框出現(xiàn)時(shí)，拾取要進(jìn)行法向反向的殼單元然后點(diǎn)擊OK。8.4.1.4 將已有線的法向反向用命令的方法來(lái)使線的法向方向反向，發(fā)出命令LREVERSE，LNUM，NOEFLIP：使用LNUM來(lái)確定要進(jìn)行線法向反向的線的號(hào)碼。使用NOEFLIF變量來(lái)指示是否想改變線上已有單元的法向方向以便讓它們能與反向后的新法線方向相一致。如果想使法線方向一致，則指定這個(gè)變量為0，否則為1。例如，命令LREVERSE，1，1將編號(hào)為1的線的法向反向，但沒(méi)讓線上的任何一個(gè)線單元的法向與新的方向相同。若想了解具體用法，參看ANSYS Commands Reference中LREVERSE命令的敘述。在GUI中，用戶可通過(guò)選擇菜單途徑Main MenuPreprocessor-Modeling-Move / ModifyReverse Normalsof Lines來(lái)使線的法向反向。當(dāng)線法向反向的拾取對(duì)話框出現(xiàn)時(shí)，拾取要進(jìn)行法向反向的線，點(diǎn)擊OK。然后在“令線法向一致”的對(duì)話框中，決定是否讓已存有線單元法向與新的法向方向一致，最后在對(duì)話框中點(diǎn)擊OK。8.4.1.5 將已有面的法向反向用命令的方法來(lái)使面的法向方向反向時(shí)，發(fā)出命令A(yù)REVERSE，ANUM，NOEFLIP：使用ANUM變量來(lái)確定要進(jìn)行面法向反向的面的號(hào)碼。使用NOEFLIP變量來(lái)指示是否想改變面上已有單元的法向方向以便讓它們能與反向后面的新法向方向一致。如果想使法線方向一致，則指定這個(gè)變量為0，否則為1。例如，命令A(yù)REVERSE，7，0將編號(hào)為7的面的法向反向，同時(shí)面內(nèi)已有單元的法向方向?qū)⑴c新法向方向相同。若想了解具體用法，參看ANSYS Commands Reference中AREVERSE命令的敘述。在GUI中，用戶可通過(guò)選擇菜單路徑Main MenuPreprocessor-Modeling-Move / ModifyReverse Normalsof Areas來(lái)使面的法向反向。當(dāng)面法向反向的拾取對(duì)話框出現(xiàn)時(shí)，拾取要進(jìn)行法向反向的面，點(diǎn)擊OK。然后在“面法向反向”的對(duì)話框中，決定是否讓已有面單元的法向與新的法向方向一致，最后在對(duì)話框中點(diǎn)擊OK。8.5已劃分網(wǎng)格模型的修改：清除和刪除因?yàn)锳NSYS程序執(zhí)行實(shí)體建模的交叉參照檢查，用戶就不能刪除已劃分網(wǎng)格的實(shí)體模型圖元，也不能用EDELE或NDELE命令刪除與實(shí)體模型圖元有聯(lián)系的單元和節(jié)點(diǎn)。為了能修改模型，通常需要用網(wǎng)格清除命令來(lái)清除實(shí)體模型圖元上的網(wǎng)格。這些清除命令可以認(rèn)為是網(wǎng)格生成命令的反過(guò)程。清除完模型后，就可以按需要對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行修改了。8.5.1清除網(wǎng)格網(wǎng)格清除命令刪除與對(duì)應(yīng)的實(shí)體模型圖元相聯(lián)系的節(jié)點(diǎn)和單元。當(dāng)清除一個(gè)較高級(jí)的圖元時(shí)，所有較低級(jí)的圖元都被自動(dòng)清除掉，除非這些較低級(jí)的圖元本身已劃分了網(wǎng)格。在圖元邊界上并與相鄰圖元所共享的節(jié)點(diǎn)在執(zhí)行清除命令時(shí)不會(huì)被刪去。刪除與所選定的關(guān)鍵點(diǎn)相聯(lián)系的節(jié)點(diǎn)和點(diǎn)單元。使用下列方法：命令：KCLEARGUI: Main MenuPreprocessor-Meshing-ClearKeypoints刪除與所選定的線相聯(lián)系的節(jié)點(diǎn)和線單元。使用下列方法：命令：LCLEARGUI: Main MenuPreprocessor-Meshing-ClearLines刪除與所選定的面相聯(lián)系的節(jié)點(diǎn)和面單元，使用下列方法：命令：ACLEARGUI: Main MenuPreprocessor-Meshing-ClearAreas刪除與所選定的體相聯(lián)系的節(jié)點(diǎn)和體單元，使用下列方法：命令：VCLEARGUI: Main MenuPreprocessor-Meshing-ClearVolumes在一個(gè)網(wǎng)格清除操作之后，程序會(huì)報(bào)告每一種圖元有多少已經(jīng)被清除掉了。如果圖元的單元或節(jié)點(diǎn)已經(jīng)被清除了，那么這個(gè)圖元就可以認(rèn)為被清除完了。圖8-9兩個(gè)面的邊界上的節(jié)點(diǎn)如果被刪除的單元/節(jié)點(diǎn)正好是在單元/節(jié)點(diǎn)表的末尾，那么下一個(gè)可用的單元/節(jié)點(diǎn)的ID號(hào)也就會(huì)相應(yīng)地被重新設(shè)置。（用戶也可用MOPT，CLEAR，OFF命令來(lái)壓縮并重新設(shè)置ID號(hào)。）如前所述，由命令TYPE，REAL，MAT和ESYS賦給實(shí)體模型的屬性隨著網(wǎng)格劃分的命令A(yù)MESH，VMESH等而成為單元屬性，但網(wǎng)格清除命令會(huì)清除掉單元屬性。在列表命令A(yù)LIST，VLIST等輸出結(jié)果中，這些可清除的屬性用負(fù)的屬性號(hào)來(lái)指出。網(wǎng)格清除命令不影響用與屬性相聯(lián)系的命令A(yù)ATT，VATT等所分配的屬性。在任何情況下，發(fā)出新的與屬性相聯(lián)系的命令都會(huì)屏蔽先前同實(shí)體模型相聯(lián)系的單元屬性。8.5.1.1修改單元屬性有幾種原因會(huì)使用戶在劃分網(wǎng)格之后想修改單元屬性：在對(duì)屬性賦值時(shí)發(fā)生了一個(gè)錯(cuò)誤，需要改變?cè)O(shè)計(jì)，或要將模型從一個(gè)分析項(xiàng)目轉(zhuǎn)換到另一個(gè)分析項(xiàng)目（例如在一系列的熱應(yīng)力分析中）。下面是可用的修改單元屬性的技術(shù)：8.5.1.2強(qiáng)制方法用網(wǎng)格清除命令清除網(wǎng)格；用與屬性相聯(lián)系的命令和諸如TYPE，REAL等的命令設(shè)置新的屬性；然后使用網(wǎng)格劃分命令劃分網(wǎng)格。因?yàn)橹匦聞澐志W(wǎng)格有時(shí)是很費(fèi)時(shí)間的，所以如果網(wǎng)格本身是可接受的。就應(yīng)該避免使用這種方法。注意當(dāng)網(wǎng)格清除命令被執(zhí)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生什么結(jié)果：由網(wǎng)格劃分命令（在由ALIST，VLIST等命令產(chǎn)生的列表中用負(fù)的屬性號(hào)標(biāo)識(shí)）所設(shè)置的實(shí)體模型屬性將會(huì)被刪掉；由與屬性相聯(lián)系的命令A(yù)ATT，VATT等所設(shè)置的實(shí)體模型屬性不會(huì)被改變。因而，如果用戶最初是用屬性相聯(lián)系的命令對(duì)實(shí)體模型賦的值，那么由于與屬性相聯(lián)系的命令的級(jí)別比TYPE，REAL，MAT和ESYS命令高，因此用戶就不能用TYPE，REAL，MAT和ESYS命令對(duì)實(shí)體模型的屬性進(jìn)行重新賦值。（這時(shí)用戶需重新發(fā)出一個(gè)與屬性相聯(lián)系的命令。）在重新劃分網(wǎng)格時(shí)，同實(shí)體模型圖元相聯(lián)系的屬性會(huì)被賦值到由這些圖元所產(chǎn)生的單元上。直接修改單元：?jiǎn)卧獙傩砸部梢圆槐赜觅M(fèi)時(shí)的重新劃分網(wǎng)格的方法來(lái)改變：用戶可先選定那些要進(jìn)行修改的單元；重新設(shè)置屬性（在本程序中使用TYPE，REAL，MAT和ESYS命令）；運(yùn)行EMODIF命令或菜單途徑Main Menu Preprocessor-Modeling-Move / Modify-Elements-Modify Attrib。本程序直接修改單元屬性，而不影響相應(yīng)的實(shí)體模型屬性。本程序盡管很方便但也很危險(xiǎn)，因?yàn)橛邢拊Ｐ椭械膯卧獙傩詫⒉辉倥c實(shí)體模型中單元的屬性相匹配，而且也有可能在得不到任何警告的情況下，將單元的屬性改成一個(gè)不適當(dāng)?shù)闹?。由于這些原因，如果用戶決定用直接修改單元的方法來(lái)試著改變單元的屬性，那么就必須要小心地進(jìn)行這一過(guò)程。另一種直接修改指定單元的材料號(hào)的方法是使用MPCHG命令或菜單途徑Main MenuPreprocessorMaterial PropsChange Mat Num。（MPCHG不象其它的修改單元命令那樣必須在PREP7內(nèi)才有效，它在PREP7和SOLUTION內(nèi)都有效。因而，這個(gè)命令可以被用來(lái)在兩次求解之間改變單元特性）。修改屬性表：另一種可能的方法是在屬性表中改變圖元屬性，但必須在網(wǎng)格劃分后和進(jìn)入SOLUTION前。如果REAL設(shè)置或MAT設(shè)置中包含有不能用的項(xiàng)目（例如，為梁?jiǎn)卧O(shè)置的REAL特性被賦值給一個(gè)桿單元），程序就會(huì)發(fā)出一個(gè)警告。本程序不需要重新劃分網(wǎng)格。關(guān)于增加和刪除中間節(jié)點(diǎn)的注意事項(xiàng)：對(duì)于任何這樣的程序，如果用戶要改變單元類(lèi)型，用有中間節(jié)點(diǎn)的單元代替無(wú)中間節(jié)點(diǎn)的單元，還需要使用下列方法來(lái)增加所要求的額外的中間節(jié)點(diǎn)：命令：EMIDGUI: Main MenuPreprocessor-Modeling-Move / Modify-Elements-Add Mid NodesEMID必須在運(yùn)行MODMSH，DETACH命令或菜單途徑Main Menu PreprocessorChecking CtrlsModel Checking之前運(yùn)行。而且，為了刪除中間節(jié)點(diǎn)，用戶必須首先用EMID，-1命令把它們從中間節(jié)點(diǎn)單元中分離出來(lái)。8.5.2 刪除實(shí)體模型圖元用戶可用下面描述的圖元?jiǎng)h除命令來(lái)刪除實(shí)體模型圖元。如果較低級(jí)的圖元依附于某個(gè)較高級(jí)的圖元，那么它們就不能被單獨(dú)地刪除。因而，如果用戶已經(jīng)用幾何體素命令創(chuàng)建了一個(gè)塊，那么就不能選擇刪除同這個(gè)塊相聯(lián)系的關(guān)鍵點(diǎn)，除非首先以逐層遞減的順序先刪除那個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)所依附的所有較高級(jí)的圖元（線、面和體）。刪除未進(jìn)行網(wǎng)格劃分的面，使用下列方法：命令：ADELEGUI: Main MenuPreprocessor-Modeling-DeleteArea and BelowMain MenuPreprocessor-Modeling-DeleteAreas Only刪降未進(jìn)行網(wǎng)格劃分的關(guān)鍵點(diǎn)，使用下列方法：命令：KDELEGUI: Main MenuPreprocessor-Modeling-DeleteKeypoints刪除未進(jìn)行網(wǎng)格劃分的線，使用下列方法：命令：LDELEGUI: Main MenuPreprocessor-Modeling-DeleteLine and BelowMain MenuPreprocessor-Modeling-DeleteLines Only刪除未進(jìn)行網(wǎng)格劃分的體，使用下列方法：命令：VDELEGUI: Main MenuPreprocessor-Modeling-DeleteVolume and BelowMain MenuPreprocessor-Modeling-DeleteVolumes Only相反地，在LDELE，ADELE或VDELE命令中通過(guò)激活“掃掠”的選項(xiàng)（也就是設(shè)置KSWP=1），用戶就可以指示程序自動(dòng)地刪除所有相聯(lián)系的較低級(jí)的圖元。（但是，如果有較低級(jí)的圖元，同時(shí)還依附在另一個(gè)較高級(jí)的圖元之上，那么它們就不能被刪除）。例如，如果用戶已決定要?jiǎng)h除一個(gè)未進(jìn)行網(wǎng)格劃分的球體，那么就可以只發(fā)出一個(gè)命令VDELE，同時(shí)，設(shè)置KSWP=1，則就會(huì)刪除體和體上所有的面、線和關(guān)鍵點(diǎn)。8.5.3 修改實(shí)體模型圖元用戶可通過(guò)使用下列方法來(lái)改變模型的關(guān)鍵點(diǎn)的位置，從而改變實(shí)體模型的幾何結(jié)構(gòu)：命令：KMODIFGUI: Main MenuPreprocessor-Modeling-Move / Modify-Keypoints-Set of KPsMain MenuPreprocessor-Modeling-Move / Modify-Keypoints-Single KP任何依附在被修改的關(guān)鍵點(diǎn)上的已劃分完網(wǎng)格的區(qū)域都將自動(dòng)地清除節(jié)點(diǎn)和單元。然后所有依附在被修改的關(guān)鍵點(diǎn)上的線、面和體都將自動(dòng)地用當(dāng)前激活的坐標(biāo)系來(lái)重新定義。未劃分網(wǎng)格的實(shí)體模型圖元也可以由重新發(fā)出最初定義它們的命令來(lái)重新定義。例如，考慮下面的命令序列，其中第二個(gè)K命令被用來(lái)修改關(guān)鍵點(diǎn)：CSYS,0K,1,5.0,6.0,7.0 !Create KP 1 at X=5.0, Y=6.0, Z=7.0CSYS,1K,1,5.0,6.0,7.0 !Redefine KP 1 at R=5.0, =6.0, Z=7.0關(guān)鍵點(diǎn)1如果不屬于任何較高級(jí)的圖元那么它就只能用這種方法來(lái)重定義。線、面和體也可以用類(lèi)似的方法重定義，條件也是它們不應(yīng)屬于任何較高級(jí)的圖元。用戶可以使用下面所描述的操作來(lái)修改未網(wǎng)格劃分的線。盡管這些面屬于體，這些操作也將更新所屬的未網(wǎng)格劃分的面，。將單個(gè)的線分成兩段或更多段的線，使用下列方法：命令：LDIVGUI: Main MenuPreprocessor-Modeling-Operate-Booleans-DivideLine into 2 LnsMain MenuPreprocessor-Modeling-Operate-Booleans-DivideLine into N LnsMain MenuPreprocessor-Modeling-Operate-Booleans-DivideLines w/ Options將相鄰的線合并成一條線，使用下列方法：命令：LC