ANSYS網格劃分培訓(共94張)

1、有限元及ANSYS主講：任繼文主講：任繼文華東交通大學機制教研室MP: 139 7910 7921第四章網格劃分A. 網格劃分過程B. 網格劃分控制C. 實體模型網格劃分D. 網格劃分練習E. 常用結構單元類型F. 網格劃分基本原則主要內容A網格劃分過程1. 定義單元屬性單元類型定義實常數定義材料參數2. 網格劃分控制3. 生成網格網格劃分過程注意：在劃分網格前，必須定義單元類型，最好定義好單元屬性。注意：在劃分網格前，必須定義單元類型，最好定義好單元屬性。B網格劃分控制同一實體不同的網格劃分較差的網格a)FreeFree Quad plane42b)MappedMapped Quad pla

2、ne42網格劃分工具網格劃分工具網格劃分器選擇單元屬性設置Smartsize網格劃分控制單元尺寸控制單元形狀控制網格劃分優(yōu)化Main Menu Preprocessor Meshing MeshTool 單元屬性設置或者菜單操作或者菜單操作單元屬性設置在創(chuàng)建有限元模型的過程中，單元屬性的設置一般有三種方法：o分網前設置當前的缺省單元屬性，即“global”的MAT、TYPE和REAL， 然后對該實體模型相應區(qū)域分網，依次完成所有分網。o分網前將單元屬性預先賦予實體模型的相應部位，然后一起分網。o分網后對單元屬性進行修改。注意：注意：如果沒有設置單元屬性，ANSYS則自動將所有單元賦予 缺省值：

3、MAT=1、TYPE=1、和REAL=1。單元屬性設置 當你在劃分單元前忘記設置單元屬性，劃分后的單元屬性MAT=1、TYPE=1、REAL=1，怎么辦？在這種情況下，有兩種方法可以修改單元屬性：o一是先清除網格，再設置好單元屬性，重新劃分網格。o二是先設置當前的單元屬性，再修改網格為當前單元屬性。 Main Menu: Preprocessor -Attributes- Defines Default Attribs Main Menu: Preprocessor -Modeling- Move/Modify -Elements- Modify Attrib尺寸尺寸控制控制缺省單元尺寸 當第

4、一次進入ANSYS進行自由和映射網格劃分時，程序自動設置為缺省單元尺寸。缺省單元尺寸以下列量為基礎：o最小未劃分網格線的最小單元數和最大單元數o每個單元的最大跨角o單元最小和最大的邊長缺省單元尺寸的控制可以改變缺省單元尺寸的控制可以改變:Main Menu: Preprocessor Meshing Size Cntrls ManualSize Global Other缺省尺寸改變結果缺省尺寸改變結果Mapped Quad plane42最小線的缺省等分數為3最小線的等分數修改為4Smartsize網格劃分控制網格劃分控制o在進行自由網格劃分時，建議采用Smartsize控制網格的大小。o在進

5、行自動網格劃分時，智能網格給網格劃分器創(chuàng)造合理的單元形狀提供一個好的選擇。注意：注意：打開智能網格并不影響映射網格的劃分，打開智能網格并不影響映射網格的劃分， 映射網格仍然使用缺省尺寸。映射網格仍然使用缺省尺寸。Smartsize網格劃分控制網格劃分控制打開智能網格，尺寸級別的范圍從 1 (精細) 到10 (粗糙), 缺省級別為 6 ，級別越高說明網格越粗。1、Smartsize基本控制基本控制Main Menu Preprocessor Meshing MeshTool Main Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls SmartSize Basic 注意

6、：注意：只有關閉只有關閉meshtool對話框，才會出現(xiàn)對話框，才會出現(xiàn)BASIC菜單。菜單?；蛘撸夯蛘撸篠martsize網格劃分控制網格劃分控制1、Smartsize基本控制基本控制對同一模型，采用不同的對同一模型，采用不同的智能網格級別進行網格劃智能網格級別進行網格劃分時所得到的網格。分時所得到的網格。Smartsize網格劃分控制網格劃分控制1、Smartsize基本控制基本控制不同不同Smartsize水平值水平值下的網格劃分結果下的網格劃分結果Smartsize網格劃分控制網格劃分控制2、Smartsize高級控制高級控制Main Menu Preprocessor Meshing

7、 Size Cntrls SmartSize Adv Opts 比例因子比例因子膨脹因子膨脹因子過渡因子過渡因子Smartsize網格劃分控制網格劃分控制2、Smartsize高級控制高級控制FAC：用于計算默認網格尺寸的比例因子，取值范圍0.25。FAC參數控制效果(plane82 Free Tri Smartsize)FAC=0.5 EXPAND1 TRANS2FAC=1 EXPAND1 TRANS2Smartsize網格劃分控制網格劃分控制2、Smartsize高級控制高級控制【EXPAND】：網格劃分膨脹因子。該值決定了面內部單元尺寸與邊緣處的單元尺寸的比例關系。取值范圍0.54。FA

8、C參數控制效果(plane82 Free Tri Smartsize)FAC=0.5 FAC=0.5 EXPANDEXPAND0.50.5 TRANS TRANS2 2FAC=0.5 FAC=0.5 EXPANDEXPAND2 2 TRANS TRANS2 2Smartsize網格劃分控制網格劃分控制2、Smartsize高級控制高級控制【TRANS】：網格劃分過渡因子。該值決定了從面的邊界上到內部單元尺寸漲縮的速度。該值必須大于1而且最好小于4。FAC=0.5 EXPANDFAC=0.5 EXPAND2 2 TRANSTRANS1.31.3FAC參數控制效果(plane82 Free Tri

9、 Smartsize)FAC=0.5 EXPANDFAC=0.5 EXPAND2 2 TRANSTRANS3 3尺寸尺寸控制控制 由于結構形狀的多樣性，在許多情況下，由缺省單元尺寸或智能尺寸使產生的網格并不合適，在這些情況下，進行網格劃分時必須做更多的處理?？梢酝ㄟ^指定下述的單元尺寸來進行更多的控制。MESHTOOL對話框對話框o對應對應 MAP 方式方式 缺省單元尺寸 Global Areas KeyPts Lines（DESIZE) (ESIZE) (AESIZE) (KESIZE ) (LESIZE) 低低 高高o對應對應 FREE 方式方式 智能單元尺寸 Global Areas Ke

10、yPts Lines（SMRTSIZE ) (ESIZE) (AESIZE) (KESIZE ) (LESIZE) 低低 高高設置單元尺寸優(yōu)先等級設置單元尺寸優(yōu)先等級尺寸尺寸控制舉例控制舉例例1：如圖所示半圓環(huán)，外徑和內徑分別為20和10Ex1.db1、用缺省的單元大小來劃分網格低價與高價的缺省單元大小比較(Mapped Quad)Plane42(缺省global3)Plane82(缺省global2)nMain Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls Globalother2、控制全局單元尺寸來劃分網格劃分方式：Plane82 Mapped QuadGlo

11、bal=8（設置等分數，清除單元尺寸）（設置等分數，清除單元尺寸） Global=1（設置單元尺寸）（設置單元尺寸） 3、控制面單元尺寸來劃分網格Area=2（單元尺寸）（單元尺寸） 劃分方式：Plane82 Mapped Quad4、控制線單元尺寸來劃分網格Line（兩直線）=6（等分數）（等分數）劃分方式：Plane82 Mapped Quad5、控制關鍵點附近單元尺寸來劃分網格Keypts=0.5（單元尺寸）（單元尺寸） 劃分方式：Plane82 Mapped Quad單元形狀單元形狀控制控制1. 同一網格區(qū)域的面單元可以是三角形或者四邊形，體單元可以是六面體或四面體形狀。2. 在進行網

12、格劃分之前，應該決定是使用ANSYS對于單元形狀的默認設置，還是自己指定單元形狀。ANSYS支持的單元形狀和網格劃分類型組合支持的單元形狀和網格劃分類型組合 單元形狀單元形狀控制控制單元的“退化”注意：同一模型盡量不要混用兩種形狀。注意：同一模型盡量不要混用兩種形狀。PLANE82SOLID45網格劃分器選擇網格劃分器選擇映射網格劃分面的單元形狀限制為四邊形或三角形，體的單元限制為六面體 (方塊)。通常有規(guī)則的形式，單元明顯成行。僅適用于 “規(guī)則的” 面和體， 如矩形和方塊。兩種主要的網格劃分方法: 自由網格劃分和映射網格劃分自由網格劃分無單元形狀限制。網格無固定的模式。適用于復雜形狀的面和體

13、。網格劃分器選擇自由網格劃分網格劃分器選擇自由網格劃分自由網格是面和體網格劃分時的缺省設置。生成自由網格比較容易：導出 MeshTool 工具, 劃分方式設為自由劃分.推薦使用智能網格劃分 進行自由網格劃分，激活它并指定一個尺寸級別。 存儲數據庫。按 Mesh 按鈕開始劃分網格。按拾取器中 Pick All 選擇所有實體 (推薦)。網格劃分器選擇映射網格劃分網格劃分器選擇映射網格劃分限制條件限制條件n面必須包含 3 或 4 條線 (三角形或四邊形).n體必須包含4, 5, 或 6 個面 (四面體, 三棱柱, 或六面體).n對邊的單元分割必須匹配. 映射網格劃分包含三個步驟:1. 保證 “規(guī)則的

14、”形狀, 即面有 3 或4 條邊, 或體有 4, 5, 或 6 個面；2. 指定尺寸和形狀控制；3. 生成網格。網格劃分器選擇映射網格劃分網格劃分器選擇映射網格劃分1、保證規(guī)則的形狀、保證規(guī)則的形狀 在許多情況下， 模型的幾何形狀上有多于4條邊的面，有多于6個面的體。 為了將它們轉換成規(guī)則的形狀， 可能要進行如下的一項或兩項操作:n分割：分割：把面 (或體) 切割成小的、簡單的形狀。n連接：連接：連接兩條或多條線 (或面) 以減少總的邊數。n角點選擇：角點選擇：選擇面上的3個或4個角點暗示 一個連接。網格劃分器選擇映射網格劃分網格劃分器選擇映射網格劃分o分割分割 可以通過布爾減運算實現(xiàn).n您可

15、以使用工作平面, 一個面, 或一條線 作為切割工具.網格劃分器選擇映射網格劃分網格劃分器選擇映射網格劃分o連接連接 操作是生成一條新線 (為網格劃分)， 它通過連接兩條或多條線以減少構成面的線數。n使用命令 Preprocessor Meshing Concatenate Lines，然后拾取須連接的線.n對面進行連接，使用命令Preprocessor Meshing Concatenate Areas連接這兩條線使其成為一個由4條邊構成的面網格劃分器選擇映射網格劃分網格劃分器選擇映射網格劃分o可簡單地通過一個面上的3個或4個角點 暗示暗示 一個連接. 此時, ANSYS 內在地 生成一個連接

16、.n在MeshTool中選擇Quad shape和Mapped網格.n將 3/4 sided 變?yōu)?Pick corners.n按 Mesh 鍵, 拾取面, 然后拾取 3 或 4 角點形成一規(guī)則的形狀.網格劃分器選擇映射網格劃分網格劃分器選擇映射網格劃分網格劃分器選擇映射網格劃分網格劃分器選擇映射網格劃分2 2、指定尺寸和形狀控制、指定尺寸和形狀控制o選擇單元形狀非常簡單. 在 MeshTool中,對面的網格劃分選擇 Quad,對體的網格劃分選擇 Hex, 點擊 Mapped.o設置單元設置單元尺寸。尺寸。網格劃分器選擇映射網格劃分網格劃分器選擇映射網格劃分若指定線的分割數, 切記:n對邊的分

17、割數必須匹配, 但只須指定一邊的分割數. 映射網格劃分器將把分割數自動傳送到它的對邊.若對邊均指定分割數且不一致，則取較多值。n如果模型中有連接線, 只能在原始(輸入)線上指定分割數,而不能在合成線上指定分割數.每條初始線上指定6份分割.此線上將自動使用12 份分割 (合成線的對邊).此線指定4份分割. 此線上將自動使用4 份分割網格劃分器選擇映射網格劃分網格劃分器選擇映射網格劃分3、生成映射網格、生成映射網格只要保證了規(guī)則的形狀 并指定了合適的份數, 生成網格將非常簡單. 只須按MeshTool中的 Mesh 鍵, 然后按拾取器中的 Pick All 或選擇需要的實體即可.映射網格劃分舉例映

18、射網格劃分舉例待進行網格劃分的五邊形面待進行網格劃分的五邊形面對五邊形進行映射網格對五邊形進行映射網格劃分時的提示劃分時的提示Ex2.db映射網格劃分舉例映射網格劃分舉例進行線連接進行線連接五邊形面映射網格劃分結果五邊形面映射網格劃分結果L6映射網格劃分舉例映射網格劃分舉例映射網格劃分舉例映射網格劃分舉例選取關鍵點選擇角點映射網格劃分選擇角點映射網格劃分通過角點選擇進行映射網格劃分通過角點選擇進行映射網格劃分映射網格劃分舉例映射網格劃分舉例改變網格改變網格 如果你覺得生成的網格不好，可以通過下面的方法改變網格:o采用新的指定重新劃分網格.直接重劃分使用Accept/reject提示清除網格，然

19、后再重新劃分o局部細劃.使用網格的使用網格的Accept/reject提示提示Main Menu Preprocessor Meshing Mesher Options1. 單擊方框，將設單擊方框，將設置改為置改為Yes2.2.單擊單擊OKOK，則在完成網格劃則在完成網格劃分后，程序會提示你接受分后，程序會提示你接受或者拒絕此網格?；蛘呔芙^此網格。可使用戶方便地放棄不想要的網格改變網格改變網格改變網格改變網格細化網格細化網格 在某些特定的結點，單元，關鍵點或在某些特定的結點，單元，關鍵點或線周圍進行局部網格細劃（得到更多的單線周圍進行局部網格細劃（得到更多的單元）元）。1. 選擇細劃位置類型（

20、即拾取選擇細劃位置類型（即拾取的節(jié)點、單元、關鍵點、線的節(jié)點、單元、關鍵點、線、面周圍或所有的單元上）、面周圍或所有的單元上）2. 單擊單擊Refine改變網格改變網格細化網格細化網格3. 拾取細劃位置，然后在拾取菜單上單擊拾取細劃位置，然后在拾取菜單上單擊OK4. 選擇細劃級別：（從選擇細劃級別：（從15為為從最小到最大）從最小到最大）5. 如果想調整細劃深度或控制如果想調整細劃深度或控制其它的細劃選項，則選擇其它的細劃選項，則選擇Yes.6. 單擊單擊OK網格細劃前網格細劃前網格細劃后網格細劃后C實體模型實體模型網格劃分Meshing Your Solid Model 實體模型網格劃分實體

21、模型網格劃分MESHTOOL對話框對話框主菜單主菜單對線網格劃分：對線網格劃分：Link單元、單元、Beam單元單元對面網格劃分：對面網格劃分：Plane單元、單元、Shell單元單元對關鍵點網格劃分：對關鍵點網格劃分：Mass21對體網格劃分：對體網格劃分：Solid單元單元掃掠網格劃分：掃掠網格劃分：Solid單元單元體網格劃分體網格劃分掃掠網格劃分掃掠網格劃分掃掠網格劃分是指從一個邊界面（稱為源面）網格掃掠貫穿整個體，將未進行網格劃分的體劃分成規(guī)則的網格。源面目標面體網格劃分體網格劃分掃掠網格劃分舉例掃掠網格劃分舉例待掃掠網格劃分的實體模型源面46四面表網格目標面Ex3.db體網格劃分體

22、網格劃分掃掠網格劃分舉例掃掠網格劃分舉例（1）選擇Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Attributes Picked Volumes 命令，彈出圖形選取對話框，在圖形窗中選擇生成的體，單擊【ok】按鈕，彈出下圖所示對話框，對體進行屬性設置。體網格劃分體網格劃分掃掠網格劃分舉例掃掠網格劃分舉例（2）選擇Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Volumes Sweep Sweep Opts 命令，彈出圖形選取對話框，按要求進行相關設置。體網格劃分體網格劃分掃掠網格劃分舉例掃掠網格劃分舉例（3）對源面（A6）進行預網格劃分設置

23、。假定要把源面劃分為46的四面表網格，則分別將源面兩條邊界上的單元劃分設置為4和6即可。選擇Main Menu Preprocessor Meshing Size Ctrls ManualSize Layers Picked Lines 命令，彈出圖形對話框，在圖形視窗中選擇A6面的上邊線，單擊ok按鈕后將其單元劃分數目設為6。體網格劃分體網格劃分掃掠網格劃分舉例掃掠網格劃分舉例（4）重復（3）操作，將面A6左邊線的單元劃分數目設為4。此時的模型如下圖所示。64體網格劃分體網格劃分掃掠網格劃分舉例掃掠網格劃分舉例（5）選擇Main Menu Preprocessor Meshing Mesh

24、Volume Sweep Sweep 命令，彈出圖形選取對話框，先選取圖形視窗中的實體，單擊ok按鈕，再選中源面A6并單擊ok按鈕，接著選中目標面A5并單擊ok按鈕。最到得到的網格如下圖所示。D網格劃分練習練習練習1連桿網格劃分連桿網格劃分 說明o對一個二維連桿進行網格劃分.o拉伸這個已網格化的面，形成一個三維的網格化的體.Ex5c-rod-2d.db11.按教師指定的工作目錄，用 “c-rod-2d-mesh”作為作業(yè)名，進入ANSYS. 或清除ANSYS 數據庫，并把作業(yè)名改為 “c-rod-2d-mesh”:nUtility Menu File Clear & Start New

25、 .nUtility Menu File Change Jobname .2. 恢復數據庫“c-rod-2d.db1” :nUtility Menu File Resume from p選擇 “c-rod-2d.db1” 文件名, 然后選擇 OK3. 進入前處理器，把單元類型設置為MESH200 ，設置keyopt(1)=“QUAD 8-NODE”:nMain Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete p按Add .n選擇 “Not Solved” 和 “Mesh Facet 200”, 然后選擇 OKp按Options .p設置 K1為 “

26、QUAD 8-NODE”, 然后選擇 OKp按Close注注：mesh200僅用于網格劃分，不用于求解，主要應用在需多步網格劃分，如拉伸網格，需要由低維網格生成高維網格。4. 設置單元尺寸為 0.2 ，用四邊形單元對模型進行自由網格劃分:nMain Menu Preprocessor MeshTool p設置大小控制為Global，按 Setp設置SIZE = 0.2p按OKp按Meshp拾取Pick All5. 保存劃分了網格的模型:nUtility Menu File Save as p輸入文件名“c-rod-2d-mesh-quad.db” , 然后選擇 OK6. 沿著已劃分網格的面法向

27、對該面拖拉，生成三維塊體單元模型 :6a.添加三維塊體單元類型:nMain Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete p按Add .n選擇 “Structural Solid” 和 “Brick 20node 95”, 然后選擇 OKp按Close6b.設置網格屬性:nMain Menu Preprocessor Meshing Mesh Attributes Default Attribsn或Main Menu Preprocessor Meshing Meshtool p拾取 對話框最上面的set按鈕n彈出對話框，選取單元類型solid9

28、5，按OK6c.設置在拖拉方向的單元份數， 然后拖拉面:nMain Menu Preprocessor Modeling Operate Extrude Elem Ext Optsp輸入VAL1 = 3p按OKnMain Menu Preprocessor Modeling Operate Extrude Areas Along Normalp拾取 2號面, 然后選擇 OKp設置DIST = 0.5, 然后選擇 OK7. 將模型置于等軸圖方位:nUtility Menu PlotCtrls Pan, Zoom, Rotate p選擇ISO8. 保存網格模型:nUtility Menu File

29、 Save as p輸入文件名“c-rod-3d-mesh-brick.db”, 然后選擇 OK9. 用 VSWEEP 創(chuàng)建一個三維網格化的塊體:9a. 恢復在練習 中創(chuàng)建的“c-rod-fix.db” (或 c-rod-fix.db1):nUtility Menu File Resume from p選擇 “ex5c-rod-fix.db” (或 “c-rod-fix.db1”) , 然后選擇 OK9b. 進入前處理器，設定單元類型為SOLID95:nMain Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete p按Add .n選擇“Structur

30、al Solid” 和 “Brick 20node 95”, 然后選擇 OKp按Closec-rod-fix.db110e. 用VSWEEP對體進行網格劃分:nMain Menu preprocessor MeshTool .p設置大小控制為Global，按 Setp輸入SIZE = 0.15p按OKp選擇 “Hex” 和 “Sweep”, 保留“Auto Src/Trg”的缺省設置并激活它p按Sweepp拾取Pick All10f.保存網格模型:nUtility Menu File Save as p輸入文件名“c-rod-mesh-sweep.db” , 然后選擇 OKSIZE = 0.1

31、5SIZE = 0.3練習練習2軸類零件的網格劃分軸類零件的網格劃分axis.db1、定義單元類型Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete按Add .選擇“Structural Solid” 和 “Tet 10node 187”, 然后選擇 OK按Close2、劃分網格Main Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls ManualsSize Global Size 2、劃分網格Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Volumes Free練習練習3圓盤類零件的網格

32、劃分圓盤類零件的網格劃分gear.db1、定義單元類型Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete按Add .選擇“Structural Solid” 和 “Tet 10node 92”, 然后選擇 OK按Close2、劃分網格Main Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls ManualsSize Global Size 2、劃分網格Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Volumes Free練習練習4bracket.db練習練習4Size Level = 6Si

33、ze Level = 3練習練習5 采用映射網格劃分以下形體采用映射網格劃分以下形體提示：先用工作平面把該圖形分割成規(guī)則形狀提示：先用工作平面把該圖形分割成規(guī)則形狀3D單元：solid95wheela.dbE E 典型結構單元類型典型結構單元類型o點單元o線單元o平面單元o實體單元o殼單元類型典型單元自由度特點點單元Mass21(質量單元)UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ每個自由度的質量和慣性矩分別定義 線單元Link1（二維桿）UX, UY可承受單軸拉、壓Link8（三維桿）UX, UY, UZ可承受單軸拉、壓Beam3（二維彈性梁）UX, UY, ROTZ可承受單軸

34、拉、壓、彎Beam4（三維彈性梁）UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ可承受單軸拉、壓、彎、扭面單元Plane42（低階）/Plane182UX, UYPlane82（高階）/Plane183UX, UY適用于曲線邊界體單元Solid45（8節(jié)點，六面體，低階）/Solid185UX, UY, UZSolid95（20節(jié)點，六面體，高階）/Solid186UX, UY, UZ適用于不規(guī)則形狀Solid92（10節(jié)點，四面體，高階）/ Solid187UX, UY, UZ適用于不規(guī)則形狀殼單元Shell63（彈性殼，低階）UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROT

35、ZShell93（曲殼，高階）UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ適用于模擬彎曲殼體F網格劃分基本原則網格劃分原則網格劃分原則o網格數量o網格疏密o單元階次o網格質量網格數量網格數量 網格數量的多少將影響計算結果的網格數量的多少將影響計算結果的精度精度和和計算規(guī)模計算規(guī)模的大的大小。一般來講，網格數量增加，計算精度會有所提高，但小。一般來講，網格數量增加，計算精度會有所提高，但同時計算規(guī)模也會增加，所以在確定網格數量時應權衡兩同時計算規(guī)模也會增加，所以在確定網格數量時應權衡兩個因數綜合考慮個因數綜合考慮 網格較少時增加網格數量可以使計算精度明顯提高，而計算時間不會有大的增加。當網格數量增