ANSYS入門教程,第七章,建立有限元模型

建立有限元模型第7章第7章建立有限元模型

概述本章目的是討論單元網(wǎng)格屬性及ANSYS中各種建立網(wǎng)格的方法，最后將討論如何直接輸入有限元模型。ANSYS中不用實(shí)體模型求解，而是用有限元模型求解。November3,2003網(wǎng)格劃分是用節(jié)點(diǎn)、單元填充實(shí)體模型，建立有限元模型的過程。請記住，有限元求解時(shí)需要有限元模型，而不是實(shí)體模型。實(shí)體模型不參與有限元求解。實(shí)體模型FEA模型網(wǎng)格化第7章建立有限元模型

…概述November3,2003網(wǎng)格劃分有三個(gè)步驟：定義單元屬性指定網(wǎng)格控制生成網(wǎng)格單元屬性是網(wǎng)格劃分前必須指定的有限元模型的特性，包括：單元類型實(shí)常數(shù)材料性質(zhì)第7章建立有限元模型

單元屬性November3,2003單元類型單元類型是一個(gè)重要選項(xiàng)，它決定如下單元特性：自由度(DOF)設(shè)置。

例如，熱單元類型有一個(gè)自由度：

TEMP，而一個(gè)結(jié)構(gòu)單元可能有六個(gè)自由度：UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ.單元形狀–六面體，四面體，四邊形，三角形等。維數(shù)--2-D(只有X-Y平面),或3-D。假設(shè)的位移形函數(shù)–線性及二次函數(shù)。ANSYS有一個(gè)超過150種單元的單元庫供用戶選擇，稍后將介紹如何選取單元類型，現(xiàn)在請看如何定義單元類型。第7章建立有限元模型

…單元屬性November3,2003單元種類ANSYS提供了許多不同種類的單元。經(jīng)常采用的單元有：線單元?dú)ざS實(shí)體三維實(shí)體第7章建立有限元模型

…單元屬性November3,2003線單元：梁單元用于模擬螺栓，薄壁管，C-截面構(gòu)件，角鋼，細(xì)長薄壁構(gòu)件（只考慮膜應(yīng)力和彎曲應(yīng)力）。桿單元用于模擬彈簧，螺桿，預(yù)應(yīng)力螺栓和珩架。彈簧

單元用于模擬彈簧，螺桿或細(xì)長構(gòu)件，或用等效剛度替代復(fù)雜結(jié)構(gòu)。第7章建立有限元模型

…單元屬性November3,2003殼單元：用來模擬平面或曲面。厚度和大小取決于實(shí)際應(yīng)用，一般，殼單元用于主尺寸不小于10倍厚度的結(jié)構(gòu)。第7章建立有限元模型

…單元屬性November3,2003二維實(shí)體單元：用于模擬實(shí)體的截面。必須在整體直角坐標(biāo)系X-Y平面內(nèi)建立模型。所有荷載作用在X-Y平面內(nèi)，其響應(yīng)（位移）也在

X-Y平面內(nèi)。單元特性可能是下邊的一種：平面應(yīng)力平面應(yīng)變廣義平面應(yīng)變軸對稱軸對稱簡諧YXZ第7章建立有限元模型

…單元屬性November3,2003平面應(yīng)力假設(shè)Z軸方向應(yīng)力等于零。用于Z方向尺寸遠(yuǎn)小于X、Y方向尺寸的模型。Z方向應(yīng)變不等于零。可選擇不同厚度(Z方向)。用于分析諸如只受面內(nèi)荷載的平板，承受壓力或離心力的薄板等結(jié)構(gòu)。YXZ第7章建立有限元模型

…單元屬性November3,2003平面應(yīng)變沿Z方向應(yīng)變等于零。用于Z方向尺寸遠(yuǎn)大于X、Y方向尺寸的模型。Z方向應(yīng)力不等于零。用于等截面細(xì)長結(jié)構(gòu)，例如梁。YXZ第7章建立有限元模型

…單元屬性November3,2003第7章建立有限元模型

…單元屬性廣義平面應(yīng)變假設(shè)變形體與標(biāo)準(zhǔn)平面應(yīng)力問題相反，沿Z方向無限長。

大量給出的變形問題的結(jié)果在z方向不是足夠長。給用戶一種更有效的用二維單元模擬三維變形的方法。

該選項(xiàng)是PLANE182和PLANE183單元的特點(diǎn)。

變形體或結(jié)構(gòu)是平面沿曲率不變的曲線拉伸形成的。November3,2003軸對稱假定三維模型及其荷載是由二維模型繞Y軸旋轉(zhuǎn)360°生成的。對稱軸必須與整體坐標(biāo)Y軸重合。不允許有負(fù)的X坐標(biāo)。Y方向是軸向，X方向是徑向，Z與Z-軸同向。軸向位移為零，軸向應(yīng)力和應(yīng)變非常明顯。用于壓力容器，直管道，軸等。第7章建立有限元模型

…單元屬性November3,2003軸對稱簡諧是一種特殊情況的軸對稱，其荷載不是軸對稱的。將軸對稱結(jié)構(gòu)上的非對稱荷載分解成傅立葉級數(shù)項(xiàng)，單獨(dú)施加每項(xiàng)荷載并求解，然后組合，這種簡化處理本身不具有任何假設(shè)。用于非對稱荷載，如承受扭矩的軸。第7章建立有限元模型

…單元屬性November3,2003三維實(shí)體單元：用于幾何屬性，材料屬性，荷載或分析要求考慮細(xì)節(jié)，而無法采用更簡單的單元進(jìn)行建模的結(jié)構(gòu)。

也用于從三維CAD系統(tǒng)轉(zhuǎn)化而來的幾何模型，而這些幾何模型轉(zhuǎn)化成二維模型或殼體會花費(fèi)大量的時(shí)間和精力。第7章建立有限元模型

…單元屬性November3,2003單元階次單元階次是指單元形函數(shù)的多項(xiàng)式階次。什么是形函數(shù)?形函數(shù)是指給出單元內(nèi)結(jié)果形態(tài)的數(shù)值函數(shù)。因?yàn)镕EA的解答只是節(jié)點(diǎn)自由度值，需要通過形函數(shù)用節(jié)點(diǎn)自由度的值來描述單元內(nèi)任一點(diǎn)的值。形函數(shù)根據(jù)給定的單元特性給出。每一個(gè)單元的形函數(shù)反映單元真實(shí)特性的程度，直接影響求解精度，這一點(diǎn)將在下邊說明。第7章建立有限元模型

…單元屬性November3,2003自由度按二次分布真實(shí)曲線線性近似(結(jié)果差）二次近似（結(jié)果好）多個(gè)單元線性近似（結(jié)果較好）第7章建立有限元模型

…單元屬性November3,2003一旦選擇了單元類型，就選擇了相應(yīng)單元類型的形函數(shù)，所以選擇單元類型之前，應(yīng)查看相關(guān)單元的形函數(shù)信息。典型的，線性單元只有角節(jié)點(diǎn)，而二次單元還有中間節(jié)點(diǎn)。第7章建立有限元模型

…單元屬性November3,2003線性單元線性單元內(nèi)部位移按線性變化，因此（大多數(shù)）單元內(nèi)應(yīng)力是不變的。線性單元對單元扭曲變形很敏感。如果只想得到名義上的應(yīng)力時(shí)，可以采用線性單元。在應(yīng)力梯度大的地方，應(yīng)該劃分大量的單元。二次單元二次單元內(nèi)的位移是二次變化的，因此，單元內(nèi)應(yīng)力是線性變化的。二次單元在描述曲線或曲面邊界時(shí)比線性單元更精確。但對單元扭曲變形反映不明顯。如果想得到高精度的應(yīng)力，應(yīng)采用二次單元。一般情況下，與線性單元相比，所用單元個(gè)數(shù)較少，自由度較少，結(jié)果較好。第7章建立有限元模型

…單元屬性November3,2003注意：對殼單元，線性單元與二次單元區(qū)別不明顯，常優(yōu)先采用線性單元。除了線性單元和二次單元，可采用第三種單元—P-單元，P-單元的位移函數(shù)從2階到8階變化，而且具有求解收斂控制的功能。第7章建立有限元模型

…單元屬性November3,2003網(wǎng)格密度有限單元法的基本原則是：單元數(shù)（網(wǎng)格密度）越多，所得的解越逼近真實(shí)值。然而，隨單元數(shù)目增加，求解時(shí)間和所需計(jì)算機(jī)資源急劇增加。有限元分析的目標(biāo)，決定下邊的滑鍵應(yīng)該如何移動(dòng)。第7章建立有限元模型

…單元屬性November3,2003如果只對模態(tài)感興趣（模態(tài)分析）：通?？梢院雎孕〉募?xì)節(jié)。采用相對較粗的網(wǎng)格就可以捕捉到簡單的模態(tài)。采用均衡適度的細(xì)網(wǎng)格可以得到復(fù)雜模態(tài)。熱分析：小的細(xì)節(jié)通?？梢院雎?，但許多熱分析伴隨著應(yīng)力分析，應(yīng)力分析通常要考慮模型細(xì)節(jié)。網(wǎng)格梯度通常由熱梯度決定，梯度大的地方網(wǎng)格要分細(xì)一些，梯度較小的地方，采用粗網(wǎng)格就足夠了。第7章建立有限元模型

…單元屬性November3,2003定義單元類型:Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete[Add]添加新單元類型選擇想要的類型(比如

SOLID92)并按

OK[Options]

指定附加單元選項(xiàng)?；蚴褂肊T

命令：et,1,solid92第7章建立有限元模型

…單元屬性November3,2003注意：設(shè)置想要分析學(xué)科的選項(xiàng)(MainMenu>Preferences)，這樣將只顯示所選學(xué)科的單元類型。應(yīng)在分析學(xué)科的選擇階段盡早決定單元類型，因?yàn)镚UI方式中菜單的過濾依賴于當(dāng)前自由度設(shè)置。例如，如果選擇結(jié)構(gòu)單元類型，則熱荷載選項(xiàng)成為灰色，或根本不出現(xiàn)。第7章建立有限元模型

…單元屬性November3,2003實(shí)常數(shù)和截面特性實(shí)常數(shù)用于描述那些用單元幾何形狀不能完全確定的幾何參數(shù)。例如：梁單元是由連接兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的線定義的，這只定義了梁長度，要指明梁的橫截面屬性，如面積，慣性矩就要用實(shí)常數(shù)。殼單元是由四邊形和三角形來定義的，這只定義了殼的表面，要指明殼的厚度，必須用實(shí)常數(shù)。多數(shù)三維實(shí)常數(shù)單元不需要實(shí)常數(shù)，因?yàn)閱卧獛缀文Ｐ鸵呀?jīng)由節(jié)點(diǎn)完全確定了。第7章建立有限元模型

…單元屬性November3,2003定義實(shí)常數(shù):MainMenu>Preprocessor>RealConstants[Add]增加一種新的實(shí)常數(shù)設(shè)置。如果定義了多個(gè)單元類型，首先選擇實(shí)常數(shù)的單元類型。然后輸入實(shí)常數(shù)值?；蛴?/p>

R

系列命令不同的單元類型需要不同的實(shí)常數(shù)，而有些單元類型不需要實(shí)常數(shù)?？梢酝ㄟ^在線幫助查看單元手冊。第7章建立有限元模型

…單元屬性November3,2003定義截面特性:MainMenu>Preprocessor>Sections能夠?qū)虢孛婺軌蚪⒘?，殼和Pretension截面?；蛘呤褂肧ECxxx

系列命令。定義單元類型需要不同的截面特性，詳細(xì)內(nèi)容見單元參考手冊.第7章建立有限元模型

…單元屬性November3,2003材料特性每一分析都需要輸入一些材料特性：結(jié)構(gòu)單元所需的楊氏模量，熱單元所需的熱傳導(dǎo)系數(shù)KXX等。定義材料的兩種方法，請參看第8章。第7章建立有限元模型

…單元屬性November3,2003許多

FEA模型有多種單元屬性。例如，下圖所示的筒倉有兩種單元類型，三種實(shí)常數(shù)和兩種材料。材料1=混凝土材料2=鋼實(shí)常數(shù)1=3/8”厚度實(shí)常數(shù)2=梁單元特性實(shí)常數(shù)3=1/8”厚度類型1=殼單元類型2=梁單元第7章建立有限元模型

多種單元屬性November3,2003模型中有多種單元類型，實(shí)常數(shù)和材料，必須確保給每個(gè)單元指定合適的特性，有以下三種途徑：在網(wǎng)格劃分前給實(shí)體模型指定特性。在網(wǎng)格劃分前總體設(shè)置MAT,TYPE,和REAL。在網(wǎng)格劃分后修改單元屬性。如果沒有指定屬性，ANSYS將MAT=1,TYPE=1,及REAL=1作為模型中所有單元的缺省設(shè)置。注意，采用當(dāng)前激活的TYPE,REAL,和

MAT進(jìn)行網(wǎng)格操作。經(jīng)驗(yàn)：在同一部分，將單元類型編號、實(shí)常數(shù)編號、材料編號以及截面編號設(shè)置相同的數(shù)字。第7章建立有限元模型

…多種單元屬性November3,2003為實(shí)體模型指定屬性1. 定義全部所需的單元類型，材料和實(shí)常數(shù)。2. 然后使用網(wǎng)格工具的“單元屬性”菜單選項(xiàng)(MainMenu>Preprocessor>MeshTool)：選擇實(shí)體類型后按SET按鈕。拾取要指定屬性的實(shí)體。在后續(xù)對話框中設(shè)置合適的屬性。

或選擇需要的實(shí)體，用VATT,AATT,LATT,或

KATT

命令。3. 劃分實(shí)體網(wǎng)格時(shí)，屬性將自動(dòng)轉(zhuǎn)換到單元上。

第7章建立有限元模型

…多種單元屬性November3,2003使用總體設(shè)置1. 定義全部單元類型，材料，實(shí)常數(shù)。2. 然后用網(wǎng)格工具的“ElementAttributes”菜單(MainMenu>Preprocessor>MeshTool):選擇

Global然后按SET按鈕。在“MeshingAttributes”對話框中激活需要的屬性組合，這些被稱為激活的

TYPE,REAL,和

MAT設(shè)置。

或使用TYPE,REAL,和

MAT

命令。3. 僅對上述設(shè)置屬性的實(shí)體劃分網(wǎng)格。第7章建立有限元模型

…多種單元屬性November3,2003修改單元屬性1. 定義所有需要的單元類型，材料和實(shí)常數(shù)。2. 激活需要的TYPE,REAL,及MAT設(shè)置的組合：MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshAttributes>DefaultAttribs或使用TYPE,REAL,和

MAT命令3. 只修改使用上述設(shè)置的單元的屬性：使用

EMODIF,PICK或選擇MainMenu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Elements>ModifyAttrib拾取需要的單元。4. 在后續(xù)對話框中將屬性設(shè)置為“Alltocurrent”。第7章建立有限元模型

…多種單元屬性November3,2003請記住以下幾點(diǎn)：可以激活屬性編號，校核單元屬性：UtilityMenu>PlotCtrls>Numbering或使用/PNUM,attr,ON,可以是

TYPE,MAT,或

REAL在實(shí)體模型上直接指定屬性，不再按缺省屬性。在實(shí)體模型上指定屬性，可以避免在網(wǎng)格劃分操作中重新設(shè)置屬性。由于ANSYS的網(wǎng)格劃分，在一次性對實(shí)體進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)更為有效，因而這種方法更優(yōu)越。清除實(shí)體網(wǎng)格上的網(wǎng)格不會清除指定的單元屬性。第7章建立有限元模型

…多種單元屬性November3,2003演示：恢復(fù)ribgeom.db。列出已定義好的單元類型，實(shí)常數(shù)和材料。激活MeshTool，選擇面屬性，按

Set按鈕。拾取一個(gè)面，顯示面屬性對話框，按OK。（僅有一種屬性，這只是舉例說明一般過程。）第7章建立有限元模型

…多種單元屬性November3,2003參考習(xí)題附錄:W7A.筒倉第7章建立有限元模型

…多種單元屬性November3,2003ANSYS提供了多種控制網(wǎng)格密度的工具，既可以總體控制也可以局部控制：總體控制智能網(wǎng)格劃分總體單元尺寸缺省尺寸局部控制關(guān)鍵點(diǎn)控制線尺寸面尺寸第7章建立有限元模型

控制網(wǎng)格密度November3,2003智能網(wǎng)格劃分通過指定所有線上的份數(shù)決定單元尺寸，可以考慮線的曲率，孔的逼近程度和其他特征，以及單元階次。智能網(wǎng)格的缺省設(shè)置是關(guān)閉，在自由網(wǎng)格劃分時(shí)，建議采用智能網(wǎng)格劃分，它對映射網(wǎng)格沒有影響（自由網(wǎng)格與映射網(wǎng)格將在后面討論）。第7章建立有限元模型

…控制網(wǎng)格密度November3,2003使用智能網(wǎng)格劃分：激活MeshTool(MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshTool),打開智能網(wǎng)格劃分，設(shè)置所要的等級。或使用

SMRT,level單元尺寸等級從1(精細(xì))到10(粗糙)。缺省等級6。然后對所有實(shí)體（或所有面）一次性劃分網(wǎng)格。第7章建立有限元模型

…控制網(wǎng)格密度November3,2003使用

SmartSize不同等級分別進(jìn)行四面體網(wǎng)格劃分的例子，如圖所示。高級的SmartSize控制，如網(wǎng)格擴(kuò)展和過度系數(shù)用

SMRT

命令

或MainMenu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>SmartSize>AdvOpts可以用

MeshTool或smrt,off命令關(guān)閉智能網(wǎng)格。第7章建立有限元模型

…控制網(wǎng)格密度November3,2003總體單元尺寸允許為整個(gè)模型指定最大單元邊長（或每條線的份數(shù)）：ESIZE,SIZE或MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshTool;thenselect“SizeControls”,“Global”,and[Set]或MainMenu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize>Global>Size可單獨(dú)使用或與智能網(wǎng)格劃分聯(lián)合使用。單獨(dú)用

ESIZE(關(guān)閉SmartSizing)，將采用相同的單元尺寸對體（或面）進(jìn)行網(wǎng)格劃分。在智能網(wǎng)格劃分打開時(shí)，ESIZE充當(dāng)引導(dǎo)，但為適應(yīng)線的曲率或幾何近似，指定的尺寸可能無效。第7章建立有限元模型

…控制網(wǎng)格密度November3,2003缺省尺寸如果不指定任何控制，ANSYS將用缺省尺寸，它將根據(jù)單元階次指定線的最小和最大份數(shù)，高寬比等。

用于映射網(wǎng)格劃分，在智能網(wǎng)格劃分關(guān)閉時(shí)也可以使用?？梢杂?/p>

DESIZE

或MainMenu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize>Global>Other第7章建立有限元模型

…控制網(wǎng)格密度November3,2003關(guān)鍵點(diǎn)尺寸在關(guān)鍵點(diǎn)處控制單元尺寸：MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshTool;thenselect“SizeControls,“Keypt”,and[Set]或使用KESIZEc命令或

MainMenu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize>Keypoints

為了更好的控制網(wǎng)格，不同關(guān)鍵點(diǎn)可以用不同的KESIZEs。對應(yīng)力集中區(qū)域非常有用。智能網(wǎng)格劃分時(shí)，為適應(yīng)線的曲率或幾何近似，指定的尺寸可能無效。第7章建立有限元模型

…控制網(wǎng)格密度November3,2003線尺寸在線上控制尺寸：MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshTool;thenselect“SizeControls”,“Lines”,and[Set]或使用LESIZE

命令或MainMenu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize>Lines

不同的線可以有不同的LESIZE。指定尺寸可以是“hard”或“soft”?！癏ard”即使在智能網(wǎng)格劃分打開時(shí)也將被網(wǎng)格劃分采用?！癝oft”在智能網(wǎng)格劃分打開時(shí)可能無效。可以指定邊長比例—最后一個(gè)分割和第一個(gè)分割的比率，使網(wǎng)格數(shù)偏向中間或一邊。Yesfor“soft”Nofor“hard”第7章建立有限元模型

…控制網(wǎng)格密度November3,2003面尺寸在面的內(nèi)部控制單元尺寸：MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshTool;thenselect“SizeControls”,“Areas”,and[Set]或使用

AESIZE

命令或

MainMenu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize>Areas

不同的面可以有不同的

AESIZE。邊界線僅在未指定

LESIZE或

KESIZE且臨近處無更小的面時(shí)，采用指定尺寸。智能網(wǎng)格劃分打開時(shí)，為適應(yīng)線的曲率或幾何近似，指定的尺寸可能無效。第7章建立有限元模型

…控制網(wǎng)格密度November3,2003第7章建立有限元模型

用命令控制網(wǎng)格缺省情況下,ANSYS按照實(shí)體編號遞增的順序劃分面或體。MOPT命令中的AORDER域指示ANSYS按遞增的尺寸順序劃分面或體。MainMenu>Preprocessor>Meshing>MesherOpts,或

MOPT,AORDER,ON(缺省是OFF)在智能網(wǎng)格劃分不能得到理想網(wǎng)格情況下,使用

MOPT,AORDER,on

命令會在體劃分的關(guān)鍵面上生成較好的網(wǎng)格。該選項(xiàng)在智能網(wǎng)格劃分打開時(shí)無效。November3,2003生成網(wǎng)格

，這是網(wǎng)格劃分的最后一步。先存儲數(shù)據(jù)庫。然后在MeshTool工具中按[Mesh]按鈕。在拾取器上按下[PickAll]I表示拾取全部實(shí)體第7章建立有限元模型

生成網(wǎng)格November3,2003演示：恢復(fù)ribgeom.db。用

SMRT,6劃分網(wǎng)格(并非很好的網(wǎng)格)。用

SMRT,3重新劃分網(wǎng)格(好的網(wǎng)格)。將

ESIZE設(shè)為0.2后重新劃分網(wǎng)格，由于智能網(wǎng)格劃分考慮了ESIZE，即使

SMRT設(shè)為3，網(wǎng)格也變得很粗糙，屆時(shí)，注意單元尺寸并不相同(因?yàn)?/p>

SMRT為打開狀態(tài))。關(guān)閉

SMRT重新劃分網(wǎng)格。單元尺寸現(xiàn)在完全相同。第7章建立有限元模型

…生成網(wǎng)格用SMRT,3orESIZE,0.1.生成的網(wǎng)格較好November3,2003如果劃分的網(wǎng)格不滿意，可以通過以下步驟重新劃分網(wǎng)格：1. 清除網(wǎng)格。Clear操作是mesh的逆操作:該操作刪除節(jié)點(diǎn)和單元在MeshTool上按

[Clear]

按鈕或用命令CLEAR,ACLEAR,等。 (如果使用

MeshTool，可以跳過這一步：程序在執(zhí)行第三步時(shí)，提示是否清除網(wǎng)格）。2. 指定新的或不同的網(wǎng)格控制。3. 重新劃分網(wǎng)格。第7章建立有限元模型

改變網(wǎng)格November3,2003另一個(gè)網(wǎng)格劃分選項(xiàng)，是在指定的區(qū)域細(xì)化網(wǎng)格。對所有面單元和四面體單元有效。最簡單的方法是使用

MeshTool先存儲數(shù)據(jù)庫。選擇要細(xì)化的區(qū)域—節(jié)點(diǎn)，單元，關(guān)鍵點(diǎn)，線或面—按

Refine

按鈕。拾取要細(xì)化的實(shí)體(如果選擇“AllElems”則不需要此操作)。最后選擇細(xì)化的尺寸級別，級別1最細(xì)。第7章建立有限元模型

…改變網(wǎng)格November3,2003演示：繼續(xù)上一個(gè)演示…(ribgeom已采用

ESIZE=0.2劃分網(wǎng)格)選擇在線上細(xì)化，按

Refine按鈕拾取頂部線，選擇缺省值“minimalrefinement”第7章建立有限元模型

…改變網(wǎng)格November3,2003有兩種主要的網(wǎng)格劃分方法：自由網(wǎng)格劃分和映射網(wǎng)格劃分。自由網(wǎng)格無單元形狀限制。網(wǎng)格不遵循任何模式。適用于復(fù)雜模式的面和體。映射網(wǎng)格面單元限制為四邊形，體單元限制為六面體(方塊)。通常有規(guī)則的形狀，單元明顯成行。僅適用于規(guī)則的面和體，如矩形和方塊。第7章建立有限元模型

映射網(wǎng)格劃分November3,2003自由網(wǎng)格易于生成，不用將復(fù)雜形狀的體分解為規(guī)則形狀的體。體單元包含四面體單元，致使單元數(shù)量較多。僅高階（10-節(jié)點(diǎn))四面體單元較好，因此自由度數(shù)目可能很多。

映射網(wǎng)格通常包含較少的單元數(shù)量。低階單元也可能得到滿意的結(jié)果，因此自由度數(shù)目較少。面和體必須形狀規(guī)則，劃分網(wǎng)格必須滿足一定的規(guī)則。尤其對形狀復(fù)雜的體，映射網(wǎng)格很難實(shí)現(xiàn)。第7章建立有限元模型

…映射網(wǎng)格劃分November3,2003生成自由網(wǎng)格自由網(wǎng)格是面和體劃分的缺省設(shè)置。生成自由網(wǎng)格比較容易：導(dǎo)出

MeshTool，將劃分方式設(shè)置為自由劃分。推薦用智能網(wǎng)格激活后指定一個(gè)尺寸級別進(jìn)行自由網(wǎng)格劃分，存儲數(shù)據(jù)庫。然后按

Mesh

按鈕劃分網(wǎng)格。按拾取框中的

[PickAll]I選擇所有實(shí)體（推薦使用）?；蚴褂妹?/p>

VMESH,ALL

或

AMESH,ALL第7章建立有限元模型

…映射網(wǎng)格劃分November3,2003生成映射網(wǎng)格由于面和體必須滿足一定的要求，生成映射網(wǎng)格不如生成自由網(wǎng)格容易。面必須包含3或4條線（三角形或四邊形）。體必須包含4、5或6個(gè)面（四面體，三棱柱或六面體）。對邊的單元分割必須匹配。對三角形或四面體單元分割數(shù)必須為偶數(shù)。第7章建立有限元模型

…映射網(wǎng)格劃分November3,2003對四邊形或六面體，允許采用不等的分割數(shù)，如下邊的例子所示，但分割數(shù)必須滿足一定的關(guān)系式（見下頁）。第7章建立有限元模型

…映射網(wǎng)格劃分November3,2003第7章建立有限元模型

…映射網(wǎng)格劃分November3,2003因此，映射網(wǎng)格劃分包含以下步驟：保證規(guī)則的形狀，即面有3或4條邊，體有4、5或6個(gè)面。指定形狀和尺寸控制。生成網(wǎng)格。第7章建立有限元模型

…映射網(wǎng)格劃分November3,2003保證規(guī)則的形狀在許多情況下，模型的幾何形狀有多于4條邊的面，有多于6個(gè)面的體，為了把它們轉(zhuǎn)換成規(guī)則的形狀，可以作如下操作：把面（或體）切割成小的簡單的形狀。連接兩條或多條線（或面）以減少總的邊數(shù)。第7章建立有限元模型

…映射網(wǎng)格劃分November3,2003切割可以通過布爾運(yùn)算實(shí)現(xiàn)。可以用工作平面，面或線作為切割工具。有時(shí)生成一條新的線或面，比移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)工作平面的方向容易的多。第7章建立有限元模型

…映射網(wǎng)格劃分November3,2003連接建立一條新線，就是通過連接兩條或多條線以減少構(gòu)成面的線數(shù)。使用

LCCAT

命令或

MainMenu>

Preprocessor>Meshing>Concatenate>Lines,然后拾取線。連接面使用

ACCAT

命令或

MainMenu>

Preprocessor>Meshing>Concatenate>Areas連接這兩條線使得面由四條線圍成第7章建立有限元模型

…映射網(wǎng)格劃分November3,2003通過在面上簡單地指定三個(gè)或四個(gè)角點(diǎn)也可以暗示一個(gè)連接，此時(shí)，ANSYS內(nèi)部生成連接。在MeshTool上選擇Quadshape

和

Map。將

3/4sided

變成

Pickcorners。按Mesh按鈕，拾取面，然后拾取3或4個(gè)角點(diǎn)形成一個(gè)規(guī)則的形狀第7章建立有限元模型

…映射網(wǎng)格劃分November3,2003連接時(shí)注意：它僅僅是一個(gè)網(wǎng)格劃分操作，因而應(yīng)該是所有實(shí)體建模之后網(wǎng)格劃分之前的最后一步，因?yàn)檫B接操作得到的實(shí)體不能在后續(xù)的實(shí)體建模操作中使用?？梢詣h除產(chǎn)生的線或面取消連接。連接面（為在體上劃分映射網(wǎng)格）通常比較復(fù)雜，因?yàn)橐矐?yīng)該連接一些線。只有在對相鄰的兩個(gè)四邊形面作連接時(shí)，其中的線會自動(dòng)連接。線和面切向連接時(shí)請考慮add(布爾)操作。第7章建立有限元模型

…映射網(wǎng)格劃分November3,2003指定尺寸和形狀控制這是映射網(wǎng)格劃分三個(gè)步驟中的第二步。選擇單元形狀非常簡單，在MeshTool中，面網(wǎng)格劃分選擇

Quad，體網(wǎng)格劃分選擇

Hex，然后點(diǎn)擊

Map。通常采用的尺寸控制和級別如下：線尺寸[LESIZE]級別較高。若指定總體單元尺寸，將用于未給定尺寸的線。缺省單元尺寸[DESIZE]，僅在未指定

ESIZE

時(shí)用于未給定尺寸的線。智能網(wǎng)格劃分無效。第7章建立有限元模型

…映射網(wǎng)格劃分MeshingAreas:MeshingVolumes:November3,2003如果指定線分割數(shù)，切記：對邊分割數(shù)必須匹配，只需指定一邊的分割數(shù)，映射網(wǎng)格劃分自動(dòng)把分割數(shù)傳送到對邊。如果模型中有連接線，只能在原始（輸入）線上指定分割數(shù)，不能在合成線上指定分割數(shù)。在原始線上指定6份分割。此線自動(dòng)按12份分割（合成線的對邊）。其他兩條線是幾份分割？（后面的演示會回答這個(gè)問題）第7章建立有限元模型

…映射網(wǎng)格劃分November3,2003生成映射網(wǎng)格只要保證規(guī)則形狀并指定了合適的份數(shù)，生成網(wǎng)格將非常簡單，只需按MeshTool中的

Mesh

按鈕，然后按拾取器中的[PickAll]或選擇所需的實(shí)體即可。第7章建立有限元模型

…映射網(wǎng)格劃分November3,2003問題：為了劃分映射網(wǎng)格，如何切割這個(gè)模型？答案：這樣做不值得!第7章建立有限元模型

…映射網(wǎng)格劃分November3,2003演示：恢復(fù)ribfull.db。導(dǎo)出MeshTool將頂部和右邊線分為6份。利用“Pickcorners.”劃分映射網(wǎng)格，注意左邊和底邊只各劃分為2份（由DESIZE決定)?，F(xiàn)在指定ESIZE,,4(每條邊4等分），重新劃分網(wǎng)格。最后，清除線分割，按ESIZE,0.1(尺寸)，重新劃分網(wǎng)格第7章建立有限元模型

…映射網(wǎng)格劃分November3,2003對體劃分網(wǎng)格，至今已有兩種選擇：自由網(wǎng)格劃分，完全生成四面體網(wǎng)格，這很容易實(shí)現(xiàn)，但在某些情況下并不令人滿意。映射網(wǎng)格劃分，完全生成六面體網(wǎng)格，這一方法令人滿意，但通常很難實(shí)現(xiàn)。過渡單元

提供了第三種選擇，它集“兩家之長”，將四面體和六面體網(wǎng)格很好的結(jié)合起來，并保持網(wǎng)格的完整性。第7章建立有限元模型

過渡單元November3,2003這個(gè)選擇是在六面體和四面體單元之間的過度區(qū)，生成金字塔形單元。必須有六面體網(wǎng)格，（至少在交界面上有四邊形網(wǎng)格）。先生成四面體單元，然后通過組合重新組織過渡區(qū)的四面體單元形成金字塔形單元。僅適用于既支持金字塔形又支持四面體形狀的單元類型。結(jié)構(gòu)單元SOLID95,186,VISCO89熱單元SOLID90多物理場單元SOLID62,117,122SOLID95即使在過渡區(qū)結(jié)果也會很好。向二次四面體過渡，單元表面都是協(xié)調(diào)的。第7章建立有限元模型

…過渡單元November3,2003過渡網(wǎng)格對二次到二次和線性到二次的過渡都是有用的。8-節(jié)點(diǎn)六面體9-節(jié)點(diǎn)四面體10-節(jié)點(diǎn)四面體六面體網(wǎng)格過渡層四面體網(wǎng)格二次到二次線性到二次10-節(jié)點(diǎn)四面體13-節(jié)點(diǎn)金字塔形20-節(jié)點(diǎn)六面體第7章建立有限元模型

…過渡單元November3,2003包括四個(gè)步驟1. 建立六面體網(wǎng)格。從規(guī)則形狀劃分映射網(wǎng)格開始（或?qū)唤缑鎰澐炙倪呅尉W(wǎng)格）。對于應(yīng)力分析，既可采用8-節(jié)點(diǎn)塊體單元，(SOLID45或SOLID185)，又可用20-節(jié)點(diǎn)塊體單元(SOLID95或SOLID186)。第7章建立有限元模型

…過渡單元November3,20032. 激活既支持金字塔形又支持四面體的單元類型。這些塊體單元通?？赏嘶癁榻鹱炙位蛩拿骟w單元，請查看在線幫助的單元手冊，看哪些單元類型有效。例如:結(jié)構(gòu)單元SOLID95,186,VISCO89熱單元SOLID90多物理場單元SOLID62,117,122第7章建立有限元模型

…過渡單元November3,20033. 生成四面體單元。首先激活自由網(wǎng)格劃分。然后對要生成四面體單元的體劃分網(wǎng)格。

在分界面上會自動(dòng)生成金字塔形單元。第7章建立有限元模型

…過渡單元November3,20034. 將退化四面體單元轉(zhuǎn)換成真實(shí)的10-節(jié)點(diǎn)四面體單元。轉(zhuǎn)換由退化單元組成的四面體網(wǎng)格—例如從20-節(jié)點(diǎn)塊體單元導(dǎo)出10-節(jié)點(diǎn)四面體單元。退化單元不如真實(shí)的10-節(jié)點(diǎn)四面體單元如SOLID920有效，10-節(jié)點(diǎn)四面體單元求解占用較小的內(nèi)存，所寫文件較小。將退化的四面體單元轉(zhuǎn)換成真實(shí)的四面體單元：MainMenu>Preprocessor>Meshing>ModifyMesh>ChangeTets或使用

TCHG

命令。第7章建立有限元模型

…過渡單元November3,2003演示：恢復(fù)hextet.db。用ElementType>Add/Edit/Delete顯示單元類型。有兩種單元類型：SOLID45&95。進(jìn)入MeshTool設(shè)置ESIZE,1(尺寸)。對規(guī)則體進(jìn)行網(wǎng)格劃分。設(shè)置單元類型為2,激活四面體網(wǎng)格劃分。對其余體劃分自由網(wǎng)格。轉(zhuǎn)換退化的四面體單元如SOLID92。顯示單元列表，現(xiàn)在有三種單元類型。選擇第2種單元(SOLID95金字塔形)，畫單元。第7章建立有限元模型

…過渡單元November3,2003把一個(gè)面拖拉成一個(gè)體時(shí)，可以連同面上網(wǎng)格一起拖拉得到網(wǎng)格化的體，稱為網(wǎng)格拖拉。優(yōu)點(diǎn)；易于生成塊體單元（六面體）或塊體單元與棱柱體單元組合的單元。必要條件：體的形狀必須允許拖拉。Extrude第7章建立有限元模型

網(wǎng)格拖拉November3,2003過程1.定義兩種單元類型—一種面單元一種體單元面單元：選擇MESH200二次單元，MESH200是一種只用來劃分網(wǎng)格（不求解），沒有與之相關(guān)的自由度或材料特性的單元。體單元：應(yīng)與MESH200單元匹配，例如，若選擇的MESH200單元有中間節(jié)點(diǎn)，那三維實(shí)體單元也應(yīng)該有中間節(jié)點(diǎn)。用ET

命令或MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete第7章建立有限元模型

…網(wǎng)格拖拉November3,20032.用MESH200單元對要拖拉的面劃分網(wǎng)格。使用需要的映射劃分或自由劃分的網(wǎng)格密度。MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshToolPreprocessor>MeshTool3. 選定單元拖拉的選項(xiàng)。執(zhí)行EXTOPT

命令或

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>ElemExtOpts典型選項(xiàng)是：激活類型屬性(應(yīng)為三維實(shí)體)。拖拉方向單元份數(shù)（即厚度方向的單元數(shù)）必須大于零；否則只拖拉面不拖拉網(wǎng)格。第7章建立有限元模型

…網(wǎng)格拖拉November3,20034. 拖拉面。若有連接線先刪除，如果存在連接，ANSYS不允許進(jìn)行拖拉操作。MainMenu>Preprocessor>Meshing>Concatenate>DelConcats>Lines然后利用任一種方式拖拉面。第7章建立有限元模型

…網(wǎng)格拖拉November3,2003演示：恢復(fù)ribgeom.db。進(jìn)入單元類型對話框刪除PLANE82單元，用MESH2004-節(jié)點(diǎn)單元