幾何實(shí)體模型生成網(wǎng)格模型

3.1定義單元屬性本章主要介紹由幾何模型的網(wǎng)格區(qū)分生成有限元模型。此外介紹經(jīng)過(guò)創(chuàng)立節(jié)點(diǎn)和單元直接生成有限元模型。成立幾何模型后，即可以按以下步驟區(qū)分有限元網(wǎng)格：（1）定義有限元模型中的單元屬性（2）目標(biāo)網(wǎng)格選項(xiàng)控制（3）網(wǎng)格區(qū)分（4）改正與優(yōu)化有限元網(wǎng)格對(duì)于簡(jiǎn)單的模型，常常經(jīng)過(guò)創(chuàng)立節(jié)點(diǎn)和單元，直接生成有限元模型單元屬性是指在區(qū)分網(wǎng)格以前一定指定的所分析對(duì)象的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)包含單元種類、實(shí)常數(shù)、資料屬性、橫截面種類和單元坐標(biāo)系。在生成節(jié)點(diǎn)和單元網(wǎng)格以前，一定定義適合的單元屬性。只有Beam188和Beam189單元才需要定義單元的截面種類。對(duì)空間梁區(qū)分單元時(shí)，還需要指定方向重點(diǎn)點(diǎn)。3.1.1單元種類3.1.1.1單元的名稱及其構(gòu)成為了合用不同分析問(wèn)題的需要，ANSYS供應(yīng)了近200種不同的單元種類。不同的單元種類合用于不同的分析種類、不同資料和不同幾何種類。所以單元的正確選擇至關(guān)重要。每一種單元都有固定的編號(hào)，單元名稱由字符和編號(hào)數(shù)字構(gòu)成。其中字符部分代表單元的組別符號(hào)，尾部的數(shù)字是單元的獨(dú)一表記號(hào)。如Beam3，Solid45經(jīng)過(guò)單元名稱可判斷該單元合用范圍及其形狀，單元按維數(shù)分類：點(diǎn)單元、1D線單元、2D平面單元、3D立體單元。3.1.1.2典型的單元種類在結(jié)構(gòu)分析中，結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)決定單元種類的選擇。應(yīng)當(dāng)選擇維數(shù)最低的單元去獲取預(yù)期的結(jié)果。按單元形狀分：■點(diǎn)單元：一般用于簡(jiǎn)化的質(zhì)點(diǎn)模型，表示質(zhì)量單元，或用于創(chuàng)立控制節(jié)點(diǎn)?！?D線單元：線單元由兩個(gè)節(jié)點(diǎn)連結(jié)而成，平時(shí)用來(lái)分析簡(jiǎn)化的梁、管、桿、彈簧模型等。（1）梁?jiǎn)卧˙eam):用于梁構(gòu)件、薄壁管件、C型截面構(gòu)件、角鋼等模型；（2）桿單元（Link):用于彈簧、螺桿、預(yù)應(yīng)力螺桿和桁架；（3）彈簧單元（Spring）：用于彈簧、螺桿或修長(zhǎng)構(gòu)件，或經(jīng)過(guò)剛度等效取代復(fù)雜結(jié)構(gòu)等模型?！鰵卧簹ぃ⊿hell）單元用于薄平板或曲面模型，采用殼單元的基本源則是每塊面板的表面尺寸不低于其厚度的10倍?！?D平面單元平面單元有三角形或四邊形單元，有3節(jié)點(diǎn)、4節(jié)點(diǎn)、6節(jié)點(diǎn)、8節(jié)點(diǎn)等，一般用來(lái)進(jìn)行平面分析或軸對(duì)稱的截面分析。在ANSYS中，平面問(wèn)題的幾何模型一定成立在XY平面內(nèi)。ANSYS供應(yīng)平面應(yīng)力、平面應(yīng)變、軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)等特征的單元。（1）平面應(yīng)力問(wèn)題主要幾何與力學(xué)特點(diǎn)是：①Z向尺寸遠(yuǎn)小于X和Y方向上的尺寸；②所有的載荷均作用在XY平面內(nèi)。在Z軸上的應(yīng)力＝0（2）平面應(yīng)變主要幾何與力學(xué)特點(diǎn)是：①Z向尺寸遠(yuǎn)大于X和Y方向上的尺寸且垂直于Z軸的橫截面不變；②所有的載荷均作用在XY平面內(nèi)。在Z軸上的應(yīng)變＝0（3）軸對(duì)稱問(wèn)題主要幾何與力學(xué)特點(diǎn)是：①展轉(zhuǎn)體；②只有展轉(zhuǎn)軸上的軸向載荷。周向位移＝0。在ANSYS中，軸對(duì)稱假定三維實(shí)體模型是由XY面內(nèi)的橫截面繞Y軸旋轉(zhuǎn)360°形成的（管、圓錐、圓板、圓頂蓋、圓盤(pán)等，對(duì)稱軸一定和整體Y軸重合，不贊成有負(fù)X坐標(biāo)。X方向是徑向，Y方向是軸向，Z方向是周向?！?D實(shí)體單元：三維實(shí)體單元有四周體、六面體兩種，節(jié)點(diǎn)數(shù)從4～20不等，合用于不同的分析種類和精度。3.1.1.3確定單元種類時(shí)應(yīng)試慮的因素選擇適合的單元種類后，還需進(jìn)一步考慮單元的插值函數(shù)（形函數(shù)）的維數(shù)，即采用線性、二次或P－單元。線性單元和高階單元之間的差異是線性單元只有角節(jié)點(diǎn)，而高階單元還有邊中點(diǎn)。線性單元的位移按線性變化，所以線性單元上的應(yīng)變、應(yīng)力是常數(shù)。二次單元假定位移是二階變化的，所以單元上的應(yīng)變、應(yīng)力是線性變化的。P－單元的位移能夠在2～8階間選擇，并且擁有求解收斂精度自動(dòng)控制功能。在很多狀況下，同線性單元對(duì)比，采用高階種類的單元能夠獲取更好的計(jì)算結(jié)果。每種單元的用法在ANSYS的幫助文檔中都有詳細(xì)的說(shuō)明。進(jìn)入幫助文檔有2種方法：（1）單擊工具欄中的按鈕（2）經(jīng)過(guò)應(yīng)用菜單Help進(jìn)入3.1.1.4定義單元種類定義門(mén)路：一定在通用辦理器PREP7（預(yù)辦理器）中定義單元種類。命令：ET,ITYPE,Ename,KOP1,KOP2,KOP3,KOP4,KOP5,KOP6,INOPRGUI:MainMenu|Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete定義了單元種類后，ANSYS會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)與此單元種類對(duì)應(yīng)的單元種類參照號(hào)，假如模型中定義了多種單元種類，則與這些單元種類相對(duì)應(yīng)的種類參照號(hào)構(gòu)成的表稱為單元種類表。在創(chuàng)立實(shí)質(zhì)單元時(shí)（直接創(chuàng)立單元或許區(qū)分網(wǎng)格），需要從單元種類表中為其分派一個(gè)種類參照號(hào)以選擇對(duì)應(yīng)的單元種類生成有限元模型。此處列出已經(jīng)定義的單元種類單元種類參照號(hào)單元類型單元編號(hào)名新增加的兩個(gè)單元種類：PLANE42:4結(jié)點(diǎn)四邊形單元PLANE2：6結(jié)點(diǎn)三角形單元注：beam:梁?jiǎn)卧?；Link:線單元；Solid:實(shí)體單元；Pipe:管單元；Shell：殼單元很多單元有一些此外的選項(xiàng)（KEYOPTs），這些項(xiàng)用于控制單元?jiǎng)偠染仃嚨纳?、單元的輸出和單元坐?biāo)系的選擇等。KEYOPTs能夠在定義單元種類時(shí)指定(對(duì)話框中的Options選項(xiàng))。3.1.2定義單元實(shí)常數(shù)在計(jì)算單元矩陣時(shí)，有一些數(shù)據(jù)可能無(wú)法從節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和資料特征獲取，這時(shí)就需要定義單元實(shí)常數(shù)。實(shí)常數(shù)是某一單元的補(bǔ)稱幾何特點(diǎn),所以，單元實(shí)常數(shù)是依靠單元種類的單元特征，其實(shí)不是所有的單元種類都需要實(shí)常數(shù)，同一種類的不同單元能夠有不同的實(shí)常數(shù)值。比如二維梁?jiǎn)卧狟EAM3的實(shí)常數(shù)：面積(AREA)、慣性矩(IZZ)、高度(HEIGHT)、剪切變形常數(shù)(SHERZ)、初始應(yīng)變（ISTRAN）和單位長(zhǎng)度質(zhì)量(ADDMAS)等。對(duì)應(yīng)于特定單元種類，每組實(shí)常數(shù)有一個(gè)參照號(hào)，與每組實(shí)常數(shù)對(duì)應(yīng)的參照號(hào)構(gòu)成的表稱為實(shí)常數(shù)表。在創(chuàng)立單元（直接創(chuàng)立單元或許區(qū)分網(wǎng)格）時(shí)，能夠?yàn)閷⒁獎(jiǎng)?chuàng)立的單元分派實(shí)常數(shù)號(hào)。定義門(mén)路：Command:R,NSET,R1,R2,R3,R4,R5,R6[MainMenu]：Preprocessor|RealConstants|Add/Edit/Delete3.1.3定義資料特征絕大多半單元種類都需要資料特征。依據(jù)應(yīng)用的不同，資料特征指以下幾種特征：□線性或許非線性；□彈性（各向同性、正交異性）或非彈性；□不隨溫度變化或許隨溫度變化；像單元種類和單元實(shí)常數(shù)相同，每一組資料特征也有一個(gè)資料特征參照號(hào)。與資料特征組對(duì)應(yīng)的資料特征參照號(hào)表稱為資料屬性表。在一個(gè)分析中，可能有多個(gè)資料特征組（對(duì)應(yīng)模型中的多種資料）。在創(chuàng)立單元時(shí)能夠使用有關(guān)命令經(jīng)過(guò)資料特征參照號(hào)來(lái)分派其采用的資料特征組。定義資料屬性：Command：MP,Lab,MAT,C0,C1,C2,C3,C4GUI:[MainMenu]Preprocessor|MaterialProps|MaterialModels彈性模量泊松比在資料屬性對(duì)話框窗口的左邊，相同用樹(shù)型結(jié)構(gòu)文件夾方式顯示已經(jīng)定義的參數(shù)的資料，默認(rèn)的時(shí)候會(huì)有資料1，要增加、刪除或許拷貝周邊的資料，使用資料特征窗口的菜單命令。需要改正資料特征的時(shí)候，能夠雙擊要改正的資料文件夾，選擇其中所定義的特征，雙擊進(jìn)行改正。3.1.4定義截面種類對(duì)于用Beam188和beam189單元對(duì)梁進(jìn)行網(wǎng)格區(qū)分，能夠定義單元橫截面。ANSYS供應(yīng)了11種常用的截面種類，并贊成用戶自定義截面。用戶能夠從中選擇與實(shí)質(zhì)結(jié)構(gòu)截面周邊的截面種類或用截面自定義功能定義截面。3.1.4.1常用截面種類的定義命令：SECTYPE,SECID,Type,Subtype,Name,REFINEKEY選擇截面種類SECDATA,VAL1,VAL2,VAL3,…VAL9,VAL10定義截面幾何數(shù)據(jù)SECOFFSET,Location,OFFSETY,OFFSETZ,CG-Y,CG-Z,SH-Y,SH-Z指定單元節(jié)點(diǎn)在截面上的地點(diǎn)GUI：[MainMenu]Preprocessor|Sections>Beam>CommonSectnsANSYS會(huì)計(jì)算所定義的截面的幾何特征（如截面面積、慣性矩、翹曲常數(shù)、扭轉(zhuǎn)常數(shù)等，并輸出到ANSYS的輸出窗口。單擊Preview，在圖形窗口中顯示所定義的截面。單擊Meshview，在圖形窗口中顯示該截面的同時(shí)，顯示截面上的網(wǎng)格。3.1.4.2用戶自定義截面種類略3.1.4.3截面種類的刪除、列表顯示、圖形顯示與截面網(wǎng)格細(xì)化略3.2區(qū)分網(wǎng)格網(wǎng)格區(qū)分是建模中特別重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它將幾何模型轉(zhuǎn)變?yōu)橛晒?jié)點(diǎn)和單元構(gòu)成的有限元模型。網(wǎng)格區(qū)分的利害將直接影響到計(jì)算結(jié)果的正確性和計(jì)算速度，甚至?xí)驗(yàn)榫W(wǎng)格區(qū)分不合理而以致計(jì)算不收斂。網(wǎng)格區(qū)分主要包含以下3個(gè)步驟：分派單元屬性（包含單元種類、分派實(shí)常數(shù)或許截面屬性（對(duì)有些單元種類）、分派資料屬性等）；設(shè)定網(wǎng)格尺寸控制和網(wǎng)格形狀（可選擇的，由ANSYS確定單元尺寸平時(shí)比較合理）；執(zhí)行網(wǎng)格區(qū)分。3.2.1分派單元屬性達(dá)成單元屬性定義后，在區(qū)分網(wǎng)格以前，用戶要對(duì)幾何模型各部分分派相應(yīng)的單元屬性?！鍪謩?dòng)分派單元屬性1.分派重點(diǎn)點(diǎn)的單元屬性當(dāng)對(duì)重點(diǎn)點(diǎn)區(qū)分單元前，需要指定重點(diǎn)點(diǎn)的單元屬性。命令：KATT,MAT,REAL,TYPE,ESYSGUI:MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshAttributes>AllKeypointsGUI:MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshAttributes>PickedKPs2.分派線的單元屬性當(dāng)對(duì)線區(qū)分單元前，需要指定線的單元屬性，定義能否指定方向重點(diǎn)點(diǎn)。命令：LATT,MAT,REAL,TYPE,KB,KE,SECNUMGUI:MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshAttributes>AllLinesGUI:MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshAttributes>PickedLines3.分派面的單元屬性當(dāng)對(duì)面區(qū)分網(wǎng)格前，要指定面的單元屬性。命令：AATT,MAT,REAL,TYPE,ESYSGUI:MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshAttributes>AllAreasGUI:MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshAttributes>PickedAreas4.分派體的單元屬性當(dāng)對(duì)體區(qū)分網(wǎng)格前，要指定體的單元屬性。命令：VATT,MAT,REAL,TYPE,ESYSGUI:MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshAttributes>AllVolumesGUI:MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshAttributes>PickedVolumes■默認(rèn)單元屬性平時(shí)的工作中，假如各個(gè)屬性表（單元種類表、資料屬性表以及實(shí)常數(shù)表）只包含一個(gè)條目，即只定義了一項(xiàng)資料屬性、一個(gè)單元種類等，則在區(qū)分網(wǎng)格時(shí)能夠不再為各個(gè)圖元分派單元屬性，ANSYS將獨(dú)一的表項(xiàng)生成默認(rèn)單元屬性，在生成網(wǎng)格時(shí)自動(dòng)將默認(rèn)單元屬性分派給實(shí)體模型和單元。3.2.2設(shè)定網(wǎng)格尺寸分派單元屬性后，需要設(shè)定網(wǎng)格尺寸。ANSYS網(wǎng)格區(qū)分中有很多不同的單元尺寸控制方式。主要有：（1）智能網(wǎng)格尺寸”SmartSizing”；（2）手動(dòng)控制單元尺寸；□給定單元邊長(zhǎng)□指定線上單元切割數(shù)注：區(qū)分網(wǎng)格后，還可以夠細(xì)化網(wǎng)格3.2.3指定單元區(qū)分的形狀A(yù)NSYS中網(wǎng)格形狀多種多樣。單元形狀能夠經(jīng)過(guò)命令、GUI或經(jīng)過(guò)網(wǎng)格工具欄中的網(wǎng)格種類部分進(jìn)行選擇。命令：MOPT,Lab,ValueGUI:MainMenu>Prerocessor>Meshing>MesherOpts【見(jiàn)下頁(yè)】單元的形狀能夠?yàn)槿切?triangle)、四邊形(quadrilateral)、四周體(Tetrahedral)或許六面體(Hexahedral)。形狀。跟著Mesh對(duì)象的種類（面、體）和網(wǎng)格種類（自由網(wǎng)格、映照網(wǎng)格、掃掠網(wǎng)格）不同而不同。假如Mesh對(duì)象是線或重點(diǎn)點(diǎn)，則形狀選項(xiàng)無(wú)效。注：一般省略該步，即不特別指定，軟件依據(jù)所設(shè)定的單元種類進(jìn)行自動(dòng)選擇。在設(shè)定完單元屬性和單元格大小和形狀后，即可以開(kāi)始給幾何模型區(qū)分單元了。四周體網(wǎng)格六面體網(wǎng)格金字塔、棱錐3.2.4自由網(wǎng)格區(qū)分與映照網(wǎng)格區(qū)分基本的網(wǎng)格區(qū)分有兩種，即自由網(wǎng)格（Free）區(qū)分和映照網(wǎng)格（Mapped)區(qū)分。一般說(shuō)來(lái)映照網(wǎng)格常常比自由網(wǎng)格獲取的結(jié)果更為精確，并且在求解時(shí)對(duì)CPU和內(nèi)存的需求也相對(duì)低些。自由網(wǎng)格對(duì)于單元形狀沒(méi)有過(guò)高的限制，并且沒(méi)有特定的準(zhǔn)則；對(duì)實(shí)體模型無(wú)任何特別要求，即即是不規(guī)則的，也能夠進(jìn)行自由網(wǎng)格區(qū)分。面自由網(wǎng)格能夠是四邊形、三角形或其混淆單元，體自由網(wǎng)格只能是四周體（TET）。映照網(wǎng)格對(duì)單元形狀有限制，面映照網(wǎng)格能夠是四邊形、三角形，體映照網(wǎng)格只能是六面體（HEX）。單元形狀是否支持自由網(wǎng)格劃分是否支持映射網(wǎng)格劃分四邊形是是三角形是是六面體HEX否是四面體TET是否■自由網(wǎng)格區(qū)分經(jīng)過(guò)命令方式和GUI方式都能夠進(jìn)行自由網(wǎng)格區(qū)分。(1)面的自由網(wǎng)格區(qū)分：自由網(wǎng)格能夠是三角形或許是四邊形單元構(gòu)成，也可由二者混淆構(gòu)成，當(dāng)面界限上總的單元區(qū)分?jǐn)?shù)目為偶數(shù)時(shí)，面的自由網(wǎng)格將所有生成四邊形網(wǎng)格，當(dāng)單元區(qū)分?jǐn)?shù)目為奇數(shù)時(shí)將可能生成三角形單元。(2)體的自由網(wǎng)格：只能包含四周體單元（三棱錐）■映照網(wǎng)格區(qū)分映照網(wǎng)格對(duì)于單元的形狀有限制，映照網(wǎng)格區(qū)分要求面或許體有規(guī)則的形狀，即一定滿足必定的準(zhǔn)則，映照網(wǎng)格在網(wǎng)格工具(MESHTOOL)中不可以進(jìn)行SmartSizing(智能區(qū)分），而需要經(jīng)過(guò)局部網(wǎng)格尺寸控制的有關(guān)選項(xiàng)設(shè)定。假如要采用映照網(wǎng)格區(qū)分單元，則一定將模型生成擁有一系列相當(dāng)規(guī)則的體或面。映照網(wǎng)格區(qū)分后，形狀規(guī)則，單元成排。面映照網(wǎng)格包含所有是四邊形單元或許所有是三角形單元。面接受映照網(wǎng)格區(qū)分，一定滿足以下條件：(1)該面一定是三或四條邊；(2)面的對(duì)邊一定設(shè)置為相同數(shù)目的單元區(qū)分?jǐn)?shù)目；(3)面若有三條邊，則各邊設(shè)置的單元區(qū)分?jǐn)?shù)一定為偶數(shù)且相等；(4)網(wǎng)格區(qū)分一定設(shè)置為映照網(wǎng)格。注：假如一個(gè)面多于四條邊，原則上不可以直接用映照網(wǎng)格區(qū)分，但能夠進(jìn)行技術(shù)辦理，即能夠用LCCAT（連結(jié)）或LCOMB（合并）命令使總邊數(shù)減少到4條或3條。LCCAT生成的線在生成網(wǎng)格時(shí)必然會(huì)在交點(diǎn)處產(chǎn)生一個(gè)節(jié)點(diǎn)，而用LCOMB合并的線在兩條線的交點(diǎn)處不必定會(huì)產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)。3.2.4.1面的映照網(wǎng)格區(qū)分自由網(wǎng)格區(qū)分和映照網(wǎng)格區(qū)分1.利用合并操作，將多邊形或不規(guī)則形狀的相鄰邊線進(jìn)行布爾相加操作，使幾何模型成為“四邊形”或“三角形”，再進(jìn)行映照網(wǎng)格區(qū)分。該“四邊形”或“三角形”的邊能夠是曲線或折線。不規(guī)則形狀或多邊形面的映照網(wǎng)格區(qū)分技術(shù)LCCAT命令：LCOMB，NL1，NL2，KEEPGUI：MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>Lines2.利用連線操作，將多邊形或不規(guī)則形狀的相鄰邊線進(jìn)行連線操作，使幾何模型成為“四邊形”或“三角形”，再進(jìn)行映照網(wǎng)格區(qū)分。該“四邊形”或“三角形”的邊能夠是曲線或折線。命令：LCCAT，NL1，NL2GUI：MainMenu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Areas>Mapped>Concatenate>LinesLCCATLCOMB3.利用重點(diǎn)點(diǎn)確定基本體進(jìn)行映照網(wǎng)格區(qū)分這種方式供應(yīng)了對(duì)多邊面區(qū)分映照網(wǎng)格的簡(jiǎn)捷門(mén)路，不再需要連結(jié)或許合并線，只需拾取面界限上的三或四個(gè)重點(diǎn)點(diǎn)為極點(diǎn)進(jìn)行映照網(wǎng)格區(qū)分。命令：AMAP，KP1，KP2，KP3，KP4GUI：MainMenu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Areas>Mapped>ByConersGUI方式將彈出頭拾取對(duì)話框，在拾取需要進(jìn)行映照網(wǎng)格區(qū)分的面后，單擊OK，進(jìn)入重點(diǎn)點(diǎn)拾取對(duì)話框。在圖形中拾取網(wǎng)格區(qū)分面上的3個(gè)或4個(gè)重點(diǎn)點(diǎn)，單擊OK達(dá)成操作，則將所選用的重點(diǎn)點(diǎn)確定的三角形或四邊形作為映照網(wǎng)格的基本形狀進(jìn)行映照網(wǎng)格區(qū)分。面映照網(wǎng)格區(qū)分值得注意之處：（1）區(qū)分網(wǎng)格時(shí)在依賴于線、面或許體上的重點(diǎn)點(diǎn)處將生成節(jié)點(diǎn)。所以一條線將最罕有重點(diǎn)點(diǎn)相同多的單元區(qū)分?jǐn)?shù)，程序不贊成對(duì)這樣的線用更少的區(qū)分?jǐn)?shù)來(lái)指定其單元區(qū)分?jǐn)?shù)。（2）單元尺寸的定義是針對(duì)原始線的，連結(jié)線（LCCAT）并無(wú)形成新的原始線，而合并線(LCOMB)形成了新的原始線，所以，對(duì)連結(jié)線只能對(duì)原始線分別定義單元區(qū)分?jǐn)?shù)，對(duì)合并線能夠直接指定單元區(qū)分?jǐn)?shù)。使用合并線比連結(jié)線有優(yōu)勢(shì)。（3）AMAP命令供應(yīng)了不規(guī)則形狀面的映照網(wǎng)格區(qū)分的最簡(jiǎn)單方式。（4）在指定面界限線的單元區(qū)分?jǐn)?shù)時(shí)，不用對(duì)所有線指定單元區(qū)分?jǐn)?shù)，只需指定兩條對(duì)邊上的一條的區(qū)分?jǐn)?shù)即可，ANSYS軟件會(huì)自動(dòng)將區(qū)分?jǐn)?shù)傳達(dá)到對(duì)邊。3.2.4.2體的映照網(wǎng)格區(qū)分技術(shù)要將體所有區(qū)分為六面體單元，體一定滿足以下條件：（1）體的外形應(yīng)為塊狀(有六個(gè)面)、楔形三棱柱(五個(gè)面)或許四周體(四個(gè)面)（2）體的對(duì)邊上一定區(qū)分相同的單元數(shù)（3）假如體是棱柱或四周體，三角形面界限上的單元區(qū)分?jǐn)?shù)一定是偶數(shù)總結(jié)：體要滿足體的面數(shù)不多于6，同時(shí)體的各個(gè)界限面要滿足對(duì)面進(jìn)行映照網(wǎng)格區(qū)分的條件。技巧：當(dāng)體有剩余的面時(shí)，也需要減少圍成體的面的個(gè)數(shù)以進(jìn)行映照網(wǎng)格的區(qū)分。能夠?qū)γ孢M(jìn)行ACCT或AADD操作，連結(jié)生成的面也要滿足進(jìn)行面映照網(wǎng)格區(qū)分所要求的條件，所以連結(jié)面的界限線（即參加連結(jié)操作的源面的所有界限線）也需要連結(jié)起來(lái)，注意先連結(jié)面，再連結(jié)線。假如參加連結(jié)的源面只有四條界限線（此四條線都是原始線），則生成連結(jié)后的連結(jié)線操作會(huì)自動(dòng)進(jìn)行。命令：ACCATGUI：Preprocessor>Meshing>Concatenate>Aeras命令：AADDGUI：Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>Aeras說(shuō)明：AADD命令要求待連結(jié)的面在一個(gè)平面內(nèi)，所以使用受限。連結(jié)Concatenate操作僅是網(wǎng)格區(qū)分的輔助工具，并不是布爾操作，對(duì)連結(jié)生成的圖元（包含線和面）不可以做任何實(shí)體建模操作（刪除圖元除外），比如不可以對(duì)連結(jié)線施加實(shí)體模型載荷，不可以參加布爾運(yùn)算、不可以拷貝、拖拉、旋轉(zhuǎn)等，也不可以再用于另一個(gè)連結(jié)操作。ACCAT連結(jié)這兩個(gè)面網(wǎng)格工具供應(yīng)了最常用的網(wǎng)格區(qū)分控制和最常用的網(wǎng)格區(qū)分操作外，還供應(yīng)了快速區(qū)分網(wǎng)格的工具M(jìn)eshTool命令，以以下圖所示，一旦打開(kāi)了它，它就保持打開(kāi)狀態(tài)直到單擊[Close]封閉它或走開(kāi)預(yù)辦理器（PREP7）為止。3.2.5快速網(wǎng)格區(qū)分－－網(wǎng)格區(qū)分工具M(jìn)eshTool網(wǎng)格區(qū)分工具供應(yīng)了以下功能：?jiǎn)卧獙傩苑峙蒘martSize控制：智能單元尺寸。局部網(wǎng)格尺寸控制網(wǎng)格生成控制（指單元形狀和網(wǎng)格區(qū)分方式）局部細(xì)化網(wǎng)格控制以上功能的詳細(xì)使用說(shuō)明略單元屬性分派智能網(wǎng)格區(qū)分控制局部網(wǎng)格尺寸控制局部細(xì)化網(wǎng)格控制網(wǎng)格生成控制分網(wǎng)對(duì)象在進(jìn)行體的網(wǎng)格區(qū)分時(shí)，還有一種特別也很有效的掃掠區(qū)分方式。對(duì)于一個(gè)已經(jīng)建好但還沒(méi)有區(qū)分網(wǎng)格的體，體掃掠操作將體的一個(gè)界限面網(wǎng)格（稱為源面）沿目標(biāo)面方向掃掠貫穿整個(gè)體，從而生成3D單元與節(jié)點(diǎn)。掃掠能夠生成的3D單元有六面體單元（源面網(wǎng)格是四邊形）、楔形單元（源面網(wǎng)格是三角形）或二者兼有（源面網(wǎng)格由四邊形、三角形混淆網(wǎng)格構(gòu)成）。掃掠網(wǎng)格區(qū)分應(yīng)具備的條件（1）確定有需要掃掠（VSWEEP）的體的個(gè)數(shù)。VSWEEP可對(duì)一個(gè)體、所有選擇的體或體某一部分進(jìn)行掃掠；（2）確定體的拓?fù)淇煞襁M(jìn)行掃掠。假如體內(nèi)有空殼、源面與目標(biāo)面不是相對(duì)面或體中有不穿過(guò)源面與目標(biāo)面的孔，都會(huì)造成掃掠失敗。所以要認(rèn)準(zhǔn)源面、目標(biāo)面3.2.6體的掃掠網(wǎng)格區(qū)分（3）已經(jīng)定義了3D單元。。以下圖所示，掃掠網(wǎng)格區(qū)分波及：源面、目標(biāo)面（決定掃掠方向）以及掃掠方向上區(qū)分的單元個(gè)數(shù)。源面掃掠方向（掃掠方向上區(qū)分10段）目標(biāo)面選項(xiàng)設(shè)置:明確掃掠方向上單元層的數(shù)目，即掃掠方向上的單元區(qū)分?jǐn)?shù)。可用以下四種方法中任意一種進(jìn)行指定：■指定單元尺寸，VSWEEP自動(dòng)計(jì)算單元的層數(shù)。這是默認(rèn)的設(shè)置方法；■用EXPORT命令指定命令：EXPORT，ESIZE，Val1，Val2GUI：Preprocessor>Meshing>Mesh>VolumeSweep>SweepOpts2.掃掠網(wǎng)格區(qū)分的操作步驟在無(wú)法掃掠達(dá)成網(wǎng)格區(qū)分的特別地點(diǎn)，用四周體網(wǎng)格填補(bǔ)進(jìn)行填補(bǔ)選擇源面和目標(biāo)面掃掠方向上的分段數(shù)掃掠網(wǎng)格區(qū)分的補(bǔ)充說(shuō)明掃描網(wǎng)格區(qū)分選項(xiàng)設(shè)置達(dá)成后，利用SWEEP命令達(dá)成掃描；變截面掃描時(shí)，只有當(dāng)截面的變化為線性變化才會(huì)獲取最好的網(wǎng)格形狀；SWEEP能夠繞零半徑軸進(jìn)行掃掠（即源面和目標(biāo)面相鄰），可是此時(shí)應(yīng)當(dāng)指定源面和目標(biāo)面，且指定的單元種類還一定支持楔形，不然掃掠可能不會(huì)成功。以以下圖所示。掃掠：GUI：Preprocessor>Meshing>Mesh>VolumeSweep>Sweep目標(biāo)面源面掃掠方向（4）特別圖形的辦理當(dāng)區(qū)分網(wǎng)格的體不具備掃掠區(qū)分的條件時(shí)，能夠?qū)⑵淦史旨t多個(gè)規(guī)則體分別進(jìn)行掃掠網(wǎng)格區(qū)分。如圖，實(shí)體中有兩個(gè)通孔，所以，將模型在適合地點(diǎn)剖分為兩個(gè)體，而后在兩個(gè)方向長(zhǎng)進(jìn)行掃掠網(wǎng)格區(qū)分。詳細(xì)操作過(guò)程以下：

定義體單元，如Solid95單元

用工作平面切分體成兩部分

設(shè)置掃掠選項(xiàng)：?jiǎn)卧呴L(zhǎng)Size＝0.25

分兩次掃掠：選擇孔的兩頭面，一個(gè)為源面，一個(gè)為目標(biāo)面，均沿孔的軸向掃掠切分面能夠?qū)γ孢M(jìn)行VROTAT(旋轉(zhuǎn))、VOFFSET(偏移)、VDARG(拖拉)、VEXT(拉伸)操作生成體。假如對(duì)面區(qū)分了網(wǎng)格后再進(jìn)行這些操作，能夠在生成體的同時(shí)生成體的網(wǎng)格。將面沿某個(gè)軸旋轉(zhuǎn)生成體Command:VROTATGUI：Preprocessor|Modeling|Operate|Extrude|AboutAxis將面沿其法向偏移生成體Command:VOFFSETGUI:Preprocessor|Modeling|Operate|Extrude|Areas|AlongNormal對(duì)面沿某個(gè)路徑掃掠生成體Command:VDRAGGUI：Preprocessor|Modeling|Operate|Extrude|AlongLines在激活坐標(biāo)系下對(duì)面進(jìn)行延長(zhǎng)和縮放來(lái)生成體Command:VEXTGUI：Preprocessor|Modeling|Operate|Extrude|Areas|ByXYZOffset3.2.7對(duì)面經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)、偏移、拖拉以及拉伸生成體及網(wǎng)格若想經(jīng)過(guò)對(duì)面旋轉(zhuǎn)、偏移、拖拉、拉伸生成體及體網(wǎng)格，能夠按以下步驟操作：1)定義單元種類（包含待操作的面網(wǎng)格所需的單元種類以及馬上生成的體網(wǎng)格所需的單元種類）2)經(jīng)過(guò)EXTOPT命令(或Preprocessor|Modeling|Operate|Extrude|ElemExtOpts)為待生成的體分派單元屬性3)對(duì)待旋轉(zhuǎn)、偏移、拖拉或拉伸的面區(qū)分網(wǎng)格4)指定在旋轉(zhuǎn)、偏移、拖拉或拉伸的方向上單元區(qū)分?jǐn)?shù)(NoElemdivs)5)執(zhí)行相應(yīng)的命令，生成體及網(wǎng)格。[實(shí)例]六方孔螺釘頭用扳手的體及網(wǎng)格生成幾何參數(shù)為:截面形狀：正六邊形，截面寬:1cm，桿長(zhǎng)：7.5cm，手柄長(zhǎng)：20cm；曲折半徑：1cm從適用菜單中選擇Parameters|AngularUnits命令設(shè)置ANSYS內(nèi)部函數(shù)角度參數(shù)的單位為DegressDEG(度)；1.為成立模型時(shí)的輸入方便，設(shè)定單位制和一些參數(shù)待定義的參變量以下表HIGH=0.01正六邊形截面的高度L_SIDE=HIGH*TAN(30)正六邊形的邊長(zhǎng)L_SHANK=0.075扳手桿短端長(zhǎng)度L_HANDLE=0.2扳手桿長(zhǎng)端長(zhǎng)度BENDRAD＝0.01彎處半徑L_ELEM=0.0075單元邊長(zhǎng)NO_DIV_SIDE=2截面每邊的單元區(qū)分?jǐn)?shù)從適用菜單中選擇Parameters|ScalarParameters命令，定義參數(shù)變量，即宏參定義。在Selection文本框中輸入“high=0.01”，不論輸入時(shí)字母的大小寫(xiě)，ANSYS自動(dòng)變換成大寫(xiě)，，單擊Accept，在在數(shù)據(jù)庫(kù)中生成EXX變量。重復(fù)上述步驟，定義完好部參變量，單擊close按鈕封閉對(duì)話框2.定義單元種類在進(jìn)行有限元分析時(shí)，第一要依據(jù)分析問(wèn)題的幾何結(jié)構(gòu)，分析種類和所分析的問(wèn)題的精度要求等，選定適合分析實(shí)例的有限單元種類。本例中采用8結(jié)點(diǎn)實(shí)體單元Solid45，考慮到將要采用沿路徑拉伸的方式成立模型和有限元網(wǎng)格，還需要定義二維單元種類，本例中采用Mesh200，其中單元種類區(qū)分網(wǎng)格生成的單元和結(jié)點(diǎn)在求解時(shí)是無(wú)效的。主菜單Preprocessor|ElementType|Add/Edit/Delete命令，單擊Add按鈕，將彈出LibraryofElementTypes(單元種類庫(kù))對(duì)話框；左邊列表框中選擇NotSolved選項(xiàng)（此類單元將不予求解），在右邊的列表框中選擇MeshFacet200選項(xiàng)，此單元種類可模擬ANSYS供應(yīng)的大多半二維或許三維實(shí)體單元，單擊Apply按鈕，增加MESH200單元；而后左選Solid選項(xiàng)，右選Brick8node45選項(xiàng)，選擇8結(jié)點(diǎn)六面體單元，即SOLID45。因?yàn)镸ESH200能夠兼容ANSYS幾乎所有的單元種類，所以需要對(duì)其進(jìn)行設(shè)定，使其形狀為二維4結(jié)點(diǎn)單元。選擇Type1Mesh200項(xiàng)，而后單擊按鈕。Options…，彈出MESH200elementtypeoptions設(shè)定對(duì)話框，在Elementshapeand#ofnode(單元形狀和結(jié)點(diǎn))下拉列表框中選擇QUAD4－NODE選項(xiàng)，即單元形狀為4結(jié)點(diǎn)4邊形。3.成立扳手模型本例采用沿路徑拖拉的方式成立實(shí)體模型和有限元網(wǎng)格，所以第一成立扳手的截面，而后作出扳手的一條路徑線，將截面沿此路徑線拖拉生成扳手實(shí)體模型和網(wǎng)格。扳手截面為正六邊形，能夠采用自頂向下的思想，利用ANSYS供應(yīng)的面元直接生成：Preprocessor|Modeling|Create|Areas|Polygon|BySideLength,設(shè)定邊數(shù)＝6，邊長(zhǎng)＝L_SIDE，則生成正六邊形以及6個(gè)重點(diǎn)點(diǎn)。創(chuàng)立截面拖拉路徑上的重點(diǎn)點(diǎn)選擇Preprocessor|Modeling|Create|Keypoints|InActiveCS命令，在激活坐標(biāo)系分別創(chuàng)立以下點(diǎn)7(0,0,0),8(0,0,-L_SHANK),9(0,L_HANDLE,-L_SHANK)，并從適用菜單中選擇Plot|Muti_plots命令顯示所有圖元，且經(jīng)過(guò)適用菜單中PlotCtrls|PanRoomRotate對(duì)話框改變視角及大小；創(chuàng)立拖拉路徑線從適用菜單中選擇PlotCtrls|Numbering命令，打開(kāi)點(diǎn)編號(hào)和線編號(hào)顯示控制開(kāi)關(guān)，經(jīng)過(guò)成立直線命令，挨次拾?。ɑ蛑苯虞斎胫本€端點(diǎn)編