1、建立有限元模型,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-2,概述,本章目的是讨论单元网格属性及ANSYS中各种建立网格的方法，最后将讨论如何直接输入有限元模型。ANSYS中不用实体模型求解，而是用有限元模型求解。,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-3,网格划分是用节点、单元填充实体模型，建立有限元模型的过程。 请记住，有限元求解时需要有限元模型，而不是实体模型。实体模型不参与有限元求解。,概述,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-4,网格划分有三个步骤： 定义单元属性 指定网格控制 生成网格单元属性是网格划分前必须指定
2、的有限元模型的特性，包括： 单元类型 实常数 材料性质,单元属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-5,单元类型 单元类型是一个重要选项，它决定如下单元特性： 自由度(DOF)设置。 例如，热单元类型有一个自由度： TEMP，而一个结构单元可能有六个自由度：UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ. 单元形状 六面体，四面体，四边形，三角形等。 维数 - 2-D (只有X-Y 平面), 或 3-D。 假设的位移形函数 线性及二次函数。 ANSYS 有一个超过150种单元的单元库供用户选择，稍后将介绍如何选取单元类型，现在请看如何定义单元类型。,单元属
3、性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-6,单元种类 ANSYS 提供了许多不同种类的单元。经常采用的单元有： 线单元 壳 二维实体 三维实体,单元属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-7,线单元： 梁 单元用于模拟螺栓，薄壁管，C- 截面构件，角钢，细长薄壁构件（只考虑膜应力和弯曲应力）。 杆 单元用于模拟弹簧，螺杆，预应力螺栓和珩架。 弹簧 单元用于模拟弹簧，螺杆或细长构件，或用等效刚度替代复杂结构。,单元属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-8,壳单元： 用来模拟平面或曲面。 厚度和大小取决于实际应用，
4、一般，壳单元用于主尺寸不小于10倍厚度的结构。,单元属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-9,二维实体单元： 用于模拟实体的截面。 必须在整体直角坐标系 X-Y 平面内建立模型。 所有荷载作用在 X-Y 平面内，其响应（位移）也在 X-Y 平面内。 单元特性可能是下边的一种： 平面应力 平面应变 广义平面应变 轴对称 轴对称简谐,单元属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-10,平面应力 假设Z轴方向应力等于零。 用于Z方向尺寸远小于X、Y方向尺寸的模型。 Z方向应变不等于零。 可选择不同厚度 (Z 方向)。 用于分析诸如只受面内荷载的
5、平板，承受压力或离心力的薄板等结构。,单元属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-11,平面应变 沿Z方向应变等于零。 用于Z方向尺寸远大于X、Y方向尺寸的模型。 Z方向应力不等于零。 用于等截面细长结构，例如梁。,单元属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-12,单元属性,广义平面应变 假设变形体与标准平面应力问题相反，沿Z方向无限长。 大量给出的变形问题的结果在z方向不是足够长。 给用户一种更有效的用二维单元模拟三维变形的方法。 该选项是PLANE182 和PLANE183单元的特点。 变形体或结构是平面沿曲率不变的曲线拉伸形成的。,
6、August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-13,轴对称 假定三维模型及其荷载是由二维模型绕Y轴旋转 360生成的。 对称轴必须与整体坐标Y轴重合。 不允许有负的 X 坐标。 Y 方向是轴向，X方向是径向，Z与Z- 轴同向。 轴向位移为零，轴向应力和应变非常明显。 用于压力容器，直管道，轴等。,单元属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-14,轴对称简谐是一种 特殊情况的轴对称，其荷载不是轴对称的。 将轴对称结构上的非对称荷载分解成傅立叶级数项，单独施加每项荷载并求 解，然后组合，这种简化处理本身不具有任何假设。 用于非对称荷载，如承受扭矩的轴。,
7、单元属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-15,三维实体单元： 用于几何属性，材料属性，荷载或分析要求考虑细节，而无法采用更简单的单元进行建模的结构。 也用于从三维CAD系统转化而来的几何模型，而这些几何模型转化成二维模型或壳体会花费大量的时间和精力。,单元属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-16,单元阶次 单元阶次是指单元形函数的多项式阶次。 什么是形函数? 形函数是指给出单元内结果形态的数值函数。因为FEA的解答只是节点自由度值，需要通过形函数用节点自由度的值来描述单元内任一点的值。 形函数根据给定的单元特性给出。 每一个单元的
8、形函数反映单元真实特性的程度，直接影响求解精度，这一点将在下边说明。,单元属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-17,单元属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-18,一旦选择了单元类型，就选择了相应单元类型的形函数，所以选择单元类型之前，应查看相关单元的形函数信息。 典型的，线性单元只有角节点，而二次单元还有中间节点。,单元属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-19,线性单元 线性单元内部位移按线性变化，因此（大多数）单元内应力是不变的。 线性单元对单元扭曲变形很敏感。 如果只想得到名义上的应力时，可以采
9、用线性单元。 在应力梯度大的地方，应该划分大量的单元。,二次单元 二次单元内的位移是二次变化的，因此，单元内应力是线性变化的。 二次单元在描述曲线或曲面边界时比线性单元更精确。但对单元扭曲变形反映不明显。 如果想得到高精度的应力，应采用二次单元。 一般情况下，与线性单元相比，所用单元个数较少，自由度较少，结果较好。,单元属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-20,注意： 对壳单元，线性单元与二次单元区别不明显，常优先采用线性单元。 除了线性单元和二次单元，可采用第三种单元 P- 单元，P- 单元的位移函数从 2 阶到 8 阶变化，而且具有求解收敛控制的功能。,单元
10、属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-21,网格密度 有限单元法的基本原则是：单元数（网格密度）越多，所得的解越逼近真实值。 然而，随单元数目增加，求解时间和所需计算机资源急剧增加。 有限元分析的目标，决定下边的滑键应该如何移动。,单元属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-22,如果只对模态感兴趣（模态分析）： 通常可以忽略小的细节。 采用相对较粗的网格就可以捕捉到简单的模态。 采用均衡适度的细网格可以得到复杂模态。热分析： 小的细节通常可以忽略，但许多热分析伴随着应力分析，应力分析通常要考虑模型细节。 网格梯度通常由热梯度决定，梯度
11、大的地方网格要分细一些，梯度较小的地方，采用粗网格就足够了。,单元属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-23,定义单元类型: Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete Add添加新单元类型 选择想要的类型 (比如 SOLID92) 并按 OK Options 指定附加单元选项。 或使用 ET 命令： et,1,solid92,单元属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-24,注意： 设置想要分析学科的选项 (Main Menu Preferences) ，这样将只显示所选学科的单元类型。 应在分
12、析学科的选择阶段尽早决定单元类型，因为GUI方式中菜单的过滤依赖于当前自由度设置。例如，如果选择结构单元类型，则热荷载选项成为灰色，或根本不出现。,单元属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-25,实常数和截面特性 实常数用于描述那些用单元几何形状不能完全确定的几何参数。例如： 梁单元是由连接两个节点的线定义的，这只定义了梁长度，要指明梁的横截面属性，如面积，惯性矩就要用实常数。 壳单元是由四边形和三角形来定义的，这只定义了壳的表面，要指明壳的厚度，必须用实常数。 多数三维实常数单元不需要实常数，因为单元几何模型已经由节点完全确定了。,单元属性,August 201
13、0,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-26,定义实常数: Main Menu Preprocessor Real Constants Add增加一种新的实常数设置。 如果定义了多个单元类型，首先选择实常数的单元类型。 然后输入实常数值。 或用 R 系列命令 不同的单元类型需要不同的实常数，而有些单元类型不需要实常数。可以通过在线帮助查看单元手册。,单元属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-27,定义截面特性: Main Menu Preprocessor Sections 能够导入截面 能够建立梁，壳和 Pretension 截面。 或者使用SECxxx 系列
14、命令。 定义单元类型需要不同的截面特性，详细内容见单元参考手册.,单元属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-28,材料特性 每一分析都需要输入一些材料特性：结构单元所需的杨氏模量，热单元所需的热传导系数KXX等。 定义材料的两种方法，请参看第 8 章。,单元属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-29,许多 FEA 模型有多种单元属性。例如，下图所示的筒仓有两种单元类型，三种实常数和两种材料。,材料1 = 混凝土 材料 2 = 钢,实常数 1 = 3/8” 厚度 实常数 2 = 梁单元特性 实常数 3 = 1/8” 厚度,类型 1 =
15、壳单元 类型 2 = 梁单元,多种单元属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-30,模型中有多种单元类型，实常数和材料，必须确保给每个单元指定合适的特性，有以下三种途径： 在网格划分前给实体模型指定特性。 在网格划分前总体设置MAT, TYPE, 和REAL。 在网格划分后修改单元属性。 如果没有指定属性，ANSYS 将MAT=1, TYPE=1, 及 REAL=1 作为模型中所有单元的缺省设置。注意，采用当前激活的TYPE, REAL, 和 MAT 进行网格操作。 经验：在同一部分，将单元类型编号、实常数编号、材料编号以及截面编号设置相同的数字。,多种单元属性,A
16、ugust 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-31,为实体模型指定属性 1. 定义全部所需的单元类型，材料和实常数。 2. 然后使用网格工具的“单元属性”菜单选项 (Main Menu Preprocessor MeshTool)： 选择实体类型后按 SET 按钮。 拾取要指定属性的实体。 在后续对话框中设置合适的属性。或选择需要的实体，用 VATT, AATT, LATT, 或 KATT 命令。 3. 划分实体网格时，属性将自动转换到单元上。,多种单元属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-32,使用总体设置 1. 定义全部单元类型，材料，实常数。
17、2. 然后用网格工具的“Element Attributes”菜单(Main Menu Preprocessor MeshTool): 选择 Global然后按 SET 按钮。 在“Meshing Attributes” 对话框中激活需要的属性组合，这些被称为激活的 TYPE, REAL, 和 MAT 设置。或使用 TYPE, REAL, 和 MAT 命令。 3. 仅对上述设置属性的实体划分网格。,多种单元属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-33,修改单元属性 1. 定义所有需要的单元类型，材料和实常数。 2. 激活需要的 TYPE, REAL, 及 MAT 设
18、置的组合： Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Attributes Default Attribs 或使用 TYPE, REAL, 和 MAT 命令 3. 只修改使用上述设置的单元的属性： 使用 EMODIF,PICK 或选择 Main Menu Preprocessor Modeling Move/Modify Elements Modify Attrib 拾取需要的单元。 4. 在后续对话框中将属性设置为 “All to current”。,多种单元属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-34,请记住以下几点： 可以激活属性
19、编号，校核单元属性： Utility Menu PlotCtrls Numbering 或使用 /PNUM,attr,ON, 可以是 TYPE, MAT, 或 REAL,在实体模型上直接指定属性，不再按缺省属性。 在实体模型上指定属性，可以避免在网格划分操作中重新设置属性。由于ANSYS的网格划分，在一次性对实体进行网格划分时更为有效，因而这种方法更优越。 清除实体网格上的网格不会清除指定的单元属性。,多种单元属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-35,演示： 恢复 ribgeom.db。 列出已定义好的单元类型，实常数和材料。 激活 MeshTool，选择面属性
20、，按 Set 按钮。 拾取一个面，显示面属性对话框，按OK。（仅有一种属性，这只是举例说明一般过程。）,多种单元属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-36,参考习题附录: W7A. 筒仓,多种单元属性,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-37,ANSYS 提供了多种控制网格密度的工具，既可以总体控制也可以局部控制： 总体控制 智能网格划分 总体单元尺寸 缺省尺寸 局部控制 关键点控制 线尺寸 面尺寸,控制网格密度,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-38,智能网格划分 通过指定所有线上的份数决定单元尺寸，可以考虑
21、线的曲率，孔的逼近程度和其他特征，以及单元阶次。 智能网格的缺省设置是关闭，在自由网格划分时，建议采用智能网格划分，它对映射网格没有影响（自由网格与映射网格将在后面讨论）。,控制网格密度,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-39,使用智能网格划分： 激活 MeshTool(Main Menu Preprocessor Meshing MeshTool),打开智能网格划分，设置所要的等级。 或使用 SMRT,level 单元尺寸等级从1 (精细) 到10 (粗糙)。 缺省等级 6。 然后对所有实体（或所有面）一次性划分网格。,控制网格密度,August 2010,通用有
22、限元程序ANSYS及应用,L1-40,使用 SmartSize 不同等级分别进行四面体网格划分的例子，如图所示。 高级的 SmartSize 控制，如网格扩展和过度系数用 SMRT 命令 或Main Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls SmartSize Adv Opts 可以用 MeshTool或smrt,off命令关闭智能网格。,控制网格密度,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-41,总体单元尺寸 允许为整个模型指定最大单元边长（或每条线的份数）： ESIZE,SIZE 或 Main Menu Preprocessor Me
23、shing MeshTool; then select “Size Controls”, “Global” ,and Set 或 Main Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls ManualSize Global Size,可单独使用或与智能网格划分联合使用。 单独用 ESIZE (关闭SmartSizing ) ，将采用相同的单元尺寸对体（或面）进行网格划分。 在智能网格划分打开时，ESIZE 充当引导，但为适应线的曲率或几何近似，指定的尺寸可能无效。,控制网格密度,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-42,缺省尺寸 如果不指定
24、任何控制，ANSYS 将用缺省尺寸，它将根据单元阶次指定线的最小和最大份数，高宽比等。 用于映射网格划分，在智能网格划分关闭时也可以使用。 可以用 DESIZE 或 Main Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls ManualSize Global Other,控制网格密度,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-43,关键点尺寸 在关键点处控制单元尺寸： Main Menu Preprocessor Meshing MeshTool; then select “Size Controls, “Keypt”, and Set 或使用K
25、ESIZEc命令 或 Main Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls ManualSize Keypoints为了更好的控制网格，不同关键点可以用不同的KESIZEs。 对应力集中区域非常有用。 智能网格划分时，为适应线的曲率或几何近似，指定的尺寸可能无效。,控制网格密度,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-44,线尺寸 在线上控制尺寸： Main Menu Preprocessor Meshing MeshTool; then select “Size Controls”, “Lines”, and Set 或使用 LESIZE
26、 命令 或Main Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls ManualSize Lines不同的线可以有不同的 LESIZE。 指定尺寸可以是“hard” 或 “soft”。 “Hard” 即使在智能网格划分打开时也将被网格划分采用。 “Soft” 在智能网格划分打开时可能无效。 可以指定边长比例 最后一个分割和第一个分割的比率，使网格数偏向中间或一边。,Yes for “soft” No for “hard”,控制网格密度,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-45,面尺寸 在面的内部控制单元尺寸： Main Menu Prepr
27、ocessor Meshing MeshTool; then select “Size Controls”, “Areas”, and Set 或使用 AESIZE 命令 或 Main Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls ManualSize Areas不同的面可以有不同的 AESIZE。 边界线仅在未指定 LESIZE 或 KESIZE 且临近处无更小的面时，采用指定尺寸。 智能网格划分打开时，为适应线的曲率或几何近似，指定的尺寸可能无效。,控制网格密度,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-46,用命令控制网格,缺省情况下,
28、ANSYS按照实体编号递增的顺序划分面或体。 MOPT 命令中的AORDER 域指示 ANSYS按递增的尺寸顺序划分面或体。 Main Menu Preprocessor Meshing Mesher Opts , 或 MOPT,AORDER,ON (缺省是 OFF) 在智能网格划分不能得到理想网格情况下,使用 MOPT, AORDER,on 命令会在体划分的关键面上生成较好的网格。 该选项在智能网格划分打开时无效。,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-47,生成网格 ，这是网格划分的最后一步。 先存储数据库。 然后在MeshTool工具中按 Mesh按钮。 在拾取器
29、上按下Pick All I表示拾取全部实体,生成网格,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-48,演示： 恢复 ribgeom.db。 用 SMRT,6划分网格 (并非很好的网格)。 用 SMRT,3 重新划分网格(好的网格)。 将 ESIZE 设为 0.2 后重新划分网格，由于智能网格划分考虑了ESIZE，即使 SMRT 设为 3，网格也变得很粗糙，届时，注意单元尺寸并不相同 (因为 SMRT为打开状态)。 关闭 SMRT 重新划分网格。单元尺寸现在完全相同。,生成网格,用SMRT,3 or ESIZE,0.1.生成的网格较好,August 2010,通用有限元程序A
30、NSYS及应用,L1-49,如果划分的网格不满意，可以通过以下步骤重新划分网格： 1. 清除网格。 Clear操作是mesh的逆操作: 该操作删除节点和单元 在MeshTool上按 Clear 按钮或用命令 CLEAR, ACLEAR, 等。(如果使用 MeshTool，可以跳过这一步：程序在执行第三步时，提示是否清除网格）。 2. 指定新的或不同的网格控制。 3. 重新划分网格。,改变网格,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-50,另一个网格划分选项，是在指定的区域细化网格。 对所有面单元和四面体单元有效。 最简单的方法是使用 MeshTool 先存储数据库。 选择
31、要细化的区域 节点，单元，关键点，线或面 按 Refine 按钮。 拾取要细化的实体 (如果选择 “All Elems”则不需要此操作)。 最后选择细化的尺寸级别，级别 1最细。,改变网格,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-51,演示： 继续上一个演示 (ribgeom 已采用 ESIZE = 0.2划分网格) 选择在线上细化，按 Refine按钮 拾取顶部线，选择缺省值 “minimal refinement”,改变网格,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-52,有两种主要的网格划分方法：自由网格划分和映射网格划分。 自由网格 无单元形状
32、限制。 网格不遵循任何模式。 适用于复杂模式的面和体。 映射网格 面单元限制为四边形，体单元限制为六面体 (方块)。 通常有规则的形状，单元明显成行。 仅适用于规则的面和体，如矩形和方块。,映射网格划分,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-53,自由网格 易于生成，不用将复杂形状的体分解为规则形状的体。 体单元包含四面体单元，致使单元数量较多。 仅高阶（10-节点) 四面体单元较好，因此自由度数目可能很多。,映射网格 通常包含较少的单元数量。 低阶单元也可能得到满意的结果，因此自由度数目较少。 面和体必须形状规则，划分网格必须满足一定的规则。 尤其对形状复杂的体，映射
33、网格很难实现。,映射网格划分,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-54,生成自由网格 自由网格是面和体划分的缺省设置。 生成自由网格比较容易： 导出 MeshTool ，将划分方式设置为自由划分。 推荐用智能网格激活后指定一个尺寸级别进行自由网格划分，存储数据库。 然后按 Mesh 按钮划分网格。 按拾取框中的 Pick All I选择所有实体（推荐使用）。 或使用命令 VMESH,ALL 或 AMESH,ALL,映射网格划分,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-55,生成映射网格 由于面和体必须满足一定的要求，生成映射网格不如生成自由网格容
34、易。 面必须包含 3 或 4 条线（三角形或四边形）。 体必须包含 4 、5 或 6 个面（四面体，三棱柱或六面体）。 对边的单元分割必须匹配。 对三角形或四面体单元分割数必须为偶数。,映射网格划分,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-56,对四边形或六面体，允许采用不等的分割数，如下边的例子所示，但分割数必须满足一定的关系式（见下页）。,映射网格划分,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-57,映射网格划分,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-58,因此，映射网格划分包含以下步骤： 保证规则的形状，即面有 3 或 4
35、 条边，体有 4、5 或 6 个面。 指定形状和尺寸控制。 生成网格。,映射网格划分,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-59,保证规则的形状 在许多情况下，模型的几何形状有多于 4 条边的面，有多于 6 个面的体，为了把它们转换成规则的形状，可以作如下操作： 把面（或体）切割成小的简单的形状。 连接两条或多条线（或面）以减少总的边数。,映射网格划分,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-60,切割可以通过布尔运算实现。 可以用工作平面，面或线作为切割工具。 有时生成一条新的线或面，比移动或旋转工作平面的方向容易的多。,映射网格划分,Augus
36、t 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-61,连接建立一条新线，就是通过连接两条或多条线以减少构成面的线数。 使用 LCCAT 命令或 Main Menu Preprocessor Meshing Concatenate Lines,然后拾取线。 连接面使用 ACCAT 命令或 Main Menu Preprocessor Meshing Concatenate Areas,连接这两条线使得面 由四条线围成,映射网格划分,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-62,通过在面上简单地指定三个或四个角点也可以暗示一个连接，此时， ANSYS内部生成连接。 在Me
37、shTool 上选择 Quad shape 和 Map 。 将 3/4 sided 变成 Pick corners。 按 Mesh 按钮，拾取面，然后拾取 3 或 4 个角点形成一个规则的形状,映射网格划分,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-63,连接时注意： 它仅仅是一个网格划分操作，因而应该是所有实体建模之后网格划分之前的最后一步，因为连接操作得到的实体不能在后续的实体建模操作中使用。 可以删除产生的线或面取消连接。 连接面（为在体上划分映射网格）通常比较复杂，因为也应该连接一些线。只有在对相邻的两个四边形面作连接时，其中的线会自动连接。 线和面切向连接时请考虑
38、 add (布尔) 操作。,映射网格划分,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-64,指定尺寸和形状控制 这是映射网格划分三个步骤中的第二步。 选择单元形状非常简单，在 MeshTool 中，面网格划分选择 Quad ，体网格划分选择 Hex ，然后点击 Map。 通常采用的尺寸控制和级别如下： 线尺寸 LESIZE 级别较高。 若指定总体单元尺寸，将用于未给定尺寸的线。 缺省单元尺寸 DESIZE ，仅在未指定 ESIZE 时用于未给定尺寸的线。 智能网格划分无效。,映射网格划分,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-65,如果指定线分割数，切
39、记： 对边分割数必须匹配，只需指定一边的分割数，映射网格划分自动把分割数传送到对边。 如果模型中有连接线，只能在原始（输入）线上指定分割数，不能在合成线上指定分割数。,在原始线上指定 6 份分割。此线自动按12份分割（合成线的对边）。其他两条线是几份分割？（后面的演示会回答这个问题）,映射网格划分,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-66,生成映射网格 只要保证规则形状并指定了合适的份数，生成网格将非常简单，只需按MeshTool 中的 Mesh 按钮，然后按拾取器中的 Pick All 或选择所需的实体即可。,映射网格划分,August 2010,通用有限元程序AN
40、SYS及应用,L1-67,问题：为了划分映射网格，如何切割这个模型？答案：这样做不值得!,映射网格划分,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-68,演示： 恢复 ribfull.db。 导出 MeshTool 将顶部和右边线分为 6 份。 利用 “Pick corners.”划分映射网格，注意左边和底边只各划分为 2 份（由 DESIZE决定)。 现在指定 ESIZE,4 (每条边 4 等分），重新划分网格。 最后，清除线分割，按 ESIZE,0.1 (尺寸)，重新划分网格,映射网格划分,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-69,对体划分网格，
41、至今已有两种选择： 自由网格划分，完全生成四面体网格，这很容易实现，但在某些情况下并不令人满意。 映射网格划分，完全生成六面体网格，这一方法令人满意，但通常很难实现。 过渡单元 提供了第三种选择，它集“两家之长”，将四面体和六面体网格很好的结合起来，并保持网格的完整性。,过渡单元,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-70,这个选择是在六面体和四面体单元之间的过度区，生成金字塔形单元。 必须有六面体网格，（至少在交界面上有四边形网格）。 先生成四面体单元，然后通过组合重新组织过渡区的四面体单元形成金字塔形单元。 仅适用于既支持金字塔形又支持四面体形状的单元类型。 结构单
42、元 SOLID95, 186, VISCO89 热单元 SOLID90 多物理场单元 SOLID62, 117, 122,SOLID95,即使在过渡区结果也会很好。向二次四面体过渡，单元表面都是协调的。,过渡单元,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-71,过渡网格对二次到二次和线性到二次的过渡都是有用的。,六面体网格,过渡层,四面体网格,二次到二次,线性到二次,过渡单元,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-72,包括四个步骤 1. 建立六面体网格。 从规则形状划分映射网格开始（或对交界面划分四边形网格）。 对于应力分析，既可采用8-节点块体单
43、元，(SOLID45 或 SOLID185) ，又可用 20-节点块体单元 (SOLID95 或 SOLID186)。,过渡单元,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-73,2. 激活既支持金字塔形又支持四面体的单元类型。 这些块体单元通常可退化为金字塔形或四面体单元，请查看在线帮助的单元手册，看哪些单元类型有效。 例如: 结构单元 SOLID95, 186, VISCO89 热单元 SOLID90 多物理场单元 SOLID62, 117, 122,过渡单元,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-74,3. 生成四面体单元。 首先激活自由网格划分
44、。 然后对要生成四面体单元的体划分网格。在分界面上会自动生成金字塔形单元。,过渡单元,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-75,4. 将退化四面体单元转换成真实的 10-节点四面体单元。 转换由退化单元组成的四面体网格 例如从20-节点块体单元导出10-节点四面体单元。 退化单元不如真实的10-节点四面体单元如 SOLID920有效，10-节点四面体单元求解占用较小的内存，所写文件较小。 将退化的四面体单元转换成真实的四面体单元： Main Menu Preprocessor Meshing Modify Mesh Change Tets 或使用 TCHG 命令。,过
45、渡单元,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-76,演示： 恢复 hextet.db。 用 Element Type Add/Edit/Delete 显示单元类型。有两种单元类型：SOLID45 & 95 。 进入 MeshTool 设置 ESIZE,1 (尺寸)。 对规则体进行网格划分。 设置单元类型为 2, 激活四面体网格划分。 对其余体划分自由网格。 转换退化的四面体单元如 SOLID92。 显示单元列表，现在有三种单元类型。 选择第 2 种单元 (SOLID95 金字塔形) ，画单元。,过渡单元,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-77
46、,把一个面拖拉成一个体时，可以连同面上网格一起拖拉得到网格化的体，称为网格拖拉。 优点；易于生成块体单元（六面体）或块体单元与棱柱体单元组合的单元。 必要条件：体的形状必须允许拖拉。,Extrude,网格拖拉,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-78,过程 1.定义两种单元类型 一种面单元一种体单元 面单元：选择 MESH200 二次单元，MESH200 是一种只用来划分网格（不求解），没有与之相关的自由度或材料特性的单元。 体单元：应与 MESH200 单元匹配，例如，若选择的 MESH200 单元有中间节点，那三维实体单元也应该有中间节点。 用ET 命令或Main
47、 Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete,网格拖拉,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-79,2.用 MESH200 单元对要拖拉的面划分网格。 使用需要的映射划分或自由划分的网格密度。 Main Menu Preprocessor Meshing MeshTool Preprocessor MeshTool,3. 选定单元拖拉的选项。 执行EXTOPT 命令或 Main Menu Preprocessor Modeling Operate Extrude Elem Ext Opts 典型选项是： 激活类型属性 (
48、应为三维实体)。 拖拉方向单元份数（即厚度方向的单元数）必须大于零；否则只拖拉面不拖拉网格。,网格拖拉,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-80,4. 拖拉面。 若有连接线先删除，如果存在连接，ANSYS 不允许进行拖拉操作。 Main Menu Preprocessor Meshing Concatenate Del Concats Lines 然后利用任一种方式拖拉面。,网格拖拉,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-81,演示： 恢复 ribgeom.db。 进入单元类型对话框删除 PLANE82 单元，用 MESH200 4-节点单元代
49、替它。 添加第二类单元 SOLID45 。 进入 MeshTool 设置 ESIZE,0.1。 选择四面体自由网格划分对面划分网格。 设置拖拉选项： TYPE=2，单元份数 = 4。 旋转视角为 ISO。 沿法向拖拉面，移动量 = 0.4。 保存数据库到 ribvol.db文件。,网格拖拉,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-82,扫掠网格划分是另一种体网格划分方式，它是通过扫掠面上的网格对体划分网格的过程。 与网格拖拉相似，只是在这种情况下，体必须是存在的 (如，输入的几何体）。,扫掠网格,August 2010,通用有限元程序ANSYS及应用,L1-83,优点： 易于生成块体单元、棱柱体单元组合的体网格。 对体进行四面体网格划分时，选项不是“可扫掠的”，则自动生成过渡的金字塔形网格。 必要条件: 体在扫描方向的拓扑结构必须一致。例如 ：穿孔的穿孔的块体（即使孔是锥形的）。 源面和目标面必须是单个面，而不允许是连接面,
