ANSYS网格划分(详细版).ppt

有限元及ANSYS 主讲 任继文 华东交通大学机制教研室 renjiwen MP第四章网格划分 网格划分过程网格划分控制实体模型网格划分网格划分练习常用结构单元类型网格划分基本原则 主要内容 A网格划分过程 定义单元属性单元类型定义实常数定义材料参数网格划分控制生成网格 网格划分过程 注意 在划分网格前 必须定义单元类型 最好定义好单元属性 B网格划分控制 同一实体不同的网格划分 a FreeQuadplane42 b MappedQuadplane42 网格划分工具 网格划分器选择 单元属性设置 Smartsize网格划分控制 单元尺寸控制 单元形状控制 网格划分优化 MainMenu Preprocessor Meshing MeshTool 单元属性设置 或者菜单操作 单元属性设置 在创建有限元模型的过程中 单元属性的设置一般有三种方法 分网前设置当前的缺省单元属性 即 global 的MAT TYPE和REAL 然后对该实体模型相应区域分网 依次完成所有分网 分网前将单元属性预先赋予实体模型的相应部位 然后一起分网 分网后对单元属性进行修改 注意 如果没有设置单元属性 ANSYS则自动将所有单元赋予缺省值 MAT 1 TYPE 1 和REAL 1 单元属性设置 当你在划分单元前忘记设置单元属性 划分后的单元属性MAT 1 TYPE 1 REAL 1 怎么办 在这种情况下 有两种方法可以修改单元属性 一是先清除网格 再设置好单元属性 重新划分网格 二是先设置当前的单元属性 再修改网格为当前单元属性 MainMenu Preprocessor Attributes Defines DefaultAttribs MainMenu Preprocessor Modeling Move Modify Elements ModifyAttrib 尺寸控制 缺省单元尺寸 当第一次进入ANSYS进行自由和映射网格划分时 程序自动设置为缺省单元尺寸 缺省单元尺寸以下列量为基础 最小未划分网格线的最小单元数和最大单元数每个单元的最大跨角单元最小和最大的边长缺省单元尺寸的控制可以改变 MainMenu Preprocessor Meshing SizeCntrls ManualSize Global Other 缺省尺寸改变结果 MappedQuadplane42 最小线的缺省等分数为3 最小线的等分数修改为4 Smartsize网格划分控制 在进行自由网格划分时 建议采用Smartsize控制网格的大小 在进行自动网格划分时 智能网格给网格划分器创造合理的单元形状提供一个好的选择 注意 打开智能网格并不影响映射网格的划分 映射网格仍然使用缺省尺寸 Smartsize网格划分控制 打开智能网格 尺寸级别的范围从1 精细 到10 粗糙 缺省级别为6 级别越高说明网格越粗 1 Smartsize基本控制 MainMenu Preprocessor Meshing MeshTool MainMenu Preprocessor Meshing SizeCntrls SmartSize Basic 注意 只有关闭meshtool对话框 才会出现BASIC菜单 或者 Smartsize网格划分控制 1 Smartsize基本控制 对同一模型 采用不同的智能网格级别进行网格划分时所得到的网格 Smartsize网格划分控制 1 Smartsize基本控制 不同Smartsize水平值下的网格划分结果 Smartsize网格划分控制 2 Smartsize高级控制 MainMenu Preprocessor Meshing SizeCntrls SmartSize AdvOpts 比例因子 膨胀因子 过渡因子 Smartsize网格划分控制 2 Smartsize高级控制 FAC 用于计算默认网格尺寸的比例因子 取值范围0 2 5 FAC参数控制效果 plane82FreeTriSmartsize FAC 0 5EXPAND 1TRANS 2 FAC 1EXPAND 1TRANS 2 Smartsize网格划分控制 2 Smartsize高级控制 EXPAND 网格划分膨胀因子 该值决定了面内部单元尺寸与边缘处的单元尺寸的比例关系 取值范围0 5 4 FAC参数控制效果 plane82FreeTriSmartsize FAC 0 5EXPAND 0 5TRANS 2 FAC 0 5EXPAND 2TRANS 2 Smartsize网格划分控制 2 Smartsize高级控制 TRANS 网格划分过渡因子 该值决定了从面的边界上到内部单元尺寸涨缩的速度 该值必须大于1而且最好小于4 FAC 0 5EXPAND 2TRANS 1 3 FAC参数控制效果 plane82FreeTriSmartsize FAC 0 5EXPAND 2TRANS 3 尺寸控制 由于结构形状的多样性 在许多情况下 由缺省单元尺寸或智能尺寸使产生的网格并不合适 在这些情况下 进行网格划分时必须做更多的处理 可以通过指定下述的单元尺寸来进行更多的控制 MESHTOOL对话框 对应MAP方式缺省单元尺寸 Global Areas KeyPts Lines DESIZE ESIZE AESIZE KESIZE LESIZE 低高对应FREE方式智能单元尺寸 Global Areas KeyPts Lines SMRTSIZE ESIZE AESIZE KESIZE LESIZE 低高 设置单元尺寸优先等级 尺寸控制举例 例1 如图所示半圆环 外径和内径分别为20和10 Ex1 db 1 用缺省的单元大小来划分网格 低价与高价的缺省单元大小比较 MappedQuad Plane42 缺省global 3 Plane82 缺省global 2 MainMenu Preprocessor Meshing SizeCntrls Global other 2 控制全局单元尺寸来划分网格 划分方式 Plane82MappedQuad Global 8 设置等分数 清除单元尺寸 Global 1 设置单元尺寸 3 控制面单元尺寸来划分网格 Area 2 单元尺寸 划分方式 Plane82MappedQuad 4 控制线单元尺寸来划分网格 Line 两直线 6 等分数 划分方式 Plane82MappedQuad 5 控制关键点附近单元尺寸来划分网格 Keypts 0 5 单元尺寸 划分方式 Plane82MappedQuad 单元形状控制 同一网格区域的面单元可以是三角形或者四边形 体单元可以是六面体或四面体形状 在进行网格划分之前 应该决定是使用ANSYS对于单元形状的默认设置 还是自己指定单元形状 ANSYS支持的单元形状和网格划分类型组合 单元形状控制 单元的 退化 注意 同一模型尽量不要混用两种形状 PLANE82 SOLID45 网格划分器选择 映射网格划分面的单元形状限制为四边形或三角形 体的单元限制为六面体 方块 通常有规则的形式 单元明显成行 仅适用于 规则的 面和体 如矩形和方块 两种主要的网格划分方法 自由网格划分和映射网格划分 自由网格划分无单元形状限制 网格无固定的模式 适用于复杂形状的面和体 网格划分器选择 自由网格划分 自由网格是面和体网格划分时的缺省设置 生成自由网格比较容易 导出MeshTool工具 划分方式设为自由划分 推荐使用智能网格划分进行自由网格划分 激活它并指定一个尺寸级别 存储数据库 按Mesh按钮开始划分网格 按拾取器中 PickAll 选择所有实体 推荐 网格划分器选择 映射网格划分 限制条件面必须包含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 映射网格划分包含三个步骤 保证 规则的 形状 即面有3或4条边 或体有4 5 或6个面 指定尺寸和形状控制 生成网格 网格划分器选择 映射网格划分 1 保证规则的形状在许多情况下 模型的几何形状上有多于4条边的面 有多于6个面的体 为了将它们转换成规则的形状 可能要进行如下的一项或两项操作 分割 把面 或体 切割成小的 简单的形状 连接 连接两条或多条线 或面 以减少总的边数 角点选择 选择面上的3个或4个角点暗示一个连接 网格划分器选择 映射网格划分 分割可以通过布尔减运算实现 您可以使用工作平面 一个面 或一条线作为切割工具 网格划分器选择 映射网格划分 连接操作是生成一条新线 为网格划分 它通过连接两条或多条线以减少构成面的线数 使用命令Preprocessor Meshing Concatenate Lines 然后拾取须连接的线 对面进行连接 使用命令Preprocessor Meshing Concatenate Areas 网格划分器选择 映射网格划分 可简单地通过一个面上的3个或4个角点暗示一个连接 此时 ANSYS内在地生成一个连接 在MeshTool中选择Quadshape和Mapped网格 将3 4sided变为Pickcorners 按Mesh键 拾取面 然后拾取3或4角点形成一规则的形状 网格划分器选择 映射网格划分 网格划分器选择 映射网格划分 2 指定尺寸和形状控制选择单元形状非常简单 在MeshTool中 对面的网格划分选择Quad 对体的网格划分选择Hex 点击Mapped 设置单元尺寸 网格划分器选择 映射网格划分 若指定线的分割数 切记 对边的分割数必须匹配 但只须指定一边的分割数 映射网格划分器将把分割数自动传送到它的对边 若对边均指定分割数且不一致 则取较多值 如果模型中有连接线 只能在原始 输入 线上指定分割数 而不能在合成线上指定分割数 每条初始线上指定6份分割 此线上将自动使用12份分割 合成线的对边 此线指定4份分割 此线上将自动使用4份分割 网格划分器选择 映射网格划分 3 生成映射网格只要保证了规则的形状并指定了合适的份数 生成网格将非常简单 只须按MeshTool中的Mesh键 然后按拾取器中的 PickAll 或选择需要的实体即可 映射网格划分举例 待进行网格划分的五边形面 对五边形进行映射网格划分时的提示 Ex2 db 映射网格划分举例 进行线连接 五边形面映射网格划分结果 L6 映射网格划分举例 映射网格划分举例 选取关键点 选择角点映射网格划分 通过角点选择进行映射网格划分 映射网格划分举例 改变网格 如果你觉得生成的网格不好 可以通过下面的方法改变网格 采用新的指定重新划分网格 直接重划分 使用Accept reject提示 清除网格 然后再重新划分局部细划 使用网格的Accept reject提示 MainMenu Preprocessor Meshing MesherOptions 1 单击方框 将设置改为Yes 2 单击OK 则在完成网格划分后 程序会提示你接受或者拒绝此网格 可使用户方便地放弃不想要的网格 改变网格 改变网格 细化网格 在某些特定的结点 单元 关键点或线周围进行局部网格细划 得到更多的单元 1 选择细划位置类型 即拾取的节点 单元 关键点 线 面周围或所有的单元上 2 单击Refine 改变网格 细化网格 3 拾取细划位置 然后在拾取菜单上单击OK 4 选择细划级别 从1 5为从最小到最大 5 如果想调整细划深度或控制其它的细划选项 则选择Yes 6 单击OK 4 5 6 网格细划前 网格细划后 C实体模型网格划分 MeshingYourSolidModel 实体模型网格划分 MESHTOOL对话框 主菜单 体网格划分 扫掠网格划分 扫掠网格划分是指从一个边界面 称为源面 网格扫掠贯穿整个体 将未进行网格划分的体划分成规则的网格 源面 目标面 体网格划分 扫掠网格划分举例 待扫掠网格划分的实体模型 源面4 6四面表网格 目标面 Ex3 db 体网格划分 扫掠网格划分举例 1 选择MainMenu Preprocessor Meshing MeshAttributes PickedVolumes命令 弹出图形选取对话框 在图形窗中选择生成的体 单击 ok 按钮 弹出下图所示对话框 对体进行属性设置 体网格划分 扫掠网格划分举例 2 选择MainMenu Preprocessor Meshing Mesh VolumesSweep SweepOpts命令 弹出图形选取对话框 按要求进行相关设置 体网格划分 扫掠网格划分举例 3 对源面 A6 进行预网格划分设置 假定要把源面划分为4 6的四面表网格 则分别将源面两条边界上的单元划分设置为4和6即可 选择MainMenu Preprocessor Meshing SizeCtrls ManualSize Layers PickedLines命令 弹出图形对话框 在图形视窗中选择A6面的上边线 单击ok按钮后将其单元划分数目设为6 体网格划分 扫掠网格划分举例 4 重复 3 操作 将面A6左边线的单元划分数目设为4 此时的模型如下图所示 6 4 体网格划分 扫掠网格划分举例 5 选择MainMenu Preprocessor Meshing Mesh VolumeSweep Sweep命令 弹出图形选取对话框 先选取图形视窗中的实体 单击ok按钮 再选中源面A6并单击ok按钮 接着选中目标面A5并单击ok按钮 最到得到的网格如下图所示 D网格划分练习 练习1 连杆网格划分 说明对一个二维连杆进行网格划分 拉伸这个已网格化的面 形成一个三维的网格化的体 Ex5 c rod 2d db1 按教师指定的工作目录 用 c rod 2d mesh 作为作业名 进入ANSYS 或清除ANSYS数据库 并把作业名改为 c rod 2d mesh UtilityMenu File Clear StartNew UtilityMenu File ChangeJobname 2 恢复数据库 c rod 2d db1 UtilityMenu File Resumefrom 选择 c rod 2d db1 文件名 然后选择 OK 3 进入前处理器 把单元类型设置为MESH200 设置keyopt 1 QUAD8 NODE MainMenu Preprocessor ElementType Add Edit Delete 按 Add 选择 NotSolved 和 MeshFacet200 然后选择 OK 按 Options 设置K1为 QUAD8 NODE 然后选择 OK 按 Close 注 mesh200仅用于网格划分 不用于求解 主要应用在需多步网格划分 如拉伸网格 需要由低维网格生成高维网格 4 设置单元尺寸为0 2 用四边形单元对模型进行自由网格划分 MainMenu Preprocessor MeshTool 设置大小控制为Global 按 Set 设置SIZE 0 2按 OK 按 Mesh 拾取 PickAll 5 保存划分了网格的模型 UtilityMenu File Saveas 输入文件名 c rod 2d mesh quad db 然后选择 OK 6 沿着已划分网格的面法向对该面拖拉 生成三维块体单元模型 6a 添加三维块体单元类型 MainMenu Preprocessor ElementType Add Edit Delete 按 Add 选择 StructuralSolid 和 Brick20node95 然后选择 OK 按 Close 6b 设置网格属性 MainMenu Preprocessor Meshing MeshAttributes DefaultAttribs或MainMenu Preprocessor Meshing Meshtool拾取对话框最上面的set按钮弹出对话框 选取单元类型solid95 按OK 6c 设置在拖拉方向的单元份数 然后拖拉面 MainMenu Preprocessor Modeling Operate Extrude ElemExtOpts输入VAL1 3按 OK MainMenu Preprocessor Modeling Operate Extrude Areas AlongNormal拾取2号面 然后选择 OK 设置DIST 0 5 然后选择 OK 7 将模型置于等轴图方位 UtilityMenu PlotCtrls Pan Zoom Rotate 选择 ISO 8 保存网格模型 UtilityMenu File Saveas 输入文件名 c rod 3d mesh brick db 然后选择 OK 9 用VSWEEP创建一个三维网格化的块体 9a 恢复在练习中创建的 c rod fix db 或c rod fix db1 UtilityMenu File Resumefrom 选择 ex5 c rod fix db 或 c rod fix db1 然后选择 OK 9b 进入前处理器 设定单元类型为SOLID95 MainMenu Preprocessor ElementType Add Edit Delete 按 Add 选择 StructuralSolid 和 Brick20node95 然后选择 OK 按 Close c rod fix db1 10e 用VSWEEP对体进行网格划分 MainMenu preprocessor MeshTool 设置大小控制为Global 按 Set 输入SIZE 0 15按 OK 选择 Hex 和 Sweep 保留 AutoSrc Trg 的缺省设置并激活它按 Sweep 拾取 PickAll 10f 保存网格模型 UtilityMenu File Saveas 输入文件名 c rod mesh sweep db 然后选择 OK SIZE 0 15 SIZE 0 3 练习2 轴类零件的网格划分 axis db 1 定义单元类型MainMenu Preprocessor ElementType Add Edit Delete按 Add 选择 StructuralSolid 和 Tet10node187 然后选择 OK 按 Close 2 划分网格MainMenu Preprocessor Meshing SizeCntrls ManualsSize Global Size 2 划分网格MainMenu Preprocessor Meshing Mesh Volumes Free 练习3 圆盘类零件的网格划分 gear db 1 定义单元类型MainMenu Preprocessor ElementType Add Edit Delete按 Add 选择 StructuralSolid 和 Tet10node92 然后选择 OK 按 Close 2 划分网格MainMenu Preprocessor Meshing SizeCntrls ManualsSize Global Size 2 划分网格MainMenu Preprocessor Meshing Mesh Volumes Free 练习4 bracket db 练习4 SizeLevel 6 SizeLevel 3 练习5采用映射网格划分以下形体 提示 先用工作平面把该图形分割成规则形状 3D单元 solid95 wheela db E典型结构单元类型 点单元线单元平面单元实体单元壳单元 F网格划分基本原则 网格划分原则 网格数量网格疏密单元阶次网格质量 网格数量 网格数量的多少将影响计算结果的精度和计算规模的大小 一般来讲 网格数量增加 计算精度会有所提高 但同时计算规模也会增加 所以在确定网格数量时应权衡两个因数综合考虑 网格较少时增加网格数量可以使计算精度明显提高 而计算时间不会有大的增加 当网格数量增加到一定程度后 再继续增加网格时精度提高甚微 而计算时间却有大幅度增加 在静力分析时 如果仅仅是计算结构