第5章划分网格(4版)

1、第5章 划分网格第1节 基本知识几何实体模型并不参与有限元分析，所有施加在有限元边界上的载荷或约束，必须最终传递到有限元模型上(节点和单元)进行求解。因此，在完成实体建模之后，要进行有限元分析，需对模型进行网格划分将实体模型转化为能够直接计算的网格，生成节点和单元。一、有限元网格概述1网格类型 总的来说，ANSYS的网格划分有两种：自由划分网格（Free meshing）和映射网格划分（Mapped meshing）。自由划分网格主要用于划分边界形状不规则的区域，它所生成的网格相互之间是呈不规则的排列的。常常对于复杂形状的边界选择自由划分网格。自由网格对于单元形状没有限制，也没有特别的应用模式

2、。缺点是分析精度往往不够高。与自由划分网格相比较，映射网格划分对于单元形状有限制，并要符合一定的网格模式。映射面网格只包含四边形或三角形单元，映射体网格只包含六面体单元。映射网格的特点是具有规则的形状，单元明显地成行排列，如图5-1所示。图5-1 自由网格和映射网格一般来说映射网格往往比自由划分网格得到的结果要更加精确，而且在求解时对CPU和内存的需求也相对要低些。如果用户希望用映射网格划分模型，创建模型的几何结构必须由一系列规则的体或面组成，这样才能应用于映射网格划分。因此，如果确定选择映射网格，需要从建立几何模型开始就对模型进行比较详尽的规划，以使生成的模型满足生成映射网格的规则要求。AN

3、SYS支持的单元形状与网格类型见表5-1。表5-1 ANSYS支持的单元形状与网格类型单元形状是否可以自由网格划分是否可以映射网格划分既可以自由划分又可以映射划分三角形是是是四边形是是是四面体是否否六面体否是否2划分网格的过程在ANSYS程序当中，有限元的网格是由程序自己来完成的，用户所要做的就是通过给出一些参数和命令来对程序实行“宏观调控”。网格划分过程的3个步骤如下： 定义单元属性。定义单元属性的操作主要包括定义单元类型、定义实常数和定义材料参数等。 定义网格划分控制。ANSYS程序提供了大量的网格生成控制，用户可以根据模型的形状和单元特点选用。 生成网格。其中第步的设置有时是不需要的，因

4、为默认网格控制对许多模型都是适用的。可定义单元属性对于网格划分来说是必不可少的，它不仅影响到网格划分，而且对求解的精度也有很大影响。二、定义单元属性在生成节点和单元网格之前，必须定义合适的单元属性。1定义单元类型在有限元分析过程中，对于不同的问题，需要应用不同特性的单元，单元选择不当，直接影响到计算能否进行和结果的精度。ANSYS的单元库中提供了200多种单元类型，每个单元都有唯一的编号，如LINK1、PLANE2、BEAM3和SOLID45等，几乎能解决大部分常见问题。下面用GUI的方式介绍定义单元类型的常用操作步骤。（1）选择Main Menu > Preprocessor >

5、 Element Type > Add/Edit/Delete命令，弹出如图5-2所示的Element Type对话框。（初次定义时，列表框中显示“NONE DEFINED”，表示没有任何单元被定义。）图5-2 定义单元类型路径、添加单元类型对话框(2)单击Add按钮，弹出Library of Element Types对话框，如图5-3所示。可以看到，列表框中列出了单元库中的所有单元类型。左侧列表框中显示的是单元的分类，右侧列表框为单元的特性和编号，选择单元时应该先明确自己要定义的单元类型，如LINK、PLANE、BEAM和SOLID等，然后从右边列表框中选择合适的单元。(3)在左侧列

6、表框中选择Solid,则右侧列表框中将显示所有的Solid单元，如Brick 8node 45即为Solid45单元。选中此单元，并在Element type reference number文本框中输入参考号，默认为“1”，单击OK按钮即可，如图5-3所示。(4)此时，单击Apply按钮，可继续添加别的单元类型，同时Element type reference number文本框中的数值将自动变为“2”。用户可以模仿前面介绍的方法，定义一个BEAM3单元，单击OK按钮后，返回单元类型对话框，如图5-4所示。图5-3 单元类型库对话框(5)如想删除单元类型，在图5-4所示的对话框中选中单元，单

7、击Delete按钮即可。对于不同的单元有不同的选项设置。例如前面定义的BEAM3单元，在图5-4所示的对话框中，选中BEAM3，单击Options按钮，将弹出如图5-5所示的BEAM3 element type Options对话框。BEAM3单元只有三个选项，分别为K6、K9和K10，选项设置不再详述。 图5-4 已定义的单元类型 图5-5 确定单元参数可以选择Utility Menu>List>Properties>Element Types命令，列表显示所有定义的单元设置，如图5-6所示。图5-6 单元选项2定义实常数详见第四章。3定义材料属性详见第四章。三、 网格划分

8、控制网格划分控制能建立对实体模型划分网格所需要的各种参数，如单元形状、中间节点位置、单元大小等。此步骤是整个分析中最重要的因素之一，因为此阶段的设置将决定生成的模型在分析时是否能够满足准确性和经济性的要求。设置单元属性SmartSize网格划分控制单元尺寸控制指定单元形状指定网格划分类型局部细化网格控制图5-7 网格划分工具本节结合网格工具介绍网格控制。1ANSYS网格划分工具（Mesh Tool）ANSYS网格划分工具如图5-7所示，（GUI路径：Main Menu> Preprocessor>Meshing> Mesh Tool）提供了最常用的网格划分控制和网格划分操作的

9、便捷途径。其功能主要包括： 设置单元属性，为单元属性分配选项。 SmartSizing控制，SmartSize网格划分控制； 单元尺寸控制； 指定单元形状； 指定网格划分类型，自由或映射。 局部细化网格控制。2设置单元属性在Element Attributes下拉列表框中可以选择Global、Volumes、Areas、Lines或Keypoint 选项进行属性设置。比如选择Global，单击Set按钮，将弹出如图5-8所示的Meshing Attributes对话框，可在该对话框中设置对应的单元类型、材料属性、实常数、坐标系及单元截面（如果定义了BEAM单元或SHELL单元，才会有单元截面项

10、）。图5-8 设置单元属性对话框3Smart Size网格划分控制SmartSizing智能网格划分功能，是ANSYS提供的强大的自动网格划分工具，使用Smart Size在很多情况下更有利于在网格生成过程中生成形状合理的单元。ANSYS中有两种SmartSizing控制：基本控制和高级控制。4单元尺寸控制图5-9所示为网格划分工具提供的单元尺寸控制选项，可以对面、线、层和关键点的单元大小进行设置，还可以对全局单元尺寸进行设置。5指定单元形状同一个网格区域的面单元可以是三角形或四边形，体单元可以是六面体或四面体形状。因此在进行网格划分之前，应确定是使用ANSYS默认设置的单元形状，还是指定单元

11、形状。用网格划分工具指定单元形状的操作如下：(1) 选择Main MenuPreprocessorMeshingMesh Tool命令，打开如图5-7所示的Mesh Tool对话框。(2) 在Mesh下拉列表框中选择需要划分的对象类型。当选择面网格划分时，在Shape选项组中选择Quad（四边形）或Tri（三角形）选项；当选择体网格划分时，可选择Tet(四面体)或Hex（六面体）选项，如图5-10所示。图5-9 单元尺寸控制选项 图5-10 单元形状控制选项单元形状设置操作也以在Mesher Options(网格划分器选项)对话框中进行，操作如下：(1) 选择Main MenuPreproce

12、ssorMeshingMesher Opts命令，打开Mesher Options对话框。(2) 在Mesher Options对话框中有Triangle Mesher（三角形网格划分器）、Quad Mesher(四边形网格划分器)和Tri Mesher（四面体网格划分器）等。6指定网格划分类型在进行一般的网格控制之前，应该考虑好使用自由网格划分(Free)还是映射网格划分（Mapped)。自由网格划分操作，对实体模型无任何特殊要求，即使是不规则，也可以进行网格划分。对面进行网格划分，自由网格可以由三角形或者四边形单元组成，也可由两者混合组成，当面边界上总的单元划分数目为偶数时，面的自由网格划

13、分将全部生成四边形网格，当单元划分数目为奇数时将可能生成三角形网格。而体的自由网格通常只能包含四面体单元。映射网格划分要求面或者体有规则的形状，即必须满足一定的准则。同时SmartSizing不支持映射网格划分。面映射网格包括全部是四边形单元或者全部是三角形单元。面接受映射网格划分，必须满足以下条件： 该面必须是三条边或四条边。 如果是四条边，对边必须划分为相同数目的单元，或者是划分一过渡型网格。 如果是三条边，则各边设置的单元划分数必须为偶数且相等，否则ANSYS软件会自动决定单元划分数。 网格划分必须设置为映射网格。如果一个面多余四条边，则不能直接用映射网格划分，但可以使某些线相连接，使总

14、线数减小到4条之后再用映射网格划分。具体方法将在后面介绍。体映射网格全部为六面体单元，体接受映射网格划分，必须满足以下条件： 体的外形应为块状（有6个面）、楔形或三棱柱（5个面）、四面体（4个面）。 对边上必须划分相同的单元数，或分割符合过渡网格形式适合六面体网格划分。 如果是棱柱或四面体，三角形面边界上的单元划分数必须是偶数。即体要满足体的面数不多于6，同时体的各个边界面要满足对面进行映射网格划分的条件。图5-11所示为体映射网格划分示例。a)六面体 b)五面体 c) 四面体对边必须划分相等的份数棱柱边上必须划分相等的份数面内边上必须划分相等的份数所有对边必须划分相等的份数图5-11 体映射

15、网格划分示例7局部细化网格控制细化局部网格的过程实际上是将原有的单元进行了剖分。网格细划是在网格划分工具Mesh Tool的局部细化网格控制Refine at下拉列表框中完成，如图5-12所示。在Refine at下拉列表框中可以选择Nodes(节点)、Elements(单元)、Keypoints(关键点)、Lines(线)、Areas(面)和All Elems(所有单元)，以确定局部细化网格的部位。图5-12 局部细化网格控制选项第2节 划分网格实例12D问题ANSYS单元库中的PLANE单元和SHELL单元都可以用来对面进行网格划分。图5-13 六边形薄平板几何模型一、自由网格划分问题如图

16、5-13所示六边形薄平板，厚度为1 mm，边长为10 mm，试对平板进行网格划分。解题过程1. 生成几何模型 运行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Polygon>Hexagon命令， 弹出图5-14所示Hexagonal Area拾取框，完成拾取框设置后，单击拾取框中的OK按钮，生成如图5-15所示的几何模型。图5-14 等边六角形拾取框图 图5-15 生成等边六角形 2. 定义单元类型 选择Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/D

17、elete命令，出现Element Types对话框，单击Add按钮，出现如图5-3 所示的Library of Element Types对话框。在Library of Element Types复选框中选择Structural Solid，Quad 4node42，单击OK按钮，关闭该对话框。在Element Types对话框文本中显示已定义的单元类型，如图5-16所示。单击Element Types对话框上的Close按钮，关闭该对话框。图5-16已定义的单元类型 图5-17选择网格划分水平值 图5-18 单元形状选择3. 划分网格运行Main Menu>Preprocessor&

18、gt;Meshing>MeshTool命令，出现MeshTool菜单，选择Smart Size选项，选择适合的网格划分水平值，如图5-17所示。单元形状选择Quad选项，划分方式选择Free选项，如图5-18所示。单击Mesh按钮，弹出Mesh Areas拾取框，如图5-19所示。选择面1，单击OK按钮完成网格划分，结果如图5-20 a) 所示。a) PLANE42单元 b) PLANE2单元图5-19 Mesh Areas拾取框 图5-20 自由网格方式划分结果图5-20 b) 所示为单元类型选择Structural Solid，Triangle 6node 2，即PLANE 2单元，

19、网格划分水平值为6，单元形状选择Tri选项，划分方式选择Free选项得到的网格划分结果。以上操作也可通过GUI完成：Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Areas>Free 。二、映射网格划分对于2-D平面结构，映射网格要求必须为四边形和三角形结构，如果实体模型结构复杂，则必须将其拆分成若干个四边形或三角形的组合结构，分别对其进行网格划分，但必须注意拆分时线与线夹角不要太小或太大，如图5-21所示。也可执行LCCAT（连接线）命令，将多条相邻的线（面）连接成一条线（面），满足四边形或三角形的要求如图5-22所示。映射面网格也可以

20、是四边形或三角形单元。图5-21 2-D平面结构拆分举例使用LCCAT命令连接这两条线对边划分数目相同的单元图5-22 连接线进行网格划分下面仍以六边形面为例，介绍映射网格的划分方法。解题过程生成几何模型与定义单元类型的过程同自由网格划分。不在详述。下面介绍映射网格划分的不同方法。1. 结构拆分映射网格划分运行主菜单Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Straight Line命令，出现Create Straight Line拾取框，选择关键点1和4，如图5-23 a)所示，单击OK按钮，生成分割线L7。运行M

21、odeling>Operate>Booleans>Divide>Area By Line命令，出现Divide Area By Line拾取框，如图5-23 b) 所示。选择面1，单击OK按钮，再选择线7，单击OK按钮，完成对面的分割，结果如图5-23 c) 所示，拆分为两个四边形面。a) 选择关键点 b) 选择分割面 c) 图形实体拆分结果图5-23 面的分割示例运行Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool命令，出现MeshTool菜单，单元形状选择Quad选项，划分方式选择Mapped选项，单击Mesh按钮，弹

22、出Mesh Areas拾取框，选择面2和面3（即两个四边形面），单击OK按钮，完成网格划分，结果如图5-24 a) 所示。图5-24 b) 所示为采用PLANE 2单元对面进行网格划分的结果。a) PLANE 42单元 b) PLANE 2单元图5-24 结构拆分映射网格划分结果2. By corners映射网格划分By corners命令用于根据指定的面积角点生成一个2-D映射网格。运行主菜单Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>-Areas>-Mapped>By corners命令，出现Map Mesh Area by

23、corn拾取框，如图5-25 a) 所示。用鼠标选中需要产生映射网格的面，如图5-25b) 所示。单击OK按钮或Apply按钮，出现第二个拾取框，用鼠标在所选择面上选中3或4个角点，角点的选定不分先后，再单击OK按钮，则在所选中的面上将根据指定的角点产生映射网格。选择不同的3或4个角点时，所得到的结果，如图5-25 c)、d)、e)所示。说明：使用这个命令时，一次只能选择一个面进行操作。b) 将要划分网格的平面 c) 选择1、2、3、4角点划分a) 对话框 d) 选择1、3、4、5角点划分 e) 选择1、3、5角点划分图5-25 面通过角点进行映射网格的示例3. 3 or 4 sided映射网

24、格划分 3 or 4 sided命令用于在面内生成具有3或4条边的单元和节点。采用该命令之前，所选择的面必须满足映射网格划分的条件。否则执行该命令后会出现警告信息，映射网格划分失败。对于边数大于4的2-D结构，可执行Concatenate-line（连接线）命令，将多条相邻的线连接成一条线，总边数减少到四条，以满足划分映射网格的条件。该命令所连接的线仅用于网格的划分，不能用于其他任何的目的。下面用Concatenate对图5-15所示六边形面进行映射网格划分。首先运行Main Menu>Preprocessor> Meshing>-Concatenate>line命令，

25、弹出Concatenate line拾取框，用鼠标选取三条相邻的线，如将编号为“L1”、“L2”、“L3”的线段生成一条连接线段。然后，运行Main Menu>Preprocessor> Meshing> Mesh>-Areas>-Mapped>3 or 4 sided，弹出Mesh Areas拾取框，用鼠标选中要映射划分网格的面，单击OK按钮完成网格划分。图5-26 a) 和b) 所示为分别采用四边形单元和三角形单元进行网格划分的结果。a) PLANE42的划分结果 b) PLANE2的划分结果图5-26 3 or 4 sided映射网格方式划分结果第3节

26、 划分网格实例23D问题ANSYS单元库中的SOLID单元可以用来对体进行网格划分。R10R2010图5-27 空心半圆柱体问题如图5-27所示空心半圆柱体，其厚度为10 mm，外径为R20 mm，内径为R10 mm，试对该圆柱体进行网格划分。一、自由网格划分解题过程1. 生成几何模型 运行Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Cylinder>Partial Cylinder命令， 弹出Partial Cylinder拾取框，完成拾取框设置后单击拾取框中的OK按钮，生成如图5-28所示的几何模型。图5

27、-28 空心半圆柱体建模示例2. 定义单元类型 选择SOLID92单元（10节点四面体单元）。3. 划分网格运行Main Menu>Preprocessor>Meshing>Size Cntrls> SmartSize> Basic命令，在Size Level列表框中选择4，单击OK按钮。在Meshing菜单下选择Mesh>Volumes>Free命令，弹出Mesh Volumes拾取框，选择欲要划分的体，单击OK按钮完成网格划分，如图5-29所示。图5-29 半圆柱体自由网格划分结果二、映射网格划分解题过程1. 生成几何模型同自由网格划分。2. 定义

28、单元类型 选择SOLID 45单元（8节点六面体单元）。3. 划分网格图5-28为六面体，满足映射网格划分要求，可直接进行网格划分。运行主菜单Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Volumes>Mapped>4 to 6 sided命令，弹出Mesh Volumes拾取框，选择欲要划分的体，单击OK按钮完成网格划分，结果如图5-30所示。图5-30 半圆柱体映射网格划分结果对体进行映射网格划分，体的面数多于6时，需要对面进行连接（ACCAT）。如图5-31所示为五棱拄，有7个面，需将两个面进行连接，以满足不多于6个面的要求

29、。连接生成的面也要满足进行映射网格划分所要求的条件，因此连接面的边界线（即参与连接操作的源面的所有边界线）也需要连接起来，必须采用先连接面，再连接线的顺序进行操作。如果参与连接的两个面都是由4条线组成（此4条线都是原始线，无连接线），则连线操作会自动进行，如图5-31所示。连接的面仅用于网格的划分，不能用于其他任何的目的。连接面的方法如下： 命令：ACCAT。GUI：Main Menu>Preprocessor>Meshing>-Concatenate>Areas。 Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Area

30、s>Mapped>-Concatenate。连接面由于参与连接操作的面都为4条边，边界线自动地被连接，否则要手工进行线连接操作图5-31 体映射网格划分面连接示例三、对体扫掠生成网格利用体扫掠，可将体的一个面网格（称为源面）扫掠贯穿整个体而生成体单元。如果源网格由三角形网格组成，体将生成四面体单元；如果面网格由四边形网格组成，体将生成六面体单元；如果面由三角形和四边形单元共同组成，体将由四面体和六面体单元共同填充。图5-32所示为扫掠网格划分示意图。目标面源面扫掠方向图5-32 扫掠网格划分示意图解题过程1. 生成几何模型以图5-28所示模型为例，建模过程略。2. 定义单元类型 选

31、择SOLID45单元（8节点六面体单元）。3. 划分网格 运行主菜单Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh Attributes>Picked Volumes命令，弹出Volume Attributes图形拾取框，选择欲要划分单元的体，单击OK按钮，弹出如图5-33所示对话框，对体进行属性设置。图5-33 对体进行属性设置对话框 选择Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Volume Sweep> Sweep Opts命令，弹出如图5-34所示对话框。该对话框中的选项含义如下

32、： Clear area elements after sweeping项，选择是否在扫掠网格划分后将面单元清除。 Tet mesh in nonsweepable volumes项，选择是否在不可进行扫掠网格划分的体中以四面体单元网格填充。 Auto select source and target areas项，选择是否让系统自动选择源面和目标面。在默认情况下复选框是选中的。若选择，则系统允许一次选定多个体进行扫掠。要进行源面的预网格划分，应取消此选项，但一次只能选定一个体进行扫掠。取消后，下面两个文本框才可用。其中，Number of divisions in sweep directi

33、on为设置扫掠方向上的单元划分数量。Spacing ratio in sweep direction为设置扫掠方向上的步长比率。图5-34 扫掠网格划分设置对话框选择Clear area elements after sweeping，在Number of divisions in sweep direction文本框中输入扫掠方向上的单元划分数量“16”，并单击OK按钮。 对源面（A6）进行预网格划分设置。假定把源面划分为3×6的四边形网格，即将源面的两条边上的单元划分设置为3和6，如图5-35所示。选择Main Menu>Preprocessor>Meshing>

34、;Size Cntrls>ManualSize>Lines>Picked Lines命令，将弹出图形选取对话框，在图形视窗中选择A6面的上边线，单击OK按钮，在弹出的对话框中的No. of element divisions文本框中输入6，单击Apply按钮后将其单元数目划分为6。接着在图形视窗中选择A6面的左边线，单击OK按钮，在弹出的对话框中的No. of element divisions文本框中输入3，单击OK按钮后将其单元数目划分为3。 选择Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Volume Sweep>

35、; Sweep命令，弹出图形选取对话框，先选中图形视窗中的实体，单击OK按钮，再选中源面A6并单击OK按钮，最后选中目标面A5并单击OK按钮。得到的网格如图5-36所示。3等分6等分图5-35 定义源面划分设置 图5-36 扫掠网格划分结果说明： VSWEEP可对一个体、所有选择的体或体的某一部分进行扫掠。 易于生成带有块体单元(六面体)或块体单元和棱柱体单元组合的体网格。 对体进行四面体网格划分时,选项设置是 “不可扫掠的.” 自动生成过渡金字塔网格。 体在扫掠方向的拓扑结构必须一致。下列情况之一成立，则体不能进行扫掠：体包含多于一个壳（即体内包含有内腔）；源面与目标面不是相对的面；体中有一

36、个不穿过源面和目标面的孔。值得注意的是，即使满足了这些要求，仍可能会出现由于体的形状而引起扫掠操作生成形状较差的单元甚至会导致扫掠失败。当对体扫掠失败时，可以试着将体切开，使切开后的各部分体满足扫掠条件，重新执行扫掠操作。 确保已定义了合适的二维或三维单元类型。例如，如果对源面进行预网格划分，并想扫掠生成二次（有中节点）的六面体的单元，应当先用二次二维单元对源面划分网格，再对体扫掠生成二次六面体单元网格。这就要求分别定义二次二维单元和二次六面体单元类型。 源面和目标面必须是单个面，而不允许是连接面。如图5-37所示。a) 扫掠划分有效 b) 不能做扫掠划分目标面(1个面)源面(1个面)图5-3

37、7 源面和目标面必须是单个面四、对面拖拉操作生成体及网格可以对面进行VROTAT（旋转）、VOFFST(偏移)、VDARG(拖拉)和VEXT（拉伸）操作生成体，如果对面划分了网格后在进行这些操作，还可能在生成体的同时生成体的网格。下面以沿面积的法线方向通过偏移生成体及网格为例，介绍对面拖拉操作生成体及网格的步骤。解题过程1. 定义单元类型定义两种单元类型：面单元和体单元。体单元应与面单元类型匹配，例如, 若面单元有中间节点, 那么3-D 实体单元也应有中间节点。本例中选择PLANE 82单元和SOLID 186单元。命令：ET。GUI： Preprocessor > Element Ty

38、pe > Add/Edit/Delete。2. 生成面几何模型 运行主菜单Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>Partial Annulus，弹出Part Annular Circ Area对话框，完成如图5-38所示的设置，单击OK按钮，得到如图5-38所示的部分圆环面。以文件名为“byh.db”存储已定义数据。 图5-38 生成部分圆环区域对话框示例3. 划分面网格用面单元划分需拖拉的面，可以采用映射网格划分或自由网格划分。运行主菜单Main Menu>Preprocesso

39、r>Meshing>MeshTool，出现MeshTool菜单，单击Element Attributes设置中的Set按钮，选择PLANE 82单元。单击Size Controls设置中的Lines对应的Set按钮，依次将圆环的周长方向分为16份，将半径方向分为4份。面单元划分结果如图5-39所示。图5-39 面网格划分的结果4. Elem Ext Opts 单元拖拉设置GUI：Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Elem Ext Opts。弹出Element Extrusion Option

40、s对话框，指定要生成的单元类型（TYPE）、材料号（MAT）、实常数（REAL）、单元坐标系（ESYS）、单元数（VAL1）、单元比率（VAL2），以及指定是否要删除面网格，单击OK按钮，完成单元的拖拉设置，如图5-40所示。指定单元类型指定材料属性实 常 数单元坐标系指定单元分割层数是否清除面网格图5-40 Element Extrusion Options对话框本例典型的选项是：单元类型（TYPE）(3-D 实体)为SOLID186，拖拉方向单元份数（即，厚度方向的单元数、分割层数）为8。分割层数必须大于零，否则不能拖拉体及网格。5. 沿面的法线生成体及网格命令：VOFFST。GUI：Ma

41、in Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Areas>Along Normal。弹出Extrude Areas by Norm对话框，在图形输出窗中选择要拖拉的面，单击OK按钮，又弹出Extrude Areas Along Normal对话框，如图5-41所示。完成对话框中设置后，单击OK按钮，完成该命令的设置。Extrude Areas Along Normal对话框中各项的含义如下：Area to be extruded项，将要偏移的面积编号，此编号由系统自动生成。Length of extrusion项

42、，设置平面沿法向移动的长度，其正向符合关键点坐标系的右手法则。Keypoint increment项，指定关键点的增量，如果为0或空，则由命令“NUMSTR”根据系统内部关键点编号的情况进行指定。图5-41 沿面积法向拖拉成体的对话框本例指定平面沿法向移动的长度为10，生成的体及网格如图5-42所示图5-42 面沿法向拖拉生成体及网格结果说明: 若有连接线，应先删除它。如果存在连接，ANSYS 将不允许进行拖拉操作。删除连接线的GUI方式为：Preprocessor > -Meshing- Concatenate > -Del Concats- Lines。 体的形状必须允许它拖拉

43、。 拖拉仅能生成带有块体单元(六面体) 或棱柱体单元或块体单元和棱柱体单元组合的体网格。第4节 划分网格实例3控制网格密度定义了单元属性，理论上就可以按ANSYS的默认网格控制来进行网格划分。但有时按默认的网格控制来划分会得到较差的网格，导致计算精度的降低甚至于不能完成计算。这时可以利用ANSYS 提供的多种控制网格密度的工具，进行网格控制，以得到满意的网格。网格控制既可以是总体控制也可以是局部控制。一、总体控制1. Smart Size Controls 智能网格控制智能网格控制通过指定所有线上的份数决定单元的尺寸，它可以考虑线的曲率，孔洞的接近程度和其它特征，以及单元阶次。智能网格控制的缺

44、省设置是关闭，在自由网格划分时建议采用智能网格划分，它对映射网格划分没有影响。（1）Smart Size的基本控制 基本控制是指用Smart Size的网格划分水平值来控制网格划分的大小，激活网格划分控制工具Mesh Tool中的“Smart Size”命令，如图5-7所示。可在其下的滚动栏中出现一个滚动条，滚动条由细（Fine）到粗（Coarse）可以在1到10之间变化，以此决定网格划分密度，“Smart Size”的默认值为6。用户还可以选择Main Menu>Preprocessor>Meshing>Size Cntrls> Smart Size>Basic

45、命令，弹出如图5-43所示的Basic Smart Size Settings对话框。在Size Level下拉列表框中从1（细）到10（粗糙）选择一个级别，单击OK按钮即可。图5-43 SmartSize基本设置以六面体为例，介绍Smart Size的基本控制的GUI方法。运行Main Menu>Preprocessor>Meshing> Mesh Tool命令，选中Smart Size选项，激活“Smart Size”命令，调节滚动栏中的滚动条修改网格划分水平值，单击Mesh按钮，弹出Mesh Volumes对话框，选择要划分的体，单击OK按钮完成网格划分。图5-44所示

46、为不同Smart Size水平值下对六面体的网格划分结果。水平值为2水平值为8水平值为6要划分网格的体图5-44 Smart Size水平值的控制效果（2）Smart Size的高级控制 当用户需要对Smart Size作特殊的网格划分设置时，可使用高级控制技术。Smart Size的高级控制给用户提供了人工控制网格质量的可能。运行Main Menu>Preprocessor>Meshing> Size Cntrls>Smart Size>Adv Opts命令，将弹出如图5-45所示的Advanced Smart Size Settings对话框。各参数设置完成后

47、单击OK按钮。 运行Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh Tool> Mesh命令，完成网格划分。Smart Size高级设置对话框的参数设置如下：FAC项，用于计算默认网格尺寸的比例因子。当没有使用类似于ESIZE的命令对对象划分网格作出特殊指定时，该值的设置直接影响到单元的大小。取值范围为0.25。图5-46所示为此参数的设置效果。EXPND项，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。取值范围为0.54。图5-47显示了此参数的设置效果。图5-45 SmartSize的高级设置FAC=0.2 FAC=

48、3图5-46 FAC参数的控制效果EXPND=0.5 EXPND =4图5-47 EXPND参数的控制效果 TRANS项，网格划分过滤因子。该值决定了从面的边界上到内部单元尺寸膨胀的速度。该值必须大于1而且最好小于4。图5-48显示了此参数的设置效果。TRANS=1.5 TRANS=4图5-48 TRANS参数的控制效果 ANGL项，对于低阶单元，该值设置了每单元边界过度中允许的最大跨越角度。其他参数如GRATIL、SMHLC等，在一般情况下接受默认即可。2. Size Controls尺寸控制网格划分工具提供了专门的单元尺寸控制选项，如图5-9所示。可以对全局单元尺寸进行设置，也可以对面、线

49、、层和关键点的单元大小进行设置。（1）Global全局单元尺寸控制 可以为整个模型指定最大的单元边长 (或每条线的份数)。网格划分的操作如下： 运行ANSYS，单击工具栏上的打开文件按钮，打开数据库文件“byh.db”。得到如图5-38所示的半圆环几何模型。选择Main Menu> Preprocessor> Meshing> MeshTool命令打开如图5-7所示的Mesh Tool对话框，并设置好单元属性。单击图5-9所示的尺寸控制选项菜单中Global右边的Set按钮，弹出如图5-49所示的Global Element Sizes对话框。网格单元尺寸设置有下列两种方式：

50、 Element edge length项，设定单元边长。 No. of element divisions项，设定边界线上的分割单元数。图5-49 全局单元尺寸设置在Element edge length文本框中输入单元大小“2”，单击OK按钮，回到Mesh Tool对话框。说明：要清除单元尺寸控制，单击Global右边的Clear按钮。定义单元形状控制为Quad，网格划分器选择Free。单击Mesh按钮，进行网格划分，得到如图5-50所示的网格。图5-50 Global控制单元尺寸网格划分（2）Areas面单元尺寸控制 对所选择的面进行单元尺寸大小设置。网格划分操作如下：单击工具条上的RE

51、SUM-DB按钮，重新打开打开数据库文件“byh.db”。选择Main Menu> Preprocessor> Meshing> Mesh Tool命令，打开如图5-7所示的Mesh Tool对话框，并设置好单元属性。单击图5-9所示的尺寸控制选项菜单中Areas右边的Set按钮，弹出一个拾取框，拾取需要进行单元尺寸设置的面积，单击拾取框上的OK按钮，弹出如图5-51所示的Element Size at Picked Areas对话框。在Element edge length文本框中输入单元大小“3”，单击OK按钮，回到Mesh Tool对话框。定义单元形状控制为Quad，网

52、格划分器选择Free。单击Mesh按钮，进行网格划分，得到如图5-52所示的网格。 图5-51 面单元尺寸设置图 5-52 面控制单元尺寸网格划分（3）Line线单元尺寸控制 对所选择的线进行单元尺寸大小设置。网格划分的操作如下：单击工具条上的RESUM-DB按钮，重新打开数据库文件“import ansys filebyh.db”。选择Main Menu> Preprocessor> Meshing> MeshTool命令打开如图5-7所示的Mesh Tool对话框，并设置好单元属性。单击图5-9所示的尺寸控制选项菜单中Lines右边的Set按钮，弹出一个拾取框，拾取圆环的

53、内外弧线，单击OK按钮，弹出如图5-53所示的Element Size on Picked Lines对话框。图5-53 线上单元尺寸设置在No. of element divisions文本框中输入线上的单元划分个数为16，其他保持不变，单击OK按钮。再次单击Lines右边的Set按钮，弹出图形拾取框，选择圆环的两条下边线，然后单击OK按钮。在弹出的Element Size on Picked Lines对话框中，设置No. of element divisions为4，单击OK按钮确认。至此，线上单元边长设置完成。结果如图5-54所示。回到MeshTool对话框，定义单元形状控制为Quad

54、，网格划分器选择Free。单击Mesh按钮，进行网格划分，得到如图5-55所示的网格。图5-54 线上单元边长设置 图5-55 线控制单元尺寸网格划分网格划分工具还可以对Layer（层）和Keypts（关键点）进行单元尺寸控制，其操作与线类似。Layer功能是对层进行单元尺寸设置，Keypts功能是设置离关键点最近单元的边长大小。Size Controls各选项对应的命令见表5-2。表5-2 Size Controls选项与命令选项GlobalAreasLineLayerKeypts命令ESIZEAESIZELESIZELESIZEKESIZE二、局部细化网格控制碰到下面两种情况时，可以考虑对局部区域进行网格细化：（1）已经将一个模型划分了网格，但想在模型的指定区域内得到更好的网格。（2）已经完成分析，同时根据结果想在感兴趣的