Ansys基础培训-网格划分-MeshTool

1、Ansys基础培训-网格划分-MeshTool 网格密度网格密度 有限单元法的根本原那么是：单元数网有限单元法的根本原那么是：单元数网格密度越多，所得的解越逼近真实值。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。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有限元分析的目标，决定下边的滑键应该如何移动。何移动。 ANSYS 提供了多种控制网格密度的工具，既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：可以总体控制也可以局部控制： 总体控制总体控制 智能网格划分智能网格划分 总体单元尺

2、寸总体单元尺寸 缺省尺寸缺省尺寸 局部控制局部控制 关键点控制关键点控制 线尺寸线尺寸 面尺寸面尺寸智能网格划分智能网格划分通过指定所有线上的份数决定单元尺寸，可以考通过指定所有线上的份数决定单元尺寸，可以考虑线的曲率，孔的逼近程度和其他特征，以及虑线的曲率，孔的逼近程度和其他特征，以及单元阶次。单元阶次。智能网格的缺省设置是关闭，在自由网格划分时，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。响自由网格与映射网格将在后面讨论。 使用使用 SmartSize 不同等级不同等级分别进行

3、四面体网格划分分别进行四面体网格划分的例子，如下图。的例子，如下图。 高级的高级的 SmartSize 控制，控制，如网格扩展和过度系数用如网格扩展和过度系数用 SMRT 命令命令 或或Main Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls SmartSize Adv Opts 可以用可以用 MeshTool或或smrt,off命令关闭智能网格命令关闭智能网格总体单元尺寸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：允许为整个模型指定最大单元边长或每条线的份数：ESIZE,SIZE或或 Main Menu Preprocessor Meshing Me

4、shTool; then select “Size Controls, “Global ,and Set或或 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。可单独使用或与智能网格划分联合使用。单独用单独用 ESIZE (关闭关闭SmartSizing ) ，将，将采用相同的单元尺寸对体或面进行采用相同的单元尺寸对体或面进行网格划分。网格划分。在智能网格划分翻开时，在智能网格划分翻开时，ESIZE 充当引导，充当引导，但为适应线的曲率或几何近似，指定的尺但为适应线的曲率或几何近

5、似，指定的尺寸可能无效。寸可能无效。缺省尺寸缺省尺寸 如果不指定任何控制，如果不指定任何控制，ANSYS 将用缺省尺寸，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，高它将根据单元阶次指定线的最小和最大份数，高宽比等确定。宽比等确定。 可以用可以用 DESIZE 或或Main Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls ManualSize Global Other关键点尺寸关键点尺寸在关键点处控制单元尺寸：在关键点处控制单元尺寸：Main Menu Preprocessor Meshing MeshTool; then select “Size Con

6、trols, “Keypt, and Set或使用或使用KESIZEc命令命令或或 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。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。无效。线尺寸线尺寸在线上控制尺寸：在线上控制尺寸：Main Menu Preprocessor Meshing MeshTo

7、ol; then select “Size Controls, “Lines, and Set或使用或使用 LESIZE 命令命令或或Main Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls ManualSize Lines不同的线可以有不同的不同的线可以有不同的 LESIZE。指定尺寸可以是指定尺寸可以是“hard 或或 “soft。“Hard 即使在智能网格划分翻开时也将被即使在智能网格划分翻开时也将被网格划分采用。网格划分采用。“Soft 在智能网格划分翻开时可能无效。在智能网格划分翻开时可能无效。可以指定边长比例可以指定边长比例 最后一个分割和第一个分割的最

8、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。比率，使网格数偏向中间或一边。Yes for “softNo for “hard面尺寸面尺寸在面的内部控制单元尺寸：在面的内部控制单元尺寸：Main Menu Preprocessor Meshing MeshTool; then select “Size Controls, “Areas, and Set或使用或使用 AESIZE 命令命令或或 Main Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls ManualSize Areas不同的面可以有不同的不同的面可以有不同的 AESIZE。边界线仅在未指定边界线

9、仅在未指定 LESIZE 或或 KESIZE时，采用指定时，采用指定尺寸。尺寸。智能网格划分翻开时，为适应线的曲率或几何近智能网格划分翻开时，为适应线的曲率或几何近似，指定的尺寸可能无效。似，指定的尺寸可能无效。 网格工具网格工具MeshTool 分配单元属性分配单元属性 网格密度控制网格密度控制 生成和改变网格生成和改变网格 网格划分方式网格划分方式 自由网格、映射网格，自由网格、映射网格，扫掠网格扫掠网格 网格拖拉网格拖拉 过渡单元过渡单元生成网格生成网格 这是网格划分的最后一步。这是网格划分的最后一步。 先存储数据库。先存储数据库。 然后在然后在MeshTool工具中按工具中按 Mesh

10、按钮。按钮。 在拾取器上按下Pick All I表示拾取全部实体如果划分的网格不满意，可以通过以下步骤如果划分的网格不满意，可以通过以下步骤重新划分网格：重新划分网格：1.去除网格。去除网格。Clear操作是操作是mesh的逆操作的逆操作: 该操作删除节点和单该操作删除节点和单元元在在MeshTool上按上按 Clear 按钮或用命令按钮或用命令 CLEAR, ACLEAR, 等。等。(如果使用如果使用 MeshTool，可以跳过这一步：，可以跳过这一步：程序在执行第三步时，提示是否去除网格。程序在执行第三步时，提示是否去除网格。2.指定新的或不同的网格控制。指定新的或不同的网格控制。3.重新

11、划分网格。重新划分网格。 另一个网格划分选项，是另一个网格划分选项，是在指定的区域细化网格。在指定的区域细化网格。 对所有面单元和四面体单对所有面单元和四面体单元有效。元有效。 最简单的方法是使用最简单的方法是使用 MeshTool 先存储数据库。先存储数据库。 选择要细化的区域选择要细化的区域 节节点，单元，关键点，线或点，单元，关键点，线或面面 按按 Refine 按钮。按钮。 拾取要细化的实体拾取要细化的实体 (如果如果选择选择 “All Elems那么那么不需要此操作不需要此操作)。 最后选择细化的尺寸级别，最后选择细化的尺寸级别，级别级别 1最细。最细。演示：演示：恢复恢复 ribg

12、eom.db。用用 SMRT,6划分网格划分网格 (并非很好的网格并非很好的网格)。用用 SMRT,3 重新划分网格重新划分网格(好的网格好的网格)。将将 ESIZE 设为设为 0.2 后重新划分网格，由于智能网格划分考虑了后重新划分网格，由于智能网格划分考虑了ESIZE，即使，即使 SMRT 设设为为 3，网格也变得很粗糙，届时，注意单元尺寸并不相同，网格也变得很粗糙，届时，注意单元尺寸并不相同 (因为因为 SMRT为翻开状态为翻开状态)。关闭关闭 SMRT 重新划分网格。单元尺寸现在完全相同。重新划分网格。单元尺寸现在完全相同。用用SMRT,3 or ESIZE,0.1.生成的网格较好生成

13、的网格较好演示：演示：继续上一个演示继续上一个演示 (ribgeom 已采用已采用 ESIZE = 0.2划分网格划分网格)选择在线上细化，按选择在线上细化，按 Refine按钮按钮拾取顶部线，选择缺省值拾取顶部线，选择缺省值 “minimal refinement 网格工具网格工具MeshTool 分配单元属性分配单元属性 网格密度控制网格密度控制 生成和改变网格生成和改变网格 网格划分方式网格划分方式 自由网格、映射网格，自由网格、映射网格，扫掠网格扫掠网格 网格拖拉网格拖拉 过渡单元过渡单元有三种主要的网格划分方法：有三种主要的网格划分方法：自由网格自由网格无单元形状限制。无单元形状限制

14、。网格不遵循任何模式。网格不遵循任何模式。适用于复杂模式的面和体。适用于复杂模式的面和体。映射网格映射网格面单元限制为四边形，体单元限制为面单元限制为四边形，体单元限制为六面体六面体 (方块方块)。通常有规那么的形状，单元明显成行。通常有规那么的形状，单元明显成行。仅适用于规那么的面和体，如矩形和仅适用于规那么的面和体，如矩形和方块。方块。扫掠网格扫掠网格体在扫描方向的拓扑结构必须一致。体在扫描方向的拓扑结构必须一致。例如例如 ：穿孔的块体：穿孔的块体源面和目标面必须是单个面，而不允源面和目标面必须是单个面，而不允许是连接面许是连接面自由网格自由网格易于生成，不用将复杂形状的体分解为规那么易于

15、生成，不用将复杂形状的体分解为规那么形状的体。形状的体。体单元包含四面体单元，致使单元数量较多。体单元包含四面体单元，致使单元数量较多。仅高阶仅高阶10-节点节点) 四面体单元较好，因此四面体单元较好，因此自由度数目可能很多。自由度数目可能很多。 映射网格映射网格通常包含较少的单元数量。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，因此低阶单元也可能得到满意的结果，因此自由度数目较少。自由度数目较少。面和体必须形状规那么，划分网格必须面和体必须形状规那么，划分网格必须满足一定的规那么。满足一定的规那么。尤其对形状复杂的体，映射网格很难实现。尤其对形状复杂的体，映射网格很难实现。扫掠网格

16、扫掠网格易于生成块体单元、棱柱体单元组合易于生成块体单元、棱柱体单元组合的体网格。的体网格。对体进行四面体网格划分时，选项不是对体进行四面体网格划分时，选项不是“可扫可扫掠的，那么自动生成过渡的金字塔形网掠的，那么自动生成过渡的金字塔形网格。格。对几何形状要求较高，对非拉伸体和非旋转体对几何形状要求较高，对非拉伸体和非旋转体不能用扫掠网格划分不能用扫掠网格划分 生成自由网格生成自由网格 自由网格是面和体划分的缺省自由网格是面和体划分的缺省设置。设置。 生成自由网格比较容易：生成自由网格比较容易： 导出导出 MeshTool ，将划分方式，将划分方式设置为自由划分。设置为自由划分。 推荐用智能网

17、格激活后指定一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，个尺寸级别进行自由网格划分，存储数据库。存储数据库。 然后按然后按 Mesh 按钮划分网格。按钮划分网格。 按拾取框中的按拾取框中的 Pick All I选择选择所有实体推荐使用。所有实体推荐使用。 或使用命令或使用命令 VMESH,ALL 或或 AMESH,ALL生成映射网格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易。网格容易。面必须包含面必须包含 3 或或 4 条线三角形或四边形。条线三角形或四边形。体必须包含体必须包含 4 、5 或或

18、6 个面四面体，三棱柱或六面体。个面四面体，三棱柱或六面体。对边的单元分割必须匹配。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。对三角形或四面体单元分割数必须为偶数。对四边形或六面体，允许采用不等的分割数，如下边的例对四边形或六面体，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。子所示，但分割数必须满足一定的关系式见下页。 因此，映射网格划分包含以下步骤：因此，映射网格划分包含以下步骤： 保证规那么的形状，即面有保证规那么的形状，即面有 3 或或 4 条边，体有条边，体有 4、5 或或 6 个面。个面。 指定形状和尺寸控制。指定形状和尺寸控制。

19、生成网格。生成网格。 保证规那么的形状保证规那么的形状 在许多情况下，模型的几何形状有多于在许多情况下，模型的几何形状有多于 4 条边条边的面，有多于的面，有多于 6 个面的体，为了把它们转换成个面的体，为了把它们转换成规那么的形状，可以作如下操作：规那么的形状，可以作如下操作： 把面或体切割成小的简单的形状。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。连接两条或多条线或面以减少总的边数。 切割可以通过布尔运算实现。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。连接建立一条新线，就是通过连接

20、两条或多条线以减少构成面连接建立一条新线，就是通过连接两条或多条线以减少构成面的线数。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 通过在面上简单地指定三个或四个角点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，也可以暗示一个连接，此时， ANSYS内内部生成连接。部生成连接。 在在MeshTool 上选择上选择 Quad

21、 shape 和和 Map 。 将将 3/4 sided 变成变成 Pick corners。 按按 Mesh 按钮，拾取面，然后拾取按钮，拾取面，然后拾取 3 或或 4 个角点形成一个规那么的形状个角点形成一个规那么的形状 连接时注意：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。的实体不能在后续的实体建模操作中使用。 连接面为在体上划分映射网格：在对相邻的两个连接面为在体上划分映射网格：在对相邻的两个四

22、边形面作连接时，其中的线会自动连接。四边形面作连接时，其中的线会自动连接。形状控制形状控制选择单元形状非常简单，在选择单元形状非常简单，在 MeshTool 中，中，面网格划分选择面网格划分选择 Quad ，体网格划分选择，体网格划分选择 Hex ，然后点击，然后点击 Map。如果指定线分割数，切记：如果指定线分割数，切记：对边分割数必须匹配，只需指定一边的分割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数，映射网格划分自动把分割数传送到对边。边。如果模型中有连接线，只能在原始输入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线上指定分割数

23、，不能在合成线上指定分割数。割数。Meshing Areas: Meshing Volumes: 生成映射网格生成映射网格只要保证规那么形状并指定了适宜的份数，生成网格将非常简只要保证规那么形状并指定了适宜的份数，生成网格将非常简单，只需按单，只需按MeshTool 中的中的 Mesh 按钮，然后按拾取器中的按钮，然后按拾取器中的 Pick All 或选择所需的实体即可。或选择所需的实体即可。问题：为了划分映射网格，如何切问题：为了划分映射网格，如何切割这个模型？割这个模型？答案：这样做不值得答案：这样做不值得!演示：演示：恢复恢复 ribfull.db。导出导出 MeshTool 将顶部和右

24、边线分为将顶部和右边线分为 6 份。份。利用利用 “Pick corners.划分映射网格，注意左边和底边只各划分为划分映射网格，注意左边和底边只各划分为 2 份由份由 DESIZE决定决定)。现在指定现在指定 ESIZE,4 (每条边每条边 4 等分，重新划分网格。等分，重新划分网格。最后，去除线分割，按最后，去除线分割，按 ESIZE,0.1 (尺寸尺寸)，重新划分网格，重新划分网格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。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，体必须是存在的与网格

25、拖拉相似，只是在这种情况下，体必须是存在的 (如，如，输入的几何体。输入的几何体。 优点：优点： 易于生成块体单元、棱柱体单易于生成块体单元、棱柱体单元组合的体网格。元组合的体网格。 对体进行四面体网格划分时，对体进行四面体网格划分时，选项不是选项不是“可扫掠的，那么可扫掠的，那么自动生成过渡的金字塔形网格。自动生成过渡的金字塔形网格。 必要条件必要条件: 体在扫描方向的拓扑结构必须体在扫描方向的拓扑结构必须一致。一致。 例如例如 ：穿孔的穿孔的块体：穿孔的穿孔的块体即使孔是锥形的。即使孔是锥形的。Source surface(1 area)Target surface(1 area)Vali

26、d for sweep meshingNot valid for sweep meshing过程过程定义并激活一个三维六面体实体单元类型，定义并激活一个三维六面体实体单元类型，如结构单元如结构单元 SOLID45 或或 SOLID95。进入进入 MeshTool 选择选择 Hex/Wedge 和和 Sweep。选择如何识别源面和目标面：选择如何识别源面和目标面：“Auto Source/Target 意味着意味着 ANSYS 将将由体拓扑法自动选择。由体拓扑法自动选择。“Pick Source/Target 意思是要选择它们。意思是要选择它们。按按 SWEEP 按钮按拾取器提示完成操作。按钮按

27、拾取器提示完成操作。 (或使用或使用 VSWEEP 命令。命令。)四面体网格选项四面体网格选项 在不能采用扫掠划分的体中生成在不能采用扫掠划分的体中生成四面体网格是一个非常有用的扫四面体网格是一个非常有用的扫掠选项。掠选项。 使用此选项：使用此选项： 确信单元类型支持退化的金字塔形确信单元类型支持退化的金字塔形和四面体单元如：和四面体单元如： 结构单元结构单元 SOLID95, 186, VISCO89 热单元热单元 SOLID90 多物理场单元多物理场单元 SOLID62, 117, 122 选择选择 Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Volume Sw

28、eep Sweep Opts 并激活并激活tet-mesh 选项选项. (或使用命令或使用命令 EXTOPT,VSWE.)注意注意对一个复杂形体进行映射网格划分，需要做屡次对一个复杂形体进行映射网格划分，需要做屡次切割，连接一些面或线，假设采用扫掠划分只切割，连接一些面或线，假设采用扫掠划分只需做几次切割不需要做连接操作。需做几次切割不需要做连接操作。 可以用标准的网格控制确定源面的网格，一般不可以用标准的网格控制确定源面的网格，一般不提倡用智能网格划分，因为它是用于自由网格提倡用智能网格划分，因为它是用于自由网格的。的。演示：演示：恢复恢复 ribvol.db。去除所有面或体上的网格，画出体

29、。去除所有面或体上的网格，画出体。进入进入 MeshTool 激活扫掠网格。激活扫掠网格。扫掠划分体网格。扫掠划分体网格。 把一个面拖拉成一个体时，可以连同面上网格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。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。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。必要条件：体的形状必须允许拖拉。Extrude过程过程1.定义两种单元类型定义两种单元类型 一种面单一种面单元一种体单元元一种体单元面单元：选择面单元：选择 M

30、ESH200 二次单二次单元，元，MESH200 是一种只用来是一种只用来划分网格不求解，没有与划分网格不求解，没有与之相关的自由度或材料特性的之相关的自由度或材料特性的单元。单元。体单元：应与体单元：应与 MESH200 单元匹单元匹配，例如，假设选择的配，例如，假设选择的 MESH200 单元有中间节点，单元有中间节点，那三维实体单元也应该有中间那三维实体单元也应该有中间节点。节点。用用ET 命令或命令或Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete2.用用 MESH200 单元对要拖拉的面划分网格。单元对要拖拉的面划分网格。 使用需

31、要的映射划分或自由划分的网格密度。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 MeshTool3. 选定单元拖拉的选项。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 (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；否那么只拖拉面不拖拉网格。4. 拖拉面。拖拉面。假设有连接线先删除，如果存在连接，假设有连接线先删除，如果存在

32、连接，ANSYS 不允许进行拖拉操作。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。然后利用任一种方式拖拉面。演示：演示：恢复恢复 ribgeom.db。进入单元类型对话框删除进入单元类型对话框删除 PLANE82 单元，用单元，用 MESH200 4-节点单元代替它。节点单元代替它。添加第二类单元添加第二类单元 SOLID45 。进入进入 MeshTool 设置设置 ESIZE,0.1。选择四面体自由网格划分对面划分网格。选择四面体自由网格划分对面划分网格。设置拖拉选项：设

33、置拖拉选项： TYPE=2，单元份数单元份数 = 4。旋转视角为旋转视角为 ISO。沿法向拖拉面，移动量沿法向拖拉面，移动量 = 0.4。保存数据库到保存数据库到 ribvol.db文件。文件。 对体划分网格的两种选择：对体划分网格的两种选择： 自由网格划分，完全生成四面体网格，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这很容易实现，但在某些情况下并不令人满意。人满意。 映射网格划分，完全生成六面体网格，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。这一方法令人满意，但通常很难实现。 过渡单元过渡单元 提供了第三种选择，它集提供了第三种选择，它集

34、“两两家之长，将四面体和六面体网格很好家之长，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。的结合起来，并保持网格的完整性。 这个选择是在六面体和四面体单元之间的过度区，生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。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必须有六面体网格，至少在交界面上有四边形网格。格。 先生成四面体单元，然后通过组合重新组织过渡区的先生成四面体单元，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。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仅适用于既支持金字塔形又支持四面体形状的单元类型。型。 结构单元结构单元 SOLID95, 186, VISCO