06有限元网格划分

网格划分January30,2001Inventory#0014433-2一、单元尺寸1.单元尺寸的缺省值2.使用智能网格3.人为调整网格控制4.比较缺省单元尺寸和智能尺寸两种尺寸定义的层次关系5.改变网格的选项二、映射网格划分6.在映射网格划分中所用的几类几何形状7.在给面进行映射网格划分时，必须满足的三个条件8.ANSYS怎样处理线的划分9.将线加起来和将线连结起来（add和Concatenate）10.全部使用四边形单元对模型进行自动网格划分11.对体进行映射网格划分时必须满足的四个条件12.将面加在一起和连结在一起（Add和Concatenate）三、网格划分选项13.四面体单元转换14.其它的网格划分概念

单元尺寸January30,2001Inventory#0014433-4网格划分工具

打开网格划分工具:MainMenu:Preprocessor>MeshTool网格划分工具是网格控制的一种快捷方式单元属性控制智能网格划分控制尺寸控制指定单元形状自由网格划分或映射网格划分执行网格划分清除网格局部细划1234567812345678January30,2001Inventory#0014433-5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：线上面的最小单元数和最大单元数每个单元的顶角最小和最大的边界长度缺省单元尺寸的控制可以改变:MainMenu:Preprocessor>-Meshing-SizeCntrls>-ManualSize--Global-Other单元尺寸January30,2001Inventory#0014433-6智能网格创建自由网格划分的初始单元尺寸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在进行自由网格划分时，建议采用智能网格为了得到更好的网格，应将所有的面或体放在一起划分网格。单元尺寸（续）

January30,2001Inventory#0014433-7单元尺寸（续）激活智能网格:MainMenu:Preprocessor>MeshTool打开智能网格，然后移动滚动条到所期望的值，级别越高说明网格越粗（见下一张幻灯片）January30,2001Inventory#0014433-8单元尺寸（续）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January30,2001Inventory#0014433-9单元尺寸（续）关于智能网格的一个注意点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。January30,2001Inventory#0014433-10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包括应力集中和奇异点的模型在这些情况下，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挖制总体单元尺寸，根据面的边界（线）上所用单元的边长或每条线上划分的单元数进行控制指定关键点附近的单元尺寸指定线上的单元划分数单元尺寸（续）January30,2001Inventory#0014433-11单元尺寸（续）改变总体单元尺寸MainMenu:Preprocessor>MeshTool>GlobalSetbutton1. 指定线上的单元边长或者每条线上划分的单元数，或者此二项都被指定，则程序采用SIZE2. 单击OKJanuary30,2001Inventory#0014433-12单元尺寸（续）改变指定关键点上附近的单元尺寸:MainMenu:Preprocessor>MeshTool>KeyptsSetbutton

拾取菜单将指示你拾取关键点.1. 指定单元边长2. 单击OKJanuary30,2001Inventory#0014433-13单元尺寸（续）改变指定线上的单元数目MainMenu:Preprocessor>MeshTool>LinesSetbutton

拾取菜单指示你拾取线1.指定单元边长，单元划分数或单元边界所对应的角度.2. 单击OKJanuary30,2001Inventory#0014433-14单元尺寸指定的层次与采用缺省单元尺寸还是采用智能尺寸有关单元尺寸（续）缺省单元尺寸的优先顺序对线划分的指定被最先考虑关键点附近的单元尺寸作为第二级考虑对象总体单元尺寸作为第三级考虑对象缺省单元尺寸被最后考虑

智能单元尺寸的优先顺序对线的指定被最先考虑关键点附近的单元尺寸作为第二级考虑对象，当考虑到曲率和小的几何尺寸特征时可以忽略它总体单元尺寸作为第三级考虑对象,当考虑到曲率和小的几何尺寸特征时可以忽略它智能单元尺寸设置被最后考虑January30,2001Inventory#0014433-15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.January30,2001Inventory#0014433-16改变网格（续）我们可以通过重新设置单元尺寸控制和初始化网格划分操作来给一个已经划分网格的模型重新划分网格。这是改变网格最简单的操作。不需要Accept/reject提示，在重新划分网格之前不需要清除已有的网格。给模型重新划分网格January30,2001Inventory#0014433-17改变网格（续）使用网格的Accept/reject提示打开网格的Accept/reject提示:MainMenu:Preprocessor>-Meshing-MesherOptions1. 单击方框，将设置改为Yes2. 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。January30,2001Inventory#0014433-18改变网格（续）ANSYS网格细划功能允许在现有的网格上，对单元尺寸进行局部细划，而不需要清除现存的网格。对网格进行局部细划January30,2001Inventory#0014433-19改变网格（续）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）:MainMenu:Preprocessor>MeshTool

1.

选择细划位置类型（即拾取的结点、单元、关键点、线、面周围或所有的单元上）2.

单击Refine改变网格（续）3.拾取细划位置，然后在拾取菜单上单击OK4.

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OK4563网格细划前网格细划后January30,2001Inventory#0014433-21四边形网格细划－例题四边形网格细划局部放大效果（没有三角形）January30,2001Inventory#0014433-223－D网格细划－例子原始网格期望细划的区域January30,2001Inventory#0014433-233－D网格细划－例子（续）映射网格

January30,2001Inventory#0014433-25我们可以指示程序全部使用四边形面单元和六边形体单元来生成映射网格映射网格要求面或体的形状是规则的，也就是说它们必须遵循一定的规则映射网格

January30,2001Inventory#0014433-26给面划分映射网格时，下面的条件必须被满足:－此面必须由3或4条线围成－在对边上必须有相等的单元划分数－如果此面由3条线围成，则三条边上的单元划分数必须相等则必须是偶数如果一个面由多于4条的线围成，则它不能直接采用映射网格进行划分，然而，为了将总的线数减少到4，其中的某些线可以被加起来（add－一种建模操作）或连接起来（concatenated－一种进行网格划分时采用的操作）。代替进行连接操作（concatenation），可以用拾取一个面的3个或4个角点来进行面映射网格划分，这种简化的映射网格划分方法将两个关键点之间的多条线内部连接起来。给面划分映射网格January30,2001Inventory#0014433-27为了得到映射网格，必须在面的对边上指定相等的线的划分数（或者定义线的划分数对应于某种传递方式）不需要在所有的线上指定划分数，只要是采用映射网格划分，程序会将线的划分数由一条边传递到对边，传递所有相邻的要划分网格的面`程序会尽可能的根据总体尺寸或关键点尺寸的定义产生一个相匹配的线的划分数为了划分映射网格定义线上的划分数

20divisionstransferredbymappedmesh(ElementsizeassignedtoL1)(Globalelementsize)January30,2001Inventory#0014433-28如果一个面的边界多于4条线，为了减少总的线数，可以将它们中的一些加(add)起来或连接(concatenate)起来将线加起来－无论什么时候总可以采用相加的操作（那就是说，当几条线是相切的，并且附在相同的面上时）。一般来说，相加优于连接。

－当线不相切时，也可以使用相加的操作，但在线的弯折处不一定有节点生成将线连接起来:－两条线被连接后，原始线仍然存在，创建的新线仅仅是为了划分网格－连接后生成的线对任何实体建模操作都是无效的。加线或连接线

January30,2001Inventory#0014433-29加线或连接线（续）

将线加起来：

MainMenu:Preprocessor>-Modeling-Operate>-Booleans->Add>Lines2. 单击OK.1. 拾取将要被加起来的线3. 指定现存线以后的状态.4.单击OKJanuary30,2001Inventory#0014433-30加线或连接线（续）进入连接线的菜单路径：MainMenu:Preprocessor>-Meshing-Concatenate>Lines2. 单击OK1. 拾取将要连接起来的线January30,2001Inventory#0014433-31加线或连接线（续）例题－一个由六条线围成的面L1andL2areadded.NewLineL#L4andL5areconcatenated.产生四条线围成的面，适于网格划分Newconcatenatedline.January30,2001Inventory#0014433-32加线或连接线（续）关于指定划分数的注意点只能在原始线上指定划分数，不能在通过连接操作生成的新线上指定划分数January30,2001Inventory#0014433-33简易的面映射网格方法是获得映射网格的最简单方法此操作使用指定的关键点作为角结点，程序在内部将关键点之间的多条线连接起来程序将会使用四边形单元自动给此面划分网格（不需要指定单元形状）简易的面映射网格划分方法January30,2001Inventory#0014433-34简易的面映射网格划分方法（续）进入简易映射网格的菜单路径：MainMenu:Preprocessor>MeshTool>6.拾取将要进行映射网格划分的面7.选择OK8. 拾取3或4个角关键点9. 选择OK1. 选择“area”2. 选择“quad”3. 选择“mapped”4. 选取“pickcorners”5. 选择“mesh”January30,2001Inventory#0014433-35简易的面映射网格划分方法（续）例题－由六条线所围成的面此题在前面的加线和连接线例题中曾出现过，注意上图中拾取的几个关键点之间有多条线。在拾取完面之后，可以任意顺序拾取关键点1，3，4和6，则程序将自动进行映射网格的划分，在执行网格划分之前不需要预先将线连接起来。线的连接过程将在程序内部完成，并且在网格划分完成之后被删除January30,2001Inventory#0014433-36为了给一个体划分六边形单元，则必须满足四个条件它必须是砖形（六面体），楔形体（五面体）或四面体形。在对面和侧边上所定义的单元划分数必须相等如果体是棱柱形或四面体形，在三角形面上的单元划分数必须是偶数相对棱边上划分的单元数必须相等体的映射网格划分

January30,2001Inventory#0014433-37体的映射网格划分（续）给体进行映射网格划分的例子January30,2001Inventory#0014433-38加面和连接面为了进行映射网格划分，我们可以通过连接面来减少围成体的边界面的数目给体进行映射网格划分时，连接面也要求连接线，如上图所示，程序会自动进行此操作－但只有当相邻的两个四边形面被连接时才会自动进行，在所有其它情况下在完成面的连接后必须人为的作线的连接。在有些情况下，也可以将面加起来而不用面连接的方法（当面是平的并且共面时）这样，使用加的操作比使用连接操作更好。在完成加的操作后，仍需进行边界线的连接操作January30,2001Inventory#0014433-39加面和连接面（续）

进行加面操作的菜单路径：

MainMenu:Preprocessor>-Modeling-Operate>-Booleans-Add>Areas2. 单击OK1. 拾取将要相加的面January30,2001Inventory#0014433-40加面和连接面（续）进入面的连接操作的菜单路径：

MainMenu:Preprocessor>-Meshing-Concatenate>Areas2.选择OK1. 拾取将要连接的面.删除连接生成的图元

进入删除连接所生成的图元的菜单路径

MainMenu:Preprocessor>-Meshing-Concatenate>-DelConcats-Areas(orLines)删除连接所生成的图元是最后一个步骤，即不再需要它作其它的任何操作.一旦单击“Delconcats-area(或line)”，在模型中所有连接所生成的面（或线）将被删除.在进行此操作前确保先存数据库文件.选择连接所生成的图元

选择连接所生成的图元的菜单路径:

UtilityMenu:Select>Areas ConcatenatedLines ConcatenatedJanuary30,2001Inventory#0014433-43进行面的相加或连接操作时的注意事项

应该在所有的建模操作完成后再进行连接操作.连接应该是给模型划分网格前的最后一步操作，因为从连接操作中得到的图元不能用于以后的任何实体建模操作，用户可以通过删除连接产生的线或面来“undo”（删除）连接操作.在建模操作中，如果觉得连接操作有太多限制，通常可以采用其它的方法获得映射网格（例如网格拖拉）在有些情况下，应考虑用工作平面去分面或体，一个面或体能被分成一系列适用于映射网格划分的图元.网格划分选项

四面体单元的转换

（20-nodeTetto10-nodeTet)在某些分析中，退化的20－结点四面体单元可能比不上10结点的四面体单元，此时可以很容易的将退化单元转化为非退化的对应单元(e.g.SOLID95stoSOLID92s).适用于六面体－四面体的过渡网格.10节点的四面体单元所用的内存较小，在求解期间形成的文件也小得多.对应关系: 20-node 10-node Structural SOLID95 SOLID92 Thermal SOLID90 SOLID87 Electrostatic SOLID122 SOLID123January30,2001Inventory#0014433-46四面体单元的转换（续）

20节点六面体单元(volume1)界面上的20节点金字塔单元(volume2)20节点的四面体单元(volume2)也可以将这种单元转换成10节点的单元January30,2001Inventory#0014433-47四面体单元转换－过程将20节点的四面体单元转换为10节点的四面体单元的菜单路径:

MainMenu:Preprocessor>-Meshing-ModifyMesh>ChangeTets...Procedure1......2......3......

如果10节点的单元类型还没有定义，程序将在此处定义单元类型程序只转换所选的四面体单元January30,2001Inventory#0014433-48其它的网格划分概念

2－D和3－D的单元类型在进行网格划分前，有时不必改变单元类型。（例如将2D单元类型转换到3D单元类型）适用于任何网格划分，网格拖拉和网格扫掠操作必须定义且仅定义一个维数正确的单元类型此命令是以维数为基础，而不是以自由度为基础网格划分

网格拖拉当把一个面拖拉成一个体时,您可以将面上的网格随同它一起拖拉,得到一个已网格化的体.这称为网格拖拉.优点: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.必要条件:体的形状必须允许它拖拉.拖拉网格划分

网格拖拉步骤1. 定义两种单元类型—一种面单元和一种体单元.面单元:选择MESH200四边形单元.MESH200是一种仅划分网格(不求解)的单元没有与之相关的自由度或材料特性体单元:应与MESH200单元类型匹配.例如,若您选择的MESH200单元有中间节点,那么3-D实体单元也应有中间节点.ET

命令或Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete网格划分

网格拖拉2. 用MESH200单元划分需拖拉的面.使用需要的映射划分或自由划分网格密度.Preprocessor>MeshTool3. 选定单元拖拉选项.EXTOPT

命令或Preprocessor>Operate>Extrude>ElemExtOpts典型的选项是:激活TYPE属性(应为3-D实体).在拖拉方向单元的份数(即,厚度方向的单元数).必须大于零;否则,仅拖拉面,而不拖拉网格.网格划分

网格拖拉4. 拖拉面.若有连接线,先删除它.如果存在连接,ANSYS将不允许进行拖拉操作.Preprocessor>-Meshing-Concatenate>-DelConcats-Lines然后利用任一种拖拉方法拖拉面.网格划分

扫掠划分扫掠划分是另一种为体划分网格的选择.它是一个通过扫掠面上的网格从而为一个已有的体划分网格的过程.与网格拖拉相似,只是在这一情况下体必须是存在的(如通过几何体的输入).网格划分

扫掠划分优点: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.必要条件:体在扫掠方向的拓扑结构必须一致.例如:穿孔的块体(即使孔洞是锥体).源面和目标面必须是单个面.而不允许是连接面.源面(1个面)目标面(1个面)扫掠划分有效不能做扫掠划分网格划分

扫掠划分步骤定义并激活一个3-D六面体实体单元类型,如结构单元SOLID45或SOLID95.进入MeshTool选择Hex/Wedge

和Sweep.选择如何识别源面和目标面:“AutoSource/Target”选项意味着ANSYS会根据体的拓扑结构自动选择它们.“PickSource/Target”选项意味着您要选择它们.按SWEEP

键,遵照拾取器后续的提示指令完成划分.(或使用VSWEEP

命令.)网格划分

扫掠划分注意对一个复杂形体进行映射网格划分,您需要对它做多次切割,做一些连接面或连接线.若采用扫掠划分,您只需做几次切割操作,而不需连接操作!您可以利用标准的网格控制来确定源面的网格.一般不提倡使用智能网格划分,因为它是用于自由网格划分.谢谢大家January30,2001Inventory#0014433-58六面体－四面体网格某些区域已经被六边形单元进行映射网格划分，同时另一些较复杂的区域需要用四面体单元进行网格划分决定在哪儿采用过渡金字塔形单元是合适的.为了生成金字塔单元，重新排列组合四面体单元.将金字塔单元放入网格中.Objective2-13. 说明六面体－四面体的网格划分January30,200