高级网格划分.ppt

1、2020/8/3,1,第二章高级网格划分,2020/8/3,2,在完成第2部分的学习以后，我们应能掌握高级网格划分技术，包括调 整单元尺寸和进行映射网格划分。,Module Objective,第一课 单元尺寸 21单元尺寸的缺省值 22使用智能网格 23人为调整网格控制 24比较缺省单元尺寸和智能尺寸两种尺寸定义的层次关系 25改变网格的选项 第二课 映射网格划分 26在映射网格划分中所用的几类几何形状 27在给面进行映射网格划分时，必须满足的三个条件 28 ANSYS怎样处理线的划分 29将线加起来和将线连结起来（add和Concatenate） 210全部使用四边形单元对模型进行自动网格

2、划分 211对体进行映射网格划分时必须满足的四个条件 212将面加在一起和连结在一起（Add和Concatenate）,Lesson Objectives,第二章 目标,2020/8/3,3,第三课 网格划分选项 213六面体四面体网格划分 214四面体单元转换 215其它的网格划分概念,第二章 目标 （续）,2020/8/3,4,第一讲单元尺寸,5,网格划分工具,打开网格划分工具: Main Menu: 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

3、局部细划,1,2,3,4,5,6,7,8,1,2,3,4,5,6,7,8,6,单元尺寸,Objective,2-1.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： 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: Main Menu: Preprocessor -Meshing-Size Cntrls -ManualSize- -Global- Other,7,单元尺寸（续）,Objective,2-2.使用智能网格划分,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

4、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。,8,单元尺寸（续）,激活智能网格: Main Menu: 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）,9,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,10,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。,11,单元尺寸（续）,Objective,2-3.人工调

5、整网格控制,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 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,12,单元尺寸（续）,改变总体单元尺寸 Main Menu: Preprocessor MeshTool Global Set button,1.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SIZE,2.单击OK,13,单元尺寸

6、（续）,改变指定关键点上附近的单元尺寸: Main Menu: Preprocessor MeshTool Keypts Set button 拾取菜单将指示你拾取关键点.,1.指定单元边长,2.单击OK,14,单元尺寸（续）,改变指定线上的单元数目 Main Menu: Preprocessor MeshTool Lines Set button 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OK,15,单元尺寸（续）,Objective,2-4.比较缺省单元尺寸和智能尺寸两种尺寸定义的层次关系,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

7、,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,16,层状网格划分,层状网格划分（只适用于2D情况）生成线性过渡的自由网格 在平行于线的方向上单元尺寸相当均匀 在垂直于线的方向上，单元尺寸和 数目急剧变化 当分析时要求表面高精度，层状网格是最 有用的。（例如，模拟C

8、FD的边界层效应 和电磁分析中的集肤效应） 打开层状网格划分器： Main Menu: Preprocessor MeshTool Layer Set button 指定：线上的单元尺寸，线上两端单元的比率和内部网格层的厚度。,17,改变网格,Objective,2-5.讨论改变网格的选项,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.,18,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

9、。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。 注意：除了直接在线上的指定之外此特征允许你改任何其它的尺寸指定，也就是说，此特征只在对面或体划分网格时有效.,给模型重新划分网格,19,改变网格（续）,使用网格的Accept/reject提示,打开网格的Accept/reject提示: Main Menu: Preprocessor -Meshing- Mesher Options,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。,20,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

10、细划，而不需要清除现存的网格。,对网格进行局部细划,21,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）: Main Menu: 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OK,4.选择细划级别：（从15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,23,四边形网格细划例题,四边形网格细划,局部放大效果（没有三角形）,

11、24,3D网格细划例子,原始网格,期望细划的区域,25,3D网格细划例子（续）,26,演示/练习 网格控制,下面为一轮子的2D轴对称模型 练习使用各种单元尺寸定义进行网格划分,1.使用作业名“wheela”进入ANSYS 2.恢复数据库“wheela.db1” 3.在图形窗口中画面 4.打开智能尺寸，使用不同的智能级别进行粗细网格划分 5.改变总体的单元边长并重新划分（例如总体单元边长设置为0.5或0.1） 6.改变关键点附近的边长进行网格划分 7.改变没有划分网格的线上的划分数和单元边长比率，进行网格划分 8.为了得到所期望的网格，联合使用多种控制 9.将上面的网格控制和打开智能尺寸并在高应

12、力集中区周围进行网格细划后的结果进行比较,27,练习3D实体轮：网格控制,Exercise,1.使用作业名“wheelb”进入ANSYS 2.恢复数据文件“wheelb.db1” 3.图形窗口中画出体 4.使用没有任何尺寸设置的mesh tool给体划分网格 5.使用smart sizing，并将智能级别设为6 6.尝试使用其它的几种尺寸控制 7.为了获得较好的单元网格，联合使用几种尺寸控制,在此练习中，我们将完成与Demo相同的任务，只不过目标是3D实体轮,2020/8/3,28,第二讲映射网格,29,映射网格,Objective,2-6.说明映射网格中所使用的形状类型,我们可以指示程序全部

13、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,30,给面划分映射网格,Objective,2-7.说 明给面划分映射网格时，必须满足的三个条件,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

14、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。,31,为了划分映射网格定义线上的划分数,Objective,2-8.描述ANSYS怎样处理线的划分.,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,20 divisions transferred

15、by mapped mesh,(Element size assigned to L1),(Global element size),32,加线或连接线,Objective,2-9.将线加起来或连接起来,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

16、后生成的线对任何实体建模操作都是无效的。,33,加线或连接线（续）,将线加起来： Main Menu: Preprocessor -Modeling- Operate -Booleans- Add Lines,2.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OK,34,加线或连接线（续）,进入连接线的菜单路径： Main Menu: Preprocessor -Meshing-Concatenate Lines,2.单击OK,1.拾取将要连接起来的线,35,加线或连接线（续）,例题一个由六条线围成的面,L1 and L2 are added. New Line

17、L#,L4 and L5 are concatenated.,产生四条线围成的面，适于网格划分,New concatenated line.,36,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,37,简易的面映射网格划分方法,Objective,2-10.全部使用四边形单元给模型自动划分网格,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）,38,简易的面映射网格划分方法（续）,进入简易映射网格

18、的菜单路径： Main Menu: Preprocessor MeshTool ,6.拾取将要进行映射网格划分的面 7.选择OK 8.拾取3或4个角关键点 9.选择OK,1.选择“area” 2.选择“quad” 3.选择“mapped” 4.选取“pick corners” 5.选择“mesh”,39,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，

19、并且在网格划分完成之后被删除,40,体的映射网格划分,Objective,2-11.说明给体划分映射网格时必须满足的四个条件。,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,41,体的映射网格划分（续）,给体进行映射网格划分的例子,42,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

20、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,43,加面和连接面（续）,进行加面操作的菜单路径： Main Menu: Preprocessor -Modeling- Operate -Booleans- Add Areas,2.单击OK,1.拾取将要相加的面,44,加面和连接面（续）,进入面的连接操作的菜单路径： Main Menu: Preprocessor -Meshing- Concat

21、enate Areas,2.选择OK,1.拾取将要连接的面.,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 Main Menu: Preprocessor -Meshing- Concatenate -Del Concats- Areas (or Lines) 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“Del concats-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: Utility Menu: Select ,Areas Con

22、catenated,Lines Concatenated,47,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.,演示/练习简易的映射网格划分,此题用来练习使用2种方法，给一个有洞平面的四分之一模型划分映射网格。 1

23、.恢复数据库文件plate.db1 2.在图形窗口中显示面 3. 在网格划分工具中使用“pick corners”进行映射网格划分 4.清除网格 5.将相邻的两条线连接起来 6. 在网格划分工具中使用“3 or 4 sided”进行映射网格划分 7. 比较两种方法,49,练习 ： 2D轴对称轮的映射网格划分,1.恢复数据库文件wheela.db1并在图形窗口中显示面 2.使用布尔操作将面分为上、中、下三个水平段，然后再进一步将面分为五个垂直部分，（提示：使用工作平面切分面的布尔操作） 3.为了得到映射网格，连接所需要连接的线 4.在Meshing-Mesher opts中，将其中节点位置设置为

24、Follow Curves 5.将网格形状控制设置为只允许四边形网格。 6.使用没有任何尺寸设置的mesh tool给面划分网格 7.练习使用多种尺寸控制组合以得到较好的网格。,完成此练习后，我们将获得更多的映射网格划分技术方面的经验,Exercise,2020/8/3,50,第三讲网格划分选项,51,六面体四面体网格,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.,52,六面体四面体过度图解,20-Node Hex (i.e., SO

25、LID95),13-Node Pyramid Degenerate Hex (i.e., SOLID95),10-Node Tet Degenerate Hex (i.e., SOLID95),Mapped Mesh,Transition Layer,Tet Mesh,二阶单元 二阶单元,53,六面体四面体过度图解（续）,8-Node Hex (i.e., SOLID45),9-Node Pyramid Degenerate Hex (i.e., SOLID95),10-Node Tet Degenerate Hex (i.e., SOLID95),Mapped Mesh,Transition

26、 Layer,Tet Mesh,线性单元二阶单元,54,六面体四面体的过渡过程,1.首先用砖形单元给体划分网格或用四边形单元给共享面划分网格。,Mesh volume with bricks,Or, mesh area with quads,55,六面体四面体的过渡过程（续）,2.激活支持金字塔或四面体形状的单元类型。,56,六面体四面体的过渡过程（续）,3.设置单元形状为四面体形状的单元(使用 MeshTool or MSHAPE,1 or Preprocessor Mesher Opts. OK),57,六面体四面体的过渡过程（续）,4.给第二个体划分网格，则在边界上自动生成金字塔单元.,58,六面体四面体过渡单元优点,程序自动生成过渡用的金字塔单元 整体不再需要满足进行映射网格划分所需的条件 既使在过渡区域结果也令人满意这不同于采用耦合/约束方程或其它的人工方法,四面体单元的转换（20-node Tet to 10-node Tet),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. SOLID95s to SOLID92s). 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: 2