ANSYS Workbench 模型导入与网格划分(吴淑芳)
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Base point and delta创建出的点重合时看不到大部分可划分为四面体网格,但六面体网格仍是首选,四面体网格是最后的选择,使用复杂结构。
六面体(梯形)在中心质量差,四面体在边界层处质量差,边界层处用棱柱网格prism。
棱锥为四面体和六面体之间的过渡棱柱由四面体网格被拉伸时生成3DSweep扫掠网格划:只有单一的源面和目标面,膨胀层可生成纯六面体或棱柱网格Multizone多域扫掠网格:对象是多个简单的规则体组成时(六面体) ——mapped mesh type映射网格类型:包括hexa、hexa/prism——free mesh type自由网格类型:包括not allowed、tetra、hexa dominant、hexa core(六面体核心)—-src/trg selection源面/目标面选择,包括automatic、manual source手动源面选择patch conforming:考虑一些小细节(四面体),包括CFD的膨胀层或边界层识别patch independent:忽略一些小细节,如倒角,小孔等(四面体),包括CFD的膨胀层或边界层识别--max element size 最大网格尺寸——approx number of elements大约网格数量mesh based defeaturing 清除网格特征——defeaturing tolerance 设置某一数值时,程序会根据大小和角度过滤掉几何边Use advanced size function 高级尺寸功能—-curvature[’kɜːvətʃə]曲率:有曲率变化的地方网格自动加密,如螺钉孔,作用于边和面。
——proximity[prɒk'sɪmɪtɪ]邻近:窄薄处、狭长的几何体处网格自动加密,如薄壁,但花费时间较多,网格数量增加较多,配合min size使用。
控制面网格尺寸可起到相同细化效果.hex dominant六面体主导:先生成四边形主导的网格,然后再得到六面体再按需要填充棱锥和四面体单元。
ANSYSWorkbench结构分析网格划分的总体控制和局部控制解析导读:网格划分是有限元分析前处理的重要环节。
一般来说,需要首先设置网格控制选项,然后再进行网格划分。
在ANSYS Mechanical界面中,网格划分的控制选项可分为总体控制和局部控制两大类。
总体控制可通过Mesh分支来实现,局部控制通过Mesh分支上下文菜单或Mesh工具栏实现。
本文将向读者朋友介绍ANSYS Workbench结构分析中的常用网格划分选项及其作用原理。
更多相关内容,可以关注尚晓江博士等编著的《ANSYS Workbench结构分析理论详解与高级应用》(中国水利水电出版社,2020年版)。
一、网格划分总体控制选项网格划分总体控制选项通过Mesh分支的Details选项进行设置,如下图所示。
常用的总体控制包括Defaults、Sizing、Quality、Advanced等,Quality为网格质量评价信息,感兴趣的读者可以参考之前发布的文章:ANSYS Mechanical中的网格质量评价方法与应用。
Inflation选项多用于CFD边界层的网格控制,在结构分析中较少使用。
Statistics为网格统计信息,如节点总数、单元总数等。
下面对Defaults、Sizing及Advanced等总体选项进行介绍。
1、Defaults总体控制选项如下图所示,Defaults是网格划分的缺省选项。
其中Element Order用于控制单元的阶数(老版本中为Element Midside Nodes选项),可以选择Program Controlled、Linear或Quadratic。
对于实体结构通常会自动选择二次的186和187单元。
Element Size用于设置缺省的总体网格尺寸,直接定义一个数值即可。
Mechanical旧版本中是通过Relevance选项设置总体网格相对尺寸的,新版本已经不再采用。
2、Sizing总体控制选项Sizing包含网格划分总体尺寸控制,具体选项与Use Adaptive Sizing设置有关。
第 3章 ANSYS 13.0 Workbench网格划分及操作案例网格是计算机辅助工程(CAE)模拟过程中不可分割的一部分。
网格直接影响到求解精 度、求解收敛性和求解速度。
此外,建立网格模型所花费的时间往往是取得 CAE 解决方案所 耗费时间中的一个重要部分。
因此,一个越好的自动化网格工具,越能得到好的解决方案。
3.1 ANSYS 13.0 Workbench 网格划分概述ANSYS 13.0 提供了强大的自动化能力,通过实用智能的默认设置简化一个新几何体的网 格初始化,从而使得网格在第一次使用时就能生成。
此外,变化参数可以得到即时更新的网 格。
ANSYS 13.0 的网格技术提供了生成网格的灵活性,可以把正确的网格用于正确的地方, 并确保在物理模型上进行精确有效的数值模拟。
网格的节点和单元参与有限元求解,ANSYS 13.0在求解开始时会自动生成默认的网格。
可以通过预览网格,检查有限元模型是否满足要求,细化网格可以使结果更精确,但是会增 加 CPU 计算时间和需要更大的存储空间,因此需要权衡计算成本和细化网格之间的矛盾。
在 理想情况下,我们所需要的网格密度是结果随着网格细化而收敛,但要注意:细化网格不能 弥补不准确的假设和错误的输入条件。
ANSYS 13.0 的网格技术通过 ANSYS Workbench的【Mesh】组件实现。
作为下一代网格 划分平台, ANSYS 13.0 的网格技术集成 ANSYS 强大的前处理功能, 集成 ICEM CFD、 TGRID、 CFXMESH、GAMBIT网格划分功能,并计划在 ANSYS 15.0 中完全整合。
【Mesh】中可以根 据不同的物理场和求解器生成网格,物理场有流场、结构场和电磁场,流场求解可采用 【Fluent】、【CFX】、【POLYFLOW】,结构场求解可以采用显式动力算法和隐式算法。
不同的 物理场对网格的要求不一样,通常流场的网格比结构场要细密得多,因此选择不同的物理场, 也会有不同的网格划分。
ansysworkbenchmeshing⽹格划分总结a n s y s w o r kb e nc hm e s h i n g⽹格划分总结标准化⽂件发布号:(9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KIIBase point and delta创建出的点重合时看不到⼤部分可划分为四⾯体⽹格,但六⾯体⽹格仍是⾸选,四⾯体⽹格是最后的选择,使⽤复杂结构。
六⾯体(梯形)在中⼼质量差,四⾯体在边界层处质量差,边界层处⽤棱柱⽹格prism。
棱锥为四⾯体和六⾯体之间的过渡棱柱由四⾯体⽹格被拉伸时⽣成3DSweep扫掠⽹格划:只有单⼀的源⾯和⽬标⾯,膨胀层可⽣成纯六⾯体或棱柱⽹格Multizone多域扫掠⽹格:对象是多个简单的规则体组成时(六⾯体)——mapped mesh type映射⽹格类型:包括hexa、hexa/prism——free mesh type⾃由⽹格类型:包括not allowed、tetra、hexa dominant、hexa core(六⾯体核⼼)——src/trg selection源⾯/⽬标⾯选择,包括automatic、manual source⼿动源⾯选择patch conforming:考虑⼀些⼩细节(四⾯体),包括CFD的膨胀层或边界层识别patch independent:忽略⼀些⼩细节,如倒⾓,⼩孔等(四⾯体),包括CFD 的膨胀层或边界层识别——max element size 最⼤⽹格尺⼨——approx number of elements⼤约⽹格数量mesh based defeaturing 清除⽹格特征——defeaturing tolerance 设置某⼀数值时,程序会根据⼤⼩和⾓度过滤掉⼏何边Use advanced size function ⾼级尺⼨功能——curvature['k??v?t??]曲率:有曲率变化的地⽅⽹格⾃动加密,如螺钉孔,作⽤于边和⾯。
ANSYSWorkbenchMesh网格划分(自己总结)Workbench Mesh网格划分分析步骤网格划分工具平台就是为ANSYS软件的不同物理场和求解器提供相应的网格文件,Workbench中集成了很多网格划分软件/应用程序,有ICEM CFD,TGrid,CFX,GAMBIT,ANSYS Prep/Post等。
网格文件有两类:①有限元分析的结构网格:结构动力学分析,电磁场仿真,显示动力学分析;②计算流体力学分析的网格:用于ANSYS CFX,ANSYS FLUENT,Polyflow;这两类网格的具体要求如下:结构网格:①细化网格来捕捉关心部位的梯度,例如温度、应变能、应力能、位移等;②大部分可划分为四面体网格,但六面体单元仍然是首选;③有些显示有限元求解器需要六面体网格;④结构网格的四面体单元通常是二阶的;CFD网格:①细化网格来捕捉关心的梯度,例如速度、压力、温度等;②于是流体分析,网格的质量和平滑度对结果的精确度至关重要,这导致较大的网格数量,经常数百万的单元;③大部分可划分为四面体网格,但六面体单元仍然是首选,流体分析中,同样的求解精度,六面体节点数少于四面体网格的一半。
④CFD网格的四面体单元通常是一阶的一般而言,针对不同分析类型有不同的网格划分要求:①结构分析:使用高阶单元划分较为粗糙的网格;②CFD:好的,平滑过渡的网格,边界层转化;③显示动力学分析:需要均匀尺寸的网格;物理选项实体单元默认中结点关联中心缺省值Coarse Coarse Medium Coarse 平滑度过渡 Mechanical CFD Electromagnetic Explicit Kept Dropped Kept Dropped Medium Medium Medium Fine Fast Slow Fast Slow 注:上面的几项分别对应Advanced中的Element Midside Nodes,以及Sizeing中的Relevance Center,Smoothing,Transition。
ANSYS经典界⾯的有限元模型导⼊Workbench,并进⾏其他分
析
将Ansys经典模式中的模型导⼊到Ansys Workbench | 坐倚北风
1.ANSYS画好⽹格
Main Menu - Preprocessor - Archive Model - Write,输出cdb⽂件
2. Woerbench
1. 进⼊Ansys Workbench,在ToolBox中双击Finite Element Modeler将其加⼊到⼯程
2. 在Model上右击,选择Add Input Mesh,将⽣成的.CDB⽂件导⼊
3. 双击Model进⼊Ansys Workbench⼏何模型编辑界⾯,可以在左侧看到所导⼊的有限元模型的详细信息
4. 在Geometry Synthesis下的Skin Detection Tool上右击,选择Create skin components。
5. 当⽣成完模型的表⾯曲⾯后,在Geometry Synthesis上右击,选择Insert - Initial Geometry,即可⽣成有限元模型
6. 在Model上右击,选择Updata,更新⼏何模型(有对号则更新成功)
3.模态分析
1.在Analysis Systems中将modal加⼊到⼯程
2.左键按住Finite Element Modeler的Model,拖到Modal模块的Model
3.双击Modal模块的model,进⼊分析。
第3章Workbench网格划分3.1 网格划分平台ANSYS Workbench中提供ANSYS Meshing应用程序(网格划分平台)的目标是提供通用的网格划分格局。
网格划分工具可以在任何分析类型中使用。
●FEA仿真:包括结构动力学分析、显示动力学分析(AUTODYN、ANSYS LS/DYNA)、电磁场分析等。
●CFD分析:包括ANSYS CFX、ANSYS FLUENT等。
3.1.1 网格划分特点在ANSYS Workbench中进行网格划分,具有以下特点:●ANSYS网格划分的应用程序采用的是Divide & Conquer(分解克服)方法。
●几何体的各部件可以使用不同的网格划分方法,亦即不同部件的体网格可以不匹配或不一致。
●所有网格数据需要写入共同的中心数据库。
●3D和2D几何拥有各种不同的网格划分方法。
ANSYS Workbench 15.0从入门到精通3.1.2 网格划分方法ANSYS Workbench中提供的网格划分法可以在几何体的不同部位运用不同的方法。
1.对于三维几何体对于三维几何体(3D)有如图3-1所示的几种不同的网格划分方法。
图3-1 3D几何体的网格划分法(1)自动划分法(Automatic)自动设置四面体或扫掠网格划分,如果体是可扫掠的,则体将被扫掠划分网格,否则将使用Tetrahedrons下的Patch Conforming网格划分器划分网格。
同一部件的体具有一致的网格单元。
(2)四面体划分法(Tetrahedrons)四面体划分法包括Patch Conforming划分法(Workbench自带功能)及Patch Independent划分法(依靠ICEM CFD Tetra Algorithm软件包实现)。
四面体划分法的参数设置如图3-2所示。
图3-2 四面体划分法的参数设置Patch Independent网格划分时可能会忽略面及其边界,若在面上施加了边界条件,便不能忽略。
ansysworkbenchmeshing网格划分总结Base point and delta创建出的点重合时看不到大部分可划分为四面体网格,但六面体网格仍是首选,四面体网格是最后的选择,使用复杂结构。
六面体(梯形)在中心质量差,四面体在边界层处质量差,边界层处用棱柱网格prism。
棱锥为四面体和六面体之间的过渡棱柱由四面体网格被拉伸时生成3DSweep扫掠网格划:只有单一的源面和目标面,膨胀层可生成纯六面体或棱柱网格Multizone多域扫掠网格:对象是多个简单的规则体组成时(六面体)——mapped mesh type映射网格类型:包括hexa、hexa/prism——free mesh type自由网格类型:包括not allowed、tetra、hexa dominant、hexa core(六面体核心)——src/trg selection源面/目标面选择,包括automatic、manual source手动源面选择patch conforming:考虑一些小细节(四面体),包括CFD的膨胀层或边界层识别patch independent:忽略一些小细节,如倒角,小孔等(四面体),包括CFD 的膨胀层或边界层识别——max element size 最大网格尺寸——approx number of elements大约网格数量mesh based defeaturing 清除网格特征——defeaturing tolerance 设置某一数值时,程序会根据大小和角度过滤掉几何边Use advanced size function 高级尺寸功能——curvature['k??v?t??]曲率:有曲率变化的地方网格自动加密,如螺钉孔,作用于边和面。
——proximity[pr?k's?m?t?]邻近:窄薄处、狭长的几何体处网格自动加密,如薄壁,但花费时间较多,网格数量增加较多,配合min size使用。
第 3章 ANSYS 13.0 Workbench网格划分及操作案例网格是计算机辅助工程(CAE)模拟过程中不可分割的一部分。
网格直接影响到求解精 度、求解收敛性和求解速度。
此外,建立网格模型所花费的时间往往是取得 CAE 解决方案所 耗费时间中的一个重要部分。
因此,一个越好的自动化网格工具,越能得到好的解决方案。
3.1 ANSYS 13.0 Workbench 网格划分概述ANSYS 13.0 提供了强大的自动化能力,通过实用智能的默认设置简化一个新几何体的网 格初始化,从而使得网格在第一次使用时就能生成。
此外,变化参数可以得到即时更新的网 格。
ANSYS 13.0 的网格技术提供了生成网格的灵活性,可以把正确的网格用于正确的地方, 并确保在物理模型上进行精确有效的数值模拟。
网格的节点和单元参与有限元求解,ANSYS 13.0在求解开始时会自动生成默认的网格。
可以通过预览网格,检查有限元模型是否满足要求,细化网格可以使结果更精确,但是会增 加 CPU 计算时间和需要更大的存储空间,因此需要权衡计算成本和细化网格之间的矛盾。
在 理想情况下,我们所需要的网格密度是结果随着网格细化而收敛,但要注意:细化网格不能 弥补不准确的假设和错误的输入条件。
ANSYS 13.0 的网格技术通过 ANSYS Workbench的【Mesh】组件实现。
作为下一代网格 划分平台, ANSYS 13.0 的网格技术集成 ANSYS 强大的前处理功能, 集成 ICEM CFD、 TGRID、 CFXMESH、GAMBIT网格划分功能,并计划在 ANSYS 15.0 中完全整合。
【Mesh】中可以根 据不同的物理场和求解器生成网格,物理场有流场、结构场和电磁场,流场求解可采用 【Fluent】、【CFX】、【POLYFLOW】,结构场求解可以采用显式动力算法和隐式算法。
不同的 物理场对网格的要求不一样,通常流场的网格比结构场要细密得多,因此选择不同的物理场, 也会有不同的网格划分。
ansys workbench meshing网格划分总结ansysworkbenchmeshing网格划分总结BasePoint和Delta创建的点在重合时无法看到大部分可划分为四面体网格,但六面体网格仍是首选,四面体网格是最后的选择,使用复杂结构。
六面体(梯形)在中心质量较差,四面体在边界层质量较差,在边界层使用棱镜栅格棱镜。
棱锥为四面体和六面体之间的过渡棱柱由四面体网格被拉伸时生成3d扫描网格:只有一个源曲面和目标曲面,扩展层可以生成纯六面体或棱镜网格multizone多域扫掠网格:对象是多个简单的规则体组成时(六面体)――mappedmeshtype映射网格类型:包括hexa、hexa/prism--自由网格类型:包括不允许的、四角、六角、六角(六面体)――src/trgselection源面/目标面选择,包括automatic、manualsource手动源面选择补丁一致性:考虑一些小细节(四面体),包括CFD扩展层或边界层的识别。
面片相关:忽略一些小细节,例如倒角、小孔等(四面体),包括CFD膨胀层或边界层的识别――maxelementsize最大网格尺寸--approxnumberofelements基于网格的近似网格数定义清晰的网格特征――defeaturingtolerance设置某一数值时,程序会根据大小和角度过滤掉几何边useadvancedsizefunction高级尺寸功能――曲率曲率:如果曲率发生变化,网格将自动加密,例如作用于边和面上的螺孔。
――proximity[pr?k's?m?t?]邻近:窄薄处、狭长的几何体处网格自动加密,如薄壁,但花费时间较多,网格数量增加较多,配合minsize使用。
控制面网格尺寸可起到相同细化效果。
六面体主导:形成一个四边形主导网格,然后得到六面体,然后根据需要填充金字塔和四面体元素。
――此方法对于不可扫掠的体,要得到六面体网格时推荐――对内部容积大的体有用-它对于体积和表面积比较小的复杂薄体是无用的——它对于CFD无界层识别是有用的——它主要用于FEA分析automatic自动网格:在四面体网格(patchconforming考虑细节)和扫掠网格(sweep)之间自动切换。
Base point and delta创建出的点重合时看不到大部分可划分为四面体网格,但六面体网格仍是首选,四面体网格是最后的选择,使用复杂结构。
六面体(梯形)在中心质量差,四面体在边界层处质量差,边界层处用棱柱网格prism。
棱锥为四面体和六面体之间的过渡棱柱由四面体网格被拉伸时生成3DSweep扫掠网格划:只有单一的源面和目标面,膨胀层可生成纯六面体或棱柱网格Multizone多域扫掠网格:对象是多个简单的规则体组成时(六面体)——mapped mesh type映射网格类型:包括hexa、hexa/prism——free mesh type自由网格类型:包括not allowed、tetra、hexa dominant、hexa core(六面体核心)——src/trg selection源面/目标面选择,包括automatic、manual source手动源面选择patch conforming:考虑一些小细节(四面体),包括CFD的膨胀层或边界层识别patch independent:忽略一些小细节,如倒角,小孔等(四面体),包括CFD 的膨胀层或边界层识别——max element size 最大网格尺寸——approx number of elements大约网格数量mesh based defeaturing 清除网格特征——defeaturing tolerance 设置某一数值时,程序会根据大小和角度过滤掉几何边Use advanced size function 高级尺寸功能——curvature['kɜːvətʃə]曲率:有曲率变化的地方网格自动加密,如螺钉孔,作用于边和面。
——proximity[prɒk'sɪmɪtɪ]邻近:窄薄处、狭长的几何体处网格自动加密,如薄壁,但花费时间较多,网格数量增加较多,配合min size使用。
控制面网格尺寸可起到相同细化效果。
Workbench Mesh 网格划分分析步骤网格划分工具平台就是为ANSYS 软件的不同物理场和求解器提供相应的网格文件,Workbench 中集成了很多网格划分软件/应用程序,有ICEM CFD,TGrid,CFX,GAMBIT,ANSYS Prep/Post 等。
网格文件有两类:①有限元分析(FEM)的结构网格:结构动力学分析,电磁场仿真,显示动力学分析(AUTODYN,ANSYS LS DYNA);②计算流体力学(CFD 分析)分析的网格:用于ANSYS CFX,ANSYS FLUENT,Polyflow;这两类网格的具体要求如下:(1)结构网格:①细化网格来捕捉关心部位的梯度,例如温度、应变能、应力能、位移等;②大部分可划分为四面体网格,但六面体单元仍然是首选;③有些显示有限元求解器需要六面体网格;④结构网格的四面体单元通常是二阶的(单元边上包含中节点);(2)CFD 网格:①细化网格来捕捉关心的梯度,例如速度、压力、温度等;②由于是流体分析,网格的质量和平滑度对结果的精确度至关重要,这导致较大的网格数量,经常数百万的单元;③大部分可划分为四面体网格,但六面体单元仍然是首选,流体分析中,同样的求解精度,六面体节点数少于四面体网格的一半。
④CFD 网格的四面体单元通常是一阶的(单元边上不包含中节点)一般而言,针对不同分析类型有不同的网格划分要求:①结构分析:使用高阶单元划分较为粗糙的网格;②CFD:好的,平滑过渡的网格,边界层转化(不同CFD 求解器也有不同的要求);③显示动力学分析:需要均匀尺寸的网格;物理选项实体单元默认中结点关联中心缺省值Coarse Coarse Medium Coarse平滑度过渡Mechanical CFD Electromagnetic ExplicitKept Dropped Kept DroppedMedium Medium Medium FineFast Slow Fast Slow注:上面的几项分别对应Advanced 中的Element Midside Nodes,以及Sizeing 中的Relevance Center,Smoothing,Transition。