第3章网格划分技术及技巧
创建几何模型后，必须生成有限元模型才能分析计算，生成有限元模型的方法就是对几何模型进行网格划分，网格划分主要过程包括三个步骤：
⑴定义单元属性
单元属性包括单元类型、实常数、材料特性、单元坐标系和截面号等。
⑵定义网格控制选项
★对几何图素边界划分网格的大小和数目进行设置；
★没有固定的网格密度可供参考；
★可通过评估结果来评价网格的密度是否合理。
⑶生成网格
★执行网格划分，生成有限元模型；
★可清除已经生成的网格并重新划分；
★局部进行细化。
3.1 定义单元属性
3.1.1 单元类型
1. 定义单元类型
命令：ET, ITYPE, Ename, KOP1, KOP2, KOP3, KOP4, KOP5, KOP6, INOPR
ITYPE---用户定义的单元类型的参考号。
Ename---ANSYS单元库中给定的单元名或编号，它由一个类别前缀和惟一的编号组成，类别前缀可以省略，而仅使用单元编号。
KOP1~KOP6---单元描述选项，此值在单元库中有明确的定义，可参考单元手册。也可通过命令KEYOPT进行设置。
INOPR---如果此值为1则不输出该类单元的所有结果。
例如：
et,1,link8 !定义LINK8单元，其参考号为1；也可用ET,1,8定义
et,3,beam4 !定义BEAM4单元，其参考号为3；也可用ET,3,4定义
2. 单元类型的KEYOPT
命令：KEYOPT,ITYPE,KNUM,V ALUE
ITYPE---由ET命令定义的单元类型参考号。
KNUM---要定义的KEYOPT顺序号。
V ALUE---KEYOPT值。
该命令可在定义单元类型后，分别设置各类单元的KEYOPT参数。例如：
et,1,beam4 !定义BEAM4单元的参考号为1
et,3,beam189 !定义BEAM189单元的参考号为3
keyopt,1,2,1 !BEAM4单元考虑应力刚度时关闭一致切线刚度矩阵
keyopt,3,1,1 !考虑BEAM189的第7个自由度，即翘曲自由度
!当然这些参数也可在ET命令中一并定义，如上述四条命令与下列两条命令等效：et,1,beam4,,1
et,3,beam189,1
3. 自由度集
命令：DOF,Lab1,Lab2,Lab3,Lab4,Lab5,Lab6,Lab7,Lab8,Lab9,Lab10
4. 改变单元类型
命令：ETCHG,Cnv
5. 单元类型的删除与列表
删除命令：ETDELE,ITYP1,ITYP2,INC
列表命令：ETLIST,ITYP1,ITYP2,INC
3.1.2 实常数
1. 定义实常数
命令：R,NSET,R1,R2,R3,R4,R5,R6
续：RMORE,R7,R8,R9,R10,R11,R12
NSET---实常数组号（任意），如果与既有组号相同，则覆盖既有组号定义的实常数。
R1～R12---该组实常数的值。
使用R命令只能一次定义6个值，如果多于6个值则采用RMORE命令增加另外的值。每重复执行RMORE一次，则该组实常数增加6个值，如7～12、13～18、19～24等。
★各类单元有不同的实常数值，其值的输入必须按单元说明中的顺序；
★如果实常数值多于单元所需要的，则仅使用需要的值；如果少于所需要的，则以零值补充。
★一种单元可有多组实常数，也有单元不需要实常数的。
例如BEAM4单元，需要的实常数值有12个：
AREA、IZZ、IYY、TKZ、TKY、THETA和
ISTRN、IXX、SHEARZ、SHEARY、SPIN、ADDMAS
设采用直径为0.1m的圆杆，其实常数可定义为：
D=0.1
PI=acos(-1)
a0=pi*d*d/4
I0=pi*D**4/64
IX=pi*D**4/32
R,3,a0,i0,i0,d,d,0 !定义第3组实常数的AREA、IZZ、IYY、TKZ、TKY、THETA Rmore,0,ix,0,0,0,2.0 !定义第3组实常数的其它实常数值
2. 变厚度壳实常数定义
命令：RTHICK,Par,ILOC,JLOC,KLOC,LLOC
Par---节点厚度的数组参数（以节点号引用），如mythick(19)表示在节点19的壳体厚度。
ILOC---单元I节点的厚度在实常数组中的位置，缺省为1。
JLOC---单元J节点的厚度在实常数组中的位置，缺省为2。
KLOC---单元K节点的厚度在实常数组中的位置，缺省为3。
LLOC---单元L节点的厚度在实常数组中的位置，缺省为4。
该命令后面的四个参数顺序与节点厚度的关系比较复杂，
例如设某个单元：节点厚度数组为MYTH
单元节点顺序：I J K L
节点编号：NI NJ NK NL
RTHICK命令参数：3 2 4 1
IJKL节点厚度：MYTH(NL)、MYTH(NJ)、MYTH(NI)、MYTH(NK)，
典型的如壳厚度为位置的函数，其命令流如下：
finish$/clear$/PREP7
ET,1,63$blc4,,,10,10$ESIZE,0.5$AMESH,1
MXNODE = NDINQR(0,14) !得到最大节点号
*DIM,THICK,,MXNODE !定义数组，以存放节点厚度
*DO,i,1,MXNODE !以节点号循环对厚度数组赋值
THICK(i) = 0.5 + 0.2*NX(i) + 0.02*NY(i)**2
*ENDDO !结束循环
RTHICK,THICK(1),1,2,3,4 !赋壳厚度
/ESHAPE,1.0$eplot !带厚度显示壳单元
3. 实常数组的删除与列表
删除命令：RDELE, NSET1,NSET2,NINC
列表命令：RLIST, NSET1,NSET2,NINC
其中NSET1,NSET2,NINC---实常数组编号范围和编号增量，缺省时NSET2等于NSET1且NINC=1。NSET1也可为ALL 。
3.1.3 材料属性
每一组材料属性有一个材料参考号，用于识别各个材料特性组。一个模型中可有多种材料特性组。
1. 定义线性材料属性
命令：MP,Lab,MA T,C0,C1,C2,C3,C4
Lab---材料性能标识，其值可取：
EX：弹性模量（也可为EY、EZ）。
ALPX：线膨胀系数（也可为ALPY、ALPZ ）。
PRXY：主泊松比（也可为PRYZ、PRXZ）。
NUXY：次泊松比（也可为NUYZ、NUXZ）。
GXY：剪切模量（也可为GYZ、GXZ）。
DAMP：用于阻尼的K矩阵乘子，即阻尼比。
DMPR：均质材料阻尼系数。
MU：摩擦系数。
DENS：质量密度。
MAT---材料参考号，缺省为当前的MAT号（由MAT命令确定）。
C0---材料属性值，如果该属性是温度的多项式函数，则此值为多项式的常数项。
C1～C4---分别为多项式中的一次、二次、三次、四次项系数，如为0或空，则定义一个常数的材料性能
2. 定义线性材料属性的温度表
命令：MPTEMP,STLOC,T1,T2,T3,T4,T5,T6
3. 定义与温度对应的线性材料特性
命令：MPDA TA,Lab,MA T,STLOC,C1,C2,C3,C4,C5,C6
4. 复制线性材料属性组
命令：MPCOPY,--,MATF,MATT
5. 改变指定单元的材料参考号
命令：MPCHG,MA T,ELEM
6. 线性材料属性列表和删除
列表命令：MPLIST,MAT1,MAT2,INC,Lab,TEVL
删除命令：MPDELE,Lab,MAT1,MA T2,INC
7. 修改与线胀系数相关的温度
命令：MPAMOD,MA T,DEFTEMP
8. 计算生成线性材料温度表
命令：MPTGEN,STLOC,NUM,TSTRT,TINC
9. 绘制线性材料特性曲线
命令：MPPLOT,Lab,MA T,TMIN,TMAX,PMIN,PMAX
10. 设置材料库读写的缺省路径
命令：/MPLIB,R-W_opt,PA TH
11. 读入材料库文件
命令：MPREAD,Fname,Ext,--,LIB
12. 将材料属性写入文件
命令：MPWRITE,Fname,Ext,--,LIB,MAT
13. 激活非线性材料属性的数据表
命令：TB,Lab,MA T,NTEMP,NPTS,TBOPT,EOSOPT
14. 定义TB温度值
命令：TBTEMP,TEMP,KMOD
15. 定义TB数据表中的数据
命令：TBDA TA,STLOC,C1,C2,C3,C4,C5,C6
16. 定义非线性数据曲线上的一个点
命令：TBPT,Oper,X,Y
17. 非线性材料数据表的删除和列表
删除命令：TBDELE,Lab,MAT1,MA T2,INC
列表命令：TBLIST,Lab,MAT
18. 非线性材料数据表的绘图
命令：TBPLOT,Lab,MAT,TBOPT,TEMP,SEGN
3.1.3 截面梁
★BEAM18x单元，需定义单元的横截面（称为梁截面）；
★BEAM44也可使用梁截面也可输入截面特性实常数；
★仅BEAM18x可使用多种材料组成的截面；
★仅BEAM18x可使用变截面梁截面，而BEAM44可输入实常数。
1. 定义截面类型和截面ID
命令：SECTYPE,SECID,Type,Subtype,Name,REFINEKEY
SECID---截面识别号，也称为截面ID号。
Type---截面用途类型，其值可取：
BEAM：定义梁截面，应用于等截面时，见下文。
TAPER：定义渐变梁截面（变截面梁）。
SHELL：定义壳
PRETENSION：定义预紧截面
JOINT：连接截面，如万向铰。
Subtype---截面类型，对于不同的Type该截面类型不同，如：
当Type=BEAM时，Subtype可取：
RECT：矩形截面；QUAD：四边形截面；
CSOLID：实心圆形截面；CTUBE：圆管截面；
CHAN：槽形截面；I：工字形截面；
Z：Z形截面；L：L形截面；
T：T形截面；HATS：帽形截面；
HREC：空心矩形或箱形ASEC：任意截面；
MESH：自定义截面
当Type=JOINT （有刚度可大角度旋转）时，Subtype可取：
UNIV：万向铰；REVO：销铰或单向铰Name---8个字符的截面名，字符可包含字母和数字。
REFINEKEY---设置薄壁梁截面网格的精细水平，有0（缺省）～5（最精细）六个水平。
2. 定义梁截面几何数据（Type=BEAM）
命令：SECDA TA,V AL1,V AL2,V AL3,V AL4,V AL5,V AL6,V AL7,V AL8,V AL9,V AL10
其中V AL1~V AL10为数值，如厚度、边长、沿边长的栅格数等，
每种截面的值是不同的。
ANSYS定义了11种常用的截面类型，每种截面输入数据如下：
⑴Subtype=RECT：矩形截面
输入数据：B,H,Nb,Nh
B---截面宽度。
H---截面高度。
Nb---沿宽度B的栅格数（cell），缺省为2。
Nh---沿高度H的栅格数，缺省为2。
⑵Subtype=QUAD：四边形截面
输入数据：yI,zI,yJ,zJ,yK,zK,yL,zL,Ng,Nh
yI,zI,yJ,zJ,yK,zK,yL,zL---各点坐标值。
Ng,Nh---沿g和h的栅格数，缺省均为2。
如退化为三角形也可，输入一个相同的坐标。
⑶Subtype=CSOLID：实心圆截面
输入数据：R,N,T
R---半径。
N---圆周方向划分的段数，缺省为8。
T---半径方向划分的段数，缺省为2。
⑷Subtype=CTUBE：圆管截面
输入数据：Ri,R0,N
Ri---管的内半径。
R0---管的外半径。
N---沿圆周的栅格数，缺省为8。
⑸Subtype=CHAN：槽形截面
输入数据：W1,W2,W3,t1,t2,t3
W1,W2---翼缘宽度。
W3---全高。
t1,t2---翼缘厚度。
t3---腹板厚度
⑹Subtype=I：工字形截面
输入数据：W1,W2,W3,t1,t2,t3
W1,W2---翼缘宽度。
W3---全高。
t1,t2---翼缘厚度。
t3---腹板厚度
⑺Subtype=Z：Z形截面
输入数据：W1,W2,W3,t1,t2,t3
W1,W2---翼缘宽度。
W3---全高。
t1,t2---翼缘厚度。
t3---腹板厚度
⑻Subtype=L：L形截面
输入数据：W1,W2,t1,t2
W1,W2---腿长。
t1,t2---腿厚度。
⑼Subtype=T：T形截面
输入数据：W1,W2,t1,t2
W1---翼缘宽长。
W2---全高。
t1---翼缘厚度。
t2---腹板厚度。
⑽Subtype=HATS：帽形截面
输入数据：W1,W2,W3,W4,t1,t2,t3,t4,t5
W1,W2---帽沿宽度。
W3---帽顶宽度。
W4---全高。
t1,t2---帽沿厚度。
t3---帽顶厚度。
t4,t5---腹板厚度。
⑾Subtype=HREC：空心矩形截面或箱形截面
输入数据：W1,W2,t1,t2,t3,t4
W1---截面全宽。
W2---截面全高。
t1,t2,t3,t4---壁厚。
⑿Subtype=ASEC：任意截面
输入数据：A,Iyy,Iyz,Izz,Iw,J,CGy,CGz,SHy,SHz
A---截面面积。Iyy---绕y轴惯性矩。
Iyz---惯性积。Izz---绕z轴惯性矩。
Iw---翘曲常数。
J---扭转常数。
Cgy---质心的y坐标。
CGz--质心的z坐标。
SHy---剪切中心的y坐标。
SHz---剪切中心的z坐标。
⒀Subtype=MESH：自定义截面
当截面不是常用的11个截面时，可采用自定义截面。自定义截面具有很大的灵活性，可定义任意形状的截面，材料也可不同，因此对于梁截面该自定义截面可满足各种情况下的使用要求。自定义截面要使用SECWRITE命令和SECREAD命令。
finish$/clear$/prep7
sectype,1,beam,rect !定义矩形截面，ID=1
secdata,2,3
sectype,2,beam,quad !定义四边形截面，ID=2
secdata,-1,-1,1.2,-1.2,1.4,1.3,-1.1,1.2
sectype,3,beam,csolid !定义实心圆截面，ID=3
secdata,4
sectype,4,beam,ctube !定义圆管截面，ID=4
secdata,8,9
sectype,5,beam,chan !定义槽形截面，ID=5
secdata,80,90,160,10,12,8
sectype,6,beam,I !定义工字形截面，ID=6
secdata,80,60,150,10,8,12
sectype,7,beam,z !定义Z形截面，ID=7
secdata,70,80,120,10,10,8
sectype,8,beam,l !定义L形截面，ID=8
secdata,120,70,8.5,8.5
sectype,9,beam,t !定义T形截面，ID=9
secdata,120,140,10,12
sectype,10,beam,hats !定义帽形截面，ID=10
secdata,40,50,60,130,10,12,16,10,10
sectype,11,beam,hrec !定义箱形截面，ID=11
secdata,40,50,10,10,10,10
!可采用SECPLOT,ID（ID输入相应的号）查看截面及数据。
3. 定义变截面梁几何数据（Type=TAPER）
命令：SECDA TA, Sec_IDn,XLOC,YLOC,ZLOC
Sec_IDn---已经定义的梁截面识别号，用于端点1 （I）和2 （J）截面ID。
XLOC,YLOC,ZLOC---整体坐标系中Sec_IDn的位置坐标。
变截面梁的定义首先需要定义两个梁截面，然后根据拟定义的变截面梁再定义各个梁截面ID所在的空间位置。两端的两个截面拓扑关系相同，即必须满足具有相同的Subtype 类型、相同的栅格数和相同的材料号。
例如下面给出了工字形截面的变截面应用示例。
finish$/clear$/prep7
sectype,1,beam,I
secdata,160,120,200,10,10,8 !定义梁截面ID=1及其数据
sectype,2,beam,I
secdata,320,240,300,16,16,12 !定义梁截面ID=2及其数据
!创建3个关键点和一条线
k,1$k,2,800,300$k,100,400,400$l,1,2
sectype,3,taper !定义变截面梁Id=3
secdata,1,kx(1),ky(1),kz(1) !一个端点的截面采用ID1,位置用坐标给出secdata,2,kx(2),ky(2),kz(2) !另一端点的截面采用ID2,位置用坐标给出et,1,beam189$mp,ex,1,2.1e5$mp,prxy,1,0.3 !定义单元及材料属性lesize,all,,,8$latt,1,,1,,100,,3$lmesh,all !网分控制、为线赋单元属性、网分
/eshape,1$eplot !查看单元形状
4. 定义截面偏移
当Type=BEAM时命令：
SECOFFSET,Location,OFFSETY,OFFSETZ,CG-Y,CG-Z,SH-Y,SH-Z
Location---偏移有4个选择位置，分别为：
CENT：梁节点偏移到质心（缺省）。
SHRC：梁节点偏移到剪心。
ORIGIN：梁节点偏移到横截面原点。
USER：梁节点偏移到用户指定位置（相对横截面原点）
，由OFFSETY,OFFSETZ确定。
OFFSETY,OFFSETZ---仅当Location=USER时，梁节点相对于横截面原点的偏移量。
CG-Y, CG-Z,SH-Y,SH-Z---用于覆盖程序自动计算的质心和剪心位置。高级用户可用其创建复合材料的横截面模型。还可使用SECCONTROL命令控制横截面剪切刚度。
当Type=SHELL时命令：SECOFFSET, Location,OFFSET
Location---偏移也有4个选择位置，分别为：
TOP：壳节点偏移到顶面。
MID：壳节点偏移到中面。
BOT：壳节点偏移到底面。
USER：用户定义，偏移梁由OFFSET指定。
OFFSET---仅当Location=USER时，相对于中面的偏移距离。
5. 梁截面特性列表
命令：SLIST,SFIRST,SLAST,SINC,Details,Type
6. 删除所定义的截面
命令：SDELETE,SFIRST,SLAST,SINC,KNOCLEAN
其中KNOCLEAN为预紧单元清除参数，如为0则删除预紧单元并通过PMESH时再形成；如为1则不删除预紧单元。其余参数同SLIST命令。
7. 绘制所定义截面
命令：SECPLOT,SECID,V AL1,V AL2
SECID---截面ID号。
V AL1,V AL2---输出控制参数。
对BEAM：V AL1=0则不显示栅格；V AL1=1则显示栅格。
对SHELL：V AL1和V AL2表示显示层号的范围。
8. 自定义截面的存盘和读入
存盘命令：SECWRITE,Fname,Ext,--,ELEM_TYPE
读入命令：SECREAD,Fname,Ext,--,Option
Fname---文件名及其路径（可达248个字符）。
Ext---文件名的扩展名，缺省为“SECT”。
ELEM_TYPE---单元类型属性指示器，此参数意义不大。
Option---从何处读入的控制参数。如Option=LIBRARY（缺省）则从截面库中读入截面数据。如Option=MESH则从用户网分的截面文件中读入，该文件包含了栅格和栅点等数据。
创建自定义截面的基本步骤有：
①创建2D面，可完全表达截面形状。
②定义且仅能定义PLANE82或MESH2000单元，如果有多种材料则定义材料号。
③定义网分控制并划分网格。
④用SECWRITE命令写入文件。
⑤用SECTYPE和SECREAD命令定义截面ID等。
由两种材料组成，其分界线如图中所示，其自定义截面命令流如下：
!EX3.2 自定义多种材料截面
finish$/clear$/prep7
Ro=1.5$Ri=1.0 !定义两个半径
csys,1$cyl4,,,ri$cyl4,,,ro !设置柱坐标系，创建两个圆面
aptn,all !作面分割运算
wprota,,90$asbwa,all !切分面
wprota,,,90$asbw,all$ wpcsys !切分面
et,1,plane82 !定义单元类型为PLANE82
mymat1=4$mymat2=7 !定义两个材料参数，分别赋值4和7 mp,ex,mymat1,1.0$mp,ex,mymat2,2.0 !定义材料参考号，具体特性可任意
asel,s,loc,x,0,ri$aatt,mymat1,,1 !内部圆面为材料mymat1
asel,s,loc,x,ri,ro$aatt,mymat2,,1 !外部环面为材料mymat2
allsel$esize,0.25$mshape,0,2d !定义网格控制、单元形状
mshkey,1$amesh,all !定义网格划分方式并网分
secwrite,mycsolid,sect !将截面写入mycsolid.sect文件
!下面准备读入截面并使用
finish$/clear$/prep7
et,1,beam189 !定义单元类型为BEAM189
mym1=4$mym2=7 !定义两个材料参数，此值与MYMA T对应mp,ex,mym1,3.0e10
mp,prxy,mym1,0.167 !定义材料参考号MYM1和具体特性值
mp,ex,mym2,2.1e11
mp,prxy,mym2,0.3 !定义材料参考号MYM2和具体特性值
sectype,1,beam,mesh !定义用户梁截面
secread,mycsolid,sect,,mesh !读入mysolid.sect文件
k,1$k,2,,,10$l,1,2$lesize,all,,,20 !创建关键点和线，及线的网格划分控制
latt,,,1,,,,1 !此处采用了缺省材料参考号，即便指定材料参考号也不起作用lmesh,all$/eshape,1 !划分网格，打开单元形状
/pnum,mat,1$ eplot !显示单元材料参考号，并显示单元
特别注意的是材料参考号在SECWRITE之前就确定了，而在使用该截面时只能使用相同的材料参考号。但在前者中可任意设置材料特性值，也就是说在前者中的材料具体特性值没有意义，仅材料参考号有意义。
9. 定义层壳单元的数据（Type=SHELL）
命令：SECDA TA,TK,MA T,THETA,NUMPT
该命令仅使用于SHELL131、SHELL132、SHELL181、SHELL208、SHELL209单元。
10. 定义预紧截面的数据（Type= PRETENSION）
命令：SECDA TA, node,nx,ny,nz
修改预紧截面数据可采用SECMODIF命令。
11. 定义连接数据（Type=JOINT）
当Subtype= REVO时命令：SECDA TA ,,,angle1
当Subtype= UNIV时命令：SECDA TA ,,,angle1,,angle3
前面介绍了如何定义单元类型、实常数、材料属性、梁截面等单元属性，而与几何模型没有任何关系。如何将这些属性与几何模型关联呢？这就是对几何模型进行单元属性的设置，即将这些属性赋予几何模型。
赋予几何模型单元属性，仅4个命令:
KATT,LATT,AA TT,V A TT（简称xATT命令）。
3.1.4 设置几何模型的单元属性
1. 设置关键点单元属性
命令：KATT,MA T,REAL,TYPE,ESYS
其中MAT,REAL,TYPE,ESYS分别为材料号、实常数号、单元类型号、坐标系编号。
该命令为所选择的所有关键点设置单元属性，而通过这些关键点复制生成的关键点也具有相同的属性。如果关键点在划分网格时没有设置属性，则其属性由当前的“MAT、REAL、TYPE、ESYS”等命令设置。
在划分网格前如要改变其属性，只需重新执行KATT命令设置，如果其命令参数为0
或空，则删除相关的属性。
如果MAT,REAL,TYPE,ESYS参数中任意一个定义为-1，则设置保持不变。
2. 设置线的单元属性
命令：LATT,MA T,REAL,TYPE,--,KB,KE,SECNUM
MA T,REAL,TYPE---同KATT中的参数。
KB,KE---线始端和末端的方位关键点。ANSYS在对梁划分网格时，使用方位关键点确定梁截面的方向。对于梁截面沿线保持同一方位时，可仅使用KB定位；预扭曲梁（麻花状）可能需要两个方位关键点定位。
SECNUM---梁截面ID号。
该命令为所选择的线设置单元属性，但由KB和KE指定的值仅限于所选择的线，因此通过这些线复制生成的线则不具有这些属性（即KB或KE不能一同复制）。但如不使用KB 和KE时，通过这些线复制生成的线具有同样的属性。不指定单元属性、修改其单元属性与KATT命令类似，可参照处理。
在命令LATT中如果没有指定KB和KE则采用缺省的截面方位，缺省截面方位的确定方法是截面的xoz坐标平面总是垂直总体直角坐标系的XOY平面，且截面至少有一个坐标轴与总体坐标轴方向相同或接近。
如果使用KB和KE确定截面方位，则始点截面yoz平面垂直于KP1、KP2和KB组成的平面且截面的z轴指向KB侧；同理，末端截面截面yoz平面也垂直于KP1、KP2和KE 组成的平面且截面的z轴指向KE侧。如果KB和KE在不同的方向，则截面方位是变化的，沿线形成麻花状截面。
finish$/clear$/prep7
et,1,beam189$mp,ex,1,2.1e5$mp,prxy,1,0.3 !定义单元类型和材料属性
sectype,1,beam,i$secdata,100,40,160,10,10,8 !定义梁截面ID=1和截面数据
l0=1000$dl=500$dxc=400 !定义几个参数
k,1$k,2,,,l0$ l,1,2 !创建关键点和线
k,100,,dl$k,200,dxc,-dl$k,300,2*dxc,dl !定义定位关键点
k,301,2*dxc+dl$k,400$k,500,8*dxc
lgen,5,1,,,dxc !复制生成5条线
lsel,s,,,1$latt,1,,1,,100,,1 !线1定位点KB=100
lsel,s,,,2$latt,1,,1,,200,,1 !线2定位点KB=200
lsel,s,,,3$latt,1,,1,,300,301,1 !线3定位点KB=300,KE=301
lsel,s,,,4$latt,1,,1,,400,,1 !线4定位点KB=400
lsel,s,,,5$latt,1,,1,,500,,1 !线5定位点KB=500
lsel,all$lesize,all,,,50 !定义网格划分控制
lmesh,all$/eshape,1$eplot !划分网格并显示
3. 设置面的单元属性
命令：AATT,MA T,REAL,TYPE,ESYS,SECN
MA T,REAL,TYPE---同KATT中的参数。
SECN---截面ID号（由SECTYPE命令定义）。
该命令为所选择的面设置单元属性，通过这些面复制生成的面也具有同样的属性。
4. 设置体的单元属性
命令：V ATT,MA T,REAL,TYPE,ESYS
其中参数与KATT命令中的参数意义相同。
上述4个命令中，LATT略复杂些，主要是定义梁截面的方位，其余命令则相对容易。xATT命令都是对所选择的没有划分网格的几何图素设置的单元属性，一旦划分网格，不容许再用xATT命令设置属性。
3.2 网格划分控制
在3.1节中介绍了如何定义单元属性和怎样赋予几何图素这些性质，这里则介绍如何控制网格密度或大小、划分怎样的网格及如何实施划分网格等问题。
但是网格划分控制不是必须的，因为采用缺省的网格划分控制对多数模型都是合适的；如果不设置网格划分控制则ANSYS自动采用缺省设置对网格进行划分。
3.2.1 单元形状控制及网格类型选择
1. 单元形状控制
命令：MSHAPE,KEY,Dimension
ABAQUS学习总结 1.ABAQUS中常用的单位制。-（有用到密度的时候要特别注意） 单位制错误会造成分析结果错误，甚至不收敛。 2.ABAQUS中的时间 对于静力分析，时间没有实际意义（静力分析是长期累积的结果）。对于动力分析，时间是有意义的，跟作用的时间相关。 3.更改工作路径 4.对于ABAQUS/Standard分析，增大内存磁盘空间会大大缩短计算 时间;对于ABAQUS/Explicit分析，生成的临时数据大部分是存储在内存中的关键数据，不写入磁盘，加快分析速度的主要方法是提高CPU的速度。 临时文件一般存储在磁盘比较大的盘符下
提高虚拟内存
5.壳单元被赋予厚度后，如何查看是否正确。 梁单元被赋予截面属性后，如休查看是否正确。 可以在VIEW的DISPLAY OPTION里面查看。 6.参考点 对于离散刚体和解析刚体部件，参考点必须在PART模块里面定义。而对于刚体约束，显示休约束，耦合约束可以在PART ,ASSEMBLY,INTERRACTION,LOAD等定义参考点. PART模块里面只能定义一个参考点，而其它的模块里面可以定义很多个参考点。
7.刚体部件（离散刚体和解析刚体），刚体约束，显示体约束 离散刚体：可以是任意的形状，无需定义材料属性，要定义参考点，要划分网格。 解析刚体：只能是简单形状，无需定义材料属性，要定义参考点，不需要划分网格。 刚体约束的部件：要定义材料属性，要定义参考点，要划分网格。显示体约束的部件:要定义材料属性，要定义参考点，不需要要划分网格(ABAQUS/CAE会自动为其要划分网格)。 刚体与变形体比较:刚体最大的优点是计算效率高，因为它在分析作业过程中不参与所在基于单元的计算，此外，在接触分析，如果主面是刚体的话，分析更容易收敛。 刚体约束和显示体约束与刚体部件的比较：刚体约束和显示体约束的优点是去除约束后，就可以立即变为变形体。 刚体约束与显示体约束的比较:刚体约束的部件会参与计算，而显示约束的部件不会参与计算，只是用于显示作用。 8.一般分析步与线性摄动分析步 一般分析步：每个分析步的开始状态都是前一个分析步结束时刻的模型状态; 如果不做修改的话，前一个分析步所施加的载荷，边界条件，约束都会延续到当前的分析步中;所定义的载荷，边界条件以及得到的分析结果都是总量。
网格划分的几种基本处理方法 贴体坐标法： 贴体坐标是利用曲线坐标，并使其坐标线与燃烧室外形或复杂计算区域边界重合，这样所有边界点能够用网格点来表示，不需要任何插值。一旦贴体坐标生成通过变换，偏微分方程求解可以不在任意形状的物理平面上，而在矩形或矩形的组合（空间问题求解域为长方体或它们的组合）转换平面上进行。这样计算与燃烧室外形无关，也与在物理平面上网格间隔无关。 而是把边界条件复杂的问题转换成一个边界条件简单的问题；这样不仅可避免因燃烧室外形与坐标网格线不一致带来计算误差，而且还可节省计算时间和内存，使流场计算较准确，同时方便求解，较好地解决了复杂形状流动区域的计算，在工程上比较广泛应用。 区域法： 虽然贴体坐标系可以使坐标线与燃烧室外形相重合，从而解决复杂流动区域计算问题。但有时实际流场是一个复杂的多通道区域，很难用一种网格来模拟，生成单域贴体网格，即使生成了也不能保证网格质量，影响流场数值求解的效果。因此，目前常采用区域法或分区网格，其基本思想是，根据外形特点把复杂的物理域或复杂拓扑结构的网格，分成若干个区域，分别对每个子区域生成拓扑结构简单的网格。由这些子区域组合而成的网格，或结构块网格。对区域进行分区时，若相邻两个子域分离边界是协调对接，称为对接网格；若相邻两子域有相互重叠部分，则此分区网格称为重叠网格。根据实际数值模拟计算的需要，把整个区域（燃烧室）分成几个不同的子区域，并分别生成网格。这样不仅可提高计算精度，而且还可节省计算机内存，提高收敛精度。但是计算时，必须考虑各区域连接边界处耦合以及变量信息及时、准确地传递问题。处理各个区域连接有多种方法，其中一个办法是在求解各变量时各区域可以单独求解若干次而对压力校正方程．设压力校正值在最初迭代时为零，为了保证流量连续各个区域应同时求解，然后对各个速度和压力进行校正。或者采用在两个区域交界处有一个重叠区，两个区域都对重叠区进行计算，重叠区一边区域内的值，要供重叠区另一边区域求解时用。或通过在重叠内建立两个区域坐标对应关系，实现数据在重叠区内及时传递。如果两个区采用网格疏密分布不相同，要求重叠区二边流量相等。区域法能合理解决网格生成问题，已被大量用来计算复杂形状区域流动。 区域分解法： 对于复杂几何形状的实际燃烧装置，为了保证数值求解流场质量，目前常采用区域分解法。该法基本要点是：根据燃烧室形状特点和流场计算需要，把计算区域分成一个主区域和若干个子区域，对各个区域（块）分别建立网格，并对各个区域分别进行数值求解。区域分解原则是尽量使每个子区域边界简便以便于网格建立，各个子区域大小也尽可能相同，使计算负载平衡有利于平行计算。各区域的网格间距数学模型以及计算方法都可以不同，通常在变量变化梯度大的区域，可以布置较细网格，并采用高阶紊流模型和描述复杂反应的紊流燃烧模型，以便更合理模拟实际流场。对于变量变化不太大区域，可采用较疏的网格和较简单的数学模型，这样可节省计算时间。各子区域的解在相邻子区域边界处通过耦合条件来实现光滑，相邻子区域连接重叠网格或对接网格来实现，在各子区域交界处通过插值法提供各子域求解变量的信息传递，满足各子域流场计算要求通量和动量守恒条件以便实现在交界面处各子域流场解的匹配和耦合，从而取得全流场解。 非结构网格法： 上述各方法所生成的网格均属于结构化网格，其共同特点是网格中各节点排列有序，每个节点与邻点之间关系是固定的，在计算区域内网格线和平面保持连续。特别是其中分区结构网格生成方法已积累了较多经验，计算技术也较成熟，目前被广泛用来构造复杂外形区域
第一章Gambit使用 1.1Gambit介绍 网格的划分使用Gambit软件，首先要启动Gambit，在Dos下输入Gambit
图2 视图控制面板 视图控制面板中的命令可分为两个部分，上面的一排四个图标表示的是四个视图，当激活视图图标时，视图控制面板中下方十个命令才会作用于该视图。 视图控制面板中常用的命令有： 全图显示、选择显示视图、选择视图坐标、选择显 示项目、渲染方式。 同时，我们还可以使用鼠标来控制视图中的模型显示。其中按住左键拖曳鼠标可以旋转视图，按住中键拖动鼠标则可以在视图中移动物体，按住右键上下拖动鼠标可以缩放视图中的物体。 命令面板 命令面板是Gambit的核心部分，通过命令面板上的命令图标，我们可以完成绝大部分网格划分的工作。 图3显示的就是Gambit的命令面板。weism
【分享】复杂几何模型的系列网格划分技术 众所周知，对于有限元分析来说，网格划分是其中最关键的一个步骤，网格划分的好坏直接影响到解算的精度和速度。在ANSYS中，大家知道，网格划分有三个步骤：定义单元属性（包括实常数）、在几何模型上定义网格属性、划分网格。在这里，我们仅对网格划分这个步骤所涉及到的一些问题，尤其是与复杂模型相关的一些问题作简要阐述。 一、自由网格划分 自由网格划分是自动化程度最高的网格划分技术之一，它在面上（平面、曲面）可以自动生成三角形或四边形网格，在体上自动生成四面体网格。通常情况下，可利用ANSYS的智能尺寸控制技术（SMARTSIZE命令）来自动控制网格的大小和疏密分布，也可进行人工设置网格的大小（AESIZE、LESIZE、KESIZE、ESIZE等系列命令）并控制疏密分布以及选择分网算法等（MOPT命令）。对于复杂几何模型而言，这种分网方法省时省力，但缺点是单元数量通常会很大，计算效率降低。同时，由于这种方法对于三维复杂模型只能生成四面体单元，为了获得较好的计算精度，建议采用二次四面体单元（92号单元）。如果选用的是六面体单元，则此方法自动将六面体单元退化为阶次一致的四面体单元，因此，最好不要选用线性的六面体单元（没有中间节点，比如45号单元），因为该单元退化后为线性的四面体单元，具有过刚的刚度，计算精度较差；如果选用二
次的六面体单元（比如95号单元），由于其是退化形式，节点数与其六面体原型单元一致，只是有多个节点在同一位置而已，因此，可以利用TCHG命令将模型中的退化形式的四面体单元变化为非退化的四面体单元，减少每个单元的节点数量，提高求解效率。在有些情况下，必须要用六面体单元的退化形式来进行自由网格划分，比如，在进行混合网格划分（后面详述）时，只有用六面体单元才能形成金字塔过渡单元。对于计算流体力学和考虑集肤效应的电磁场分析而言，自由网格划分中的层网格功能（由LESIZE命令的LAYER1和LAYER2域控制）是非常有用的。 二、映射网格划分 映射网格划分是对规整模型的一种规整网格划分方法，其原始概念是：对于面，只能是四边形面，网格划分数需在对边上保持一致，形成的单元全部为四边形；对于体，只能是六面体，对应线和面的网格划分数保持一致；形成的单元全部为六面体。在ANSYS中，这些条件有了很大的放宽，包括： 1 面可以是三角形、四边形、或其它任意多边形。对于四边以上的多边形，必须用LCCAT命令将某些边联成一条边，以使得对于网格划分而言，仍然是三角形或四边形；或者用AMAP命令定义3到4个顶点（程序自动将两个顶点之间的所有线段联成一条）来进行映射划分。 2 面上对边的网格划分数可以不同，但有一些限制条件。
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、 CFX-MESH、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。【Mesh】组件在项目流程图中直接与其他 Workbench分析系统集成。 3.2 ANSYS 13.0 Workbench 网格划分 ANSYS 网格划分不能单独启动，只能在 Workbench 中调用分析系统或【Mesh】组件启 动，如图 3-1 所示。 图3-1 调入分析系统及网格划分组件
第3章网格划分技术及技巧 创建几何模型后，必须生成有限元模型才能分析计算，生成有限元模型的方法就是对几何模型进行网格划分，网格划分主要过程包括三个步骤： ⑴定义单元属性 单元属性包括单元类型、实常数、材料特性、单元坐标系和截面号等。 ⑵定义网格控制选项 ★对几何图素边界划分网格的大小和数目进行设置； ★没有固定的网格密度可供参考； ★可通过评估结果来评价网格的密度是否合理。 ⑶生成网格 ★执行网格划分，生成有限元模型； ★可清除已经生成的网格并重新划分； ★局部进行细化。 3.1 定义单元属性 3.1.1 单元类型 1. 定义单元类型 命令：ET, ITYPE, Ename, KOP1, KOP2, KOP3, KOP4, KOP5, KOP6, INOPR ITYPE---用户定义的单元类型的参考号。 Ename---ANSYS单元库中给定的单元名或编号，它由一个类别前缀和惟一的编号组成，类别前缀可以省略，而仅使用单元编号。 KOP1~KOP6---单元描述选项，此值在单元库中有明确的定义，可参考单元手册。也可通过命令KEYOPT进行设置。 INOPR---如果此值为1则不输出该类单元的所有结果。 例如： et,1,link8 !定义LINK8单元，其参考号为1；也可用ET,1,8定义 et,3,beam4 !定义BEAM4单元，其参考号为3；也可用ET,3,4定义 2. 单元类型的KEYOPT 命令：KEYOPT,ITYPE,KNUM,V ALUE ITYPE---由ET命令定义的单元类型参考号。 KNUM---要定义的KEYOPT顺序号。 V ALUE---KEYOPT值。 该命令可在定义单元类型后，分别设置各类单元的KEYOPT参数。例如： et,1,beam4 !定义BEAM4单元的参考号为1 et,3,beam189 !定义BEAM189单元的参考号为3 keyopt,1,2,1 !BEAM4单元考虑应力刚度时关闭一致切线刚度矩阵 keyopt,3,1,1 !考虑BEAM189的第7个自由度，即翘曲自由度
第二章 ABAQUS 基本使用方法 [2](pp15)快捷键：Ctrl+Alt+左键来缩放模型；Ctrl+Alt+中键来平移模型；Ctrl+Alt+右键来旋转模型。 ②(pp16)ABAQUS/CAE 不会自动保存模型数据，用户应当每隔一段时间自己保存模型以避免意外丢失。 [3](pp17)平面应力问题的截面属性类型是Solid（实心体）而不是Shell（壳）。 ABAQUS/CAE 推荐的建模方法是把整个数值模型（如材料、边界条件、载荷等）都直接定义在几何模型上。载荷类型Pressure 的含义是单位面积上的力，正值表示压力，负值表示拉力。 [4](pp22)对于应力集中问题，使用二次单元可以提高应力结果的精度。 [5](pp23)Dismiss 和Cancel 按钮的作用都是关闭当前对话框，其区别在于：前者出现在包含只读数 据的对话框中；后者出现在允许作出修改的对话框中，点击Cancel 按钮可关闭对话框，而不保存 所修改的内容。 [6](pp26)每个模型中只能有一个装配件，它是由一个或多个实体组成的，所谓的“实体”（instance） 是部件（part）在装配件中的一种映射，一个部件可以对应多个实体。材料和截面属性定义在部件上，相互作用（interaction）、边界条件、载荷等定义在实体上，网格可以定义在部件上或实体上，对求解过程和输出结果的控制参数定义在整个模型上。 [7](pp26) ABAQUS/CAE 中的部件有两种：几何部件（native part）和网格部件（orphan mesh part）。 创建几何部件有两种方法：（1）使用Part 功能模块中的拉伸、旋转、扫掠、倒角和放样等特征来直 接创建几何部件。（2）导入已有的CAD 模型文件，方法是：点击主菜单File→Import→Part。网格部件不包含特征，只包含节点、单元、面、集合的信息。创建网格部件有三种方法：（1）导入ODB 文件中的网格。（2）导入INP 文件中的网格。（3）把几何部件转化为网格部件，方法是：进入Mesh 功能模块，点击主菜单Mesh→Create Mesh Part。 [8](pp31)初始分析步只有一个，名称是initial，它不能被编辑、重命名、替换、复制或删除。在初始分析步之后，需要创建一个或多个后续分析步，主要有两大类：（1）通用分析步（general analysis step）可以用于线性或非线性分析。常用的通用分析步包含以下类型： —Static, General: ABAQUS/Standard 静力分析 —Dynamics, Implicit: ABAQUS/Standard 隐式动力分析 —Dynamics, Explicit: ABAQUS/ Explicit 显式动态分析 （2）线性摄动分析步（linear perturbation step）只能用来分析线性问题。在ABAQUS/Explicit 中 不能使用线性摄动分析步。在ABAQUS/Standard 中以下分析类型总是采用线性摄动分析步。 —Buckle: 线性特征值屈曲。 —Frequency: 频率提取分析。 —Modal dynamics: 瞬时模态动态分析。 —Random response: 随机响应分析。 —Response spectrum: 反应谱分析。 —Steady-state dynamics: 稳态动态分析。 [9]（pp33）在静态分析中，如果模型中不含阻尼或与速率相关的材料性质，“时间”就没有实际的物 理意义。为方便起见，一般都把分析步时间设为默认的 1。每创建一个分析步，ABAQUS/CAE 就会自动生成一个该分析步的输出要求。 [10] （pp34）自适应网格主要用于ABAQUS/Explicit 以及ABAQUS/Standard 中的表面磨损过程 模拟。在一般的ABAQUS/Standard 分析中，尽管也可设定自适应网格，但不会起到明显的作用。 Step 功能模块中，主菜单Other→Adaptive Mesh Domain 和Other→Adaptive Mesh Controls 分别 设置划分区域和参数。 [11]（pp37）使用主菜单Field 可以定义场变量（包括初始速度场和温度场变量）。有些场变量与分析步有关，也有些仅仅作用于分析的开始阶段。使用主菜单Load Case 可以定义载荷状况。载荷状况由一系列的载荷和边界条件组成，用于静力摄动分析和稳态动力分析。
一个网格划分实例的详解 该题目条件如下图所示： Part 1：本部分将平台考虑成蓝色的虚线 1. 画左边的第一部分，有多种方案。 方法一：最简单的一种就是不用布置任何初始的2dmesh直接用one volume 画，画出来的质量相当不错。 One volume是非常简单而且强大的画法，只要是一个有一个方向可以 mapped的实体都可以用这个方法来画网格，而事实上，很多不能map的单元也都可以用这个命令来画，所以在对三维实体进行网格划分的时候，收件推荐用one volume来试下效果，如果效果不错的话，就没有必要先做二维单元后再来画。 方法二：先在其一个面上生成2D的mesh，在来利用general选项，这样的优点是可以做出很漂亮的网格。
相比之下：方法二所做出来的网格质量要比一要高。 2. 画第二段的网格，同样演示两种方法： 方法一：直接用3D>solid map>one volume 方法二：从该段图形来看，左端面实际上由3个面组成，右端面由一个部分组成，故可以先将左端面的另两个部分的面网格补齐，再用general选项来拉伸，但是，问题是左面砖红色的部分仅为3D单元，而没有可供拉伸的源面网格，故，应该先用face命令生成二维网格后，再来拉伸，其每一步的结果分见下：
在用general选项时，有个问题需要注意：在前面我们说过，source geom和elemes to drag二选一都可以，但是这里就不一样了，因为source geom选面的话，只能选择一个面，而此处是3个面，所以这里只能选elemes to drag而不能选择source geom.
3.4 网格划分实例 复杂面模型的网格划分 1. 孔板 钢结构螺栓连接中的节点板，其板上都设有一定数量的螺栓孔，这些栓孔可能对称布置也可能不对称布置。要得到四边形映射网格必须满足其要求的条件，可对板进行适当的切分或连接。本例采用切分命令将面切成多个小面，有些可满足4 边的条件，包含曲线的面则不满足4 边的条件，可分别采用AMESH 和AMAP 命令（如用LCCAT 需要不断连接、划分、删除连接线等操作）进行映射网格划分。 示例： ! EX3.18 孔板网格划分 finish $ /clear $ /prep7 a0=300 $ b0=800 $ r0=15 ! 定义参数 blc4,,,a0,b0 $ cyl4,a0/4,b0/8,r0 ! 创建矩形面和一个圆面 agen,2,2,,,a0/2 $ agen,2,2,3,1,,b0/8 ! 复制生成其它圆面 agen,2,2,5,1,,b0*5/8 $ asel,s,,,2,9,1 ! 选择圆面 cm,a2cm,area $ allsel ! 将所选择圆面定义为组件a2cm
asba,1,a2cm ! 用矩形面减圆面，形成孔板 wprota,,-90 ! 将孔板竖向切分 *do,i,1,5 $ wpoff,,,b0/16 $ asbw,all $ *enddo wpoff,,,b0*5/16 $ *do,i,1,5 $ wpoff,,,b0/16 $ asbw,all $ *enddo wprota,,,90 ! 将孔板横向切分 *do,i,1,3 $ wpoff,,,a0/4 $ asbw,all $ *enddo wpcsys,-1 $ numcmp,all lsel,s,radius,,r0 $ lesize,all,,,8 ! 选择圆孔边界线，定义网分数为8 lsel,inve $ lesize,all,,,4 $ lsel,all ! 其余线网分数为4 et,1,82 $ mshape,0,2d $ mshkey,1 ! 定义单元类型、单元形状及网分类型 asel,u,loc,y,b0/16,b0*5/16 ! 不选择带圆孔的面 asel,u,loc,y,b0*11/16,b0*15/16 ! 不选择带圆孔的面 lsla,s$lsel,r,tan1,x ! 选择竖向线 lesize,all,50,,,,1 ! 修改这些线的网分尺寸 amesh,all $ allsel ! 划分这些面的网格
网格划分的方法 1.矩形网格差分网格的划分方法 划分网格的原则： 1）水域边界的补偿。舍去面积与扩增面积相互抵消。2）边界上的变步长处理。 3）水、岸边界的处理。 4）根据地形条件的自动划分。 5）根据轮廓自动划分。
2.有限元三角网格的划分方法 1）最近点和稳定结构原则。 2）均布结点的网格自动划分。 3）逐渐加密方法。 35 30 25 20 15 10 5 05101520253035
距离(m)距 离 (m) 3. 有限体积网格的划分方法 1） 突变原则。 2） 主要通道边界。 3） 区域逐步加密。
距离(100m) 离距(100m )距离(100m)离距(100m )
4. 边界拟合网格的划分方法 1） 变换函数：在区域内渐变，满足拉普拉斯方程的边值问题。 ),(ηξξξP yy xx =+ ),(ηξηηQ yy xx =+ 2） 导数变化原则。 ?????? ??????=?????? ??????-ηξ1J y x ，???? ??=ηηξξy x y x J 为雅可比矩阵，??? ? ??--=-ηηξξy x y x J J 11， ξηηξy x y x J -= )22(1 222233ηηξηξηηξηξξηηηηηξξηηξξξηξy y x y y y x y y x x y y x y y x y J xx +-+-+-= 同理可得yy ξ，xx η，yy η。 变换方程为 020222=+++-=+++-）（）（ηξηηξηξξηξηηξηξξγβαγβαQy Py J y y y Qx Px J x x x 其中2222,,ξξηξξηηηγβαy x y y x x y x +=+=+=。
在中国CAE论坛上看到这个，挺不错的 壳体单元网格划分时，如果能了解一些网格划分的技巧和策略，将会事半功倍。壳体网格划分可以从3个方面入手：几何模型、划分方法和解决策略。 1 几何模型 可以从以下几个方面了解和处理几何模型问题 （1）了解部件的形状，主要集中在尺寸小的部分。 （2）什么样的特征可以被忽略，例如小的倒角和圆孔。 （3）何种特征对分析是关键的特征，这些特征对确保好的单元质量是需要的。 2 划分方法(自动＋手工） 可以采用如下方法 （1）将部件分割为不同的区域。 （2）每个区域必须有可能只使用一种三维网格模式。 （3）寻找下述特点区域：大量生成区域、对称性区域、产生困难的区域。 （4）寻找大量不同区域和方法。 （5）注意什么样的二维网格模式被要求。 （6）观察周围区域：什么功能可以在那里使用。 （7）二维网格模式是否可以延伸到相邻区域中。 （8）寻找对网格模式不能处理位置进行网格划分的方法：如果这样做了，寻找网格可以触及的曲面；注意周围网格将与此模式相融合。 （9）小特征融入大特征中；大特征划分网格时必须考虑到小特征。 （10）注意网格模式。 3 解决策略 壳体网格划分的主要策略如下 （1）内部特征衔接外部特征： l 不能变成被限制的。 l 网格模式需要一个面流入以便它们可以停止 l 从内到外划分网格可以避免此问题。 （2）小特征融入到大特征中：注意模式、大特征划分网格时必须考虑到小特征。 （3）硬特征应当先处理，否则它们会变得难于处理。 （4）通常情况下首先进行大量的生成，后面的编辑是比较容易的。 某些区域比较重要的网格划分的质量要求高些，如力的作用区域，边界条件所在的区域。一些设计区域和离设计区域比较远的地方可以适当放宽要求，但是最好是一些网格性能指标要满足。
在ABAQUS中，基于应力/位移的实体单元类型最为丰富： （1）在ABAQUS/Sandard中，实体单元包括二维和三维的线性单元和二次单元，均可以采用完全积分或缩减积分，另外还有修正的二次Tri单元（三角形单元）和Tet单元(四面体单元)，以及非协调模式单元和杂交单元。 （2）ABAQUS/Explicit中，实体单元包括二维和三维的线性缩减积分单元，以及修正的二次二次Tri单元（三角形单元）和Tet单元(四面体单元)，没有二次完全积分实体单元。 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 按照节点位移插值的阶数，ABAQUS里的实体单元可以分为以下三类： 线性单元（即一阶单元）：仅在单元的角点处布置节点，在各个方向都采用线性插值。 二次单元（即二阶单元）：在每条边上有中间节点，采用二次插值。 修正的二次单元（只有Tri 或Tet 才有此类型）：在每条边上有中间节点，并采用修正的二次插值。 ******************************************************************************* *************** 1、线性完全积分单元：当单元具有规则形状时，所用的高斯积分点的数目足以对单元刚度矩阵中的多项式进行精确积分。 缺点：承受弯曲载荷时，会出现剪切自锁，造成单元过于刚硬，即使划分很细的网格，计算精度仍然很差。 2、二次完全积分单元： 优点： （1）应力计算结果很精确，适合模拟应力集中问题； （2）一般情况下，没有剪切自锁问题（shear locking）。 但使用这种单元时要注意： （1）不能用于接触分析； （2）对于弹塑性分析，如果材料不可压缩（例如金属材料），则容易产生体积自锁（volumetric locking）；
网格划分的几种基本处理方法 学习2010-01-10 17:13:52 阅读48 评论0 字号：大中小 贴体坐标法： 贴体坐标是利用曲线坐标，并使其坐标线与燃烧室外形或复杂计算区域边界重合，这样所有边界点能够用网格点来表示，不需要任何插值。一旦贴体坐标生成通过变换，偏微分方程求解可以不在任意形状的物理平面上，而在矩形或矩形的组合（空间问题求解域为长方体或它们的组合）转换平面上进行。这样计算与燃烧室外形无关，也与在物理平面上网格间隔无关。 而是把边界条件复杂的问题转换成一个边界条件简单的问题；这样不仅可避免因燃烧室外形与坐标网格线不一致带来计算误差，而且还可节省计算时间和内存，使流场计算较准确，同时方便求解，较好地解决了复杂形状流动区域的计算，在工程上比较广泛应 用。 区域法： 虽然贴体坐标系可以使坐标线与燃烧室外形相重合，从而解决复杂流动区域计算问题。但有时实际流场是一个复杂的多通道区域，很难用一种网格来模拟，生成单域贴体网格，即使生成了也不能保证网格质量，影响流场数值求解的效果。因此，目前常采用区域法或分区网格，其基本思想是，根据外形特点把复杂的物理域或复杂拓扑结构的网格，分成若干个区域，分别对每个子区域生成拓扑结构简单的网格。由这些子区域组合而成的网格，或结构块网格。对区域进行分区时，若相邻两个子域分离边界是协调对接，称为对接网格；若相邻两子域有相互重叠部分，则此分区网格称为重叠网格。根据实际数值模拟计算的需要，把整个区域（燃烧室）分成几个不同的子区域，并分别生成网格。这样不仅可提高计算精度，而且还可节省计算机内存，提高收敛精度。但是计算时，必须考虑各区域连接边界处耦合以及变量信息及时、准确地传递问题。处理各个区域连接有多种方法，其中一个办法是在求解各变量时各区域可以单独求解若干次而对压力校正方程．设压力校正值在最初迭代时为零，为了保证流量连续各个区域应同时求解，然后对各个速度和压力进行校正。或者采用在两个区域交界处有一个重叠区，两个区域都对重叠区进行计算，重叠区一边区域内的值，要供重叠区另一边区域求解时用。或通过在重叠内建立两个区域坐标对应关系，实现数据在重叠区内及时传递。如果两个区采用网格疏密分布不相同，要求重叠区二边流量相等。区域法能合理解决网格生成问题，已被大量用来计算复杂形状区域流动。 区域分解法： 对于复杂几何形状的实际燃烧装置，为了保证数值求解流场质量，目前常采用区域分解法。该法基本要点是：根据燃烧室形状特点和流场计算需要，把计算区域分成一个主区域和若干个子区域，对各个区域（块）分别建立网格，并对各个区域分别进行数值求解。区域分解原则是尽量使每个子区域边界简便以便于网格建立，各个子区域大小也尽可能相同，使计算负载平衡有利于平行计算。各区域的网格间距数学模型以及计算方法都可以不同，通常在变量变化梯度大的区域，可以布置较细网格，并采用高阶紊流模型和描述复杂反应的紊流燃烧模型，以便更合理模拟实际流场。对于变量变化不太大区域，可采用较疏的网格和较简单的数学模型，这样可节省计算时间。各子区域的解在相邻子区域边界处通过耦合条件来实现光滑，相邻子区域连接重叠网格或对接网格来实现，在各子区域交界处通过插值法提供各子域求解变量的信息传递，满足各子域流场计算要求通量和动量守恒条件以便实现在交界面处各子域流场解的匹配和 耦合，从而取得全流场解。 非结构网格法： 上述各方法所生成的网格均属于结构化网格，其共同特点是网格中各节点排列有序，每个节点与邻点之间关系是固定的，在计算区域内网格线和平面保持连续。特别是其中分区结构网格生成方法已积累了较多经验，计算技术也较成熟，目前被广泛用来构造复杂外形区域内网格。但是，若复杂外形稍有改变，则将需要重新划分区域和构造网格，耗费较多人力和时间。为此，近年来又发展了另一类网格——非结构网格。此类网格的基本特点是：任何空间区域都被以四面体为单元的网格所划分，网格节点不受结构性质限制，能较好地处理边界，每个节点的邻点个数也可不固定，因此易于控制网格单元的大小、形状及网格的位置。与结构网格相比，此类网格具有更大灵活性和对复杂外形适应性。在20世纪80年代末和90年代初，非结构网格得到了迅速发展。生成非结构网格方法主要有三角化方法和推进阵面法两种。虽然非结构网格容易适合复杂外形，但与结构网格相比还存在一些缺点：（1）需要较大内存记忆单元节点之
（bi商务智能)Gambit划分搅拌槽网格的步骤
学习软件的练习 参考：《Mixing-WorkshopUGM2003》 硕士论文《涡轮桨搅拌槽内搅拌特性数值模拟研究（张丽娜）》 《Fluent流体计算应用教程》 这是一个自己学习划分结构化与非结构化网格相结合的一个算例。 该算例是一个单轴、圆盘涡轮式搅拌槽的结构，利用Gambit软件对其进行分区、分块处理。Gambit中的设置：建立几何模型——在图纸《同轴搅拌混合器结构尺寸》的基础上修改； 1.圆柱体1：height-4;radius-70;centeredz; 2.圆柱体2：height-22;radius-25;positivez; 3.圆柱体3：height-200;radius-15;positivez; 4.长方体1：width(x)-50;depth(y)-2;height(z)-40;centered; 5.平移长方体1，move-translate-x:75； 6.复制长方体1，得到长方体2、3、4、5、6：copy-5;rotateangle-60; 7.合并上面的所有体，得到轴和桨的几何模型； 8.圆柱体4：height-400;radius-190;centeredz; 9.圆柱体5：height-400;radius-180;centeredz; 10.圆柱体6：height-400;radius-150;centeredz; 11.圆柱体7：height-400;radius-125;centeredz;
12.圆柱体8：height-200;radius-125;centeredz; 13.圆柱体9：height-150;radius-125;centeredz; 14.圆柱体10：height-150;radius-112.5;centeredz; 15.长方体7：width(x)-80;depth(y)-5;height(z)-400;centered; 16.平移长方体7，move-translate-x:165； 17.复制长方体7，得到长方体8、9、10：copy-3;rotateangle-90; 18.Split长方体7、8、9、10：volumes依次选中上述长方体，然后用圆柱体5和6的外圆柱面切割，再把多余的体删除，得到挡板位置的几何模型； 19.挖空最外面的筒体，用圆柱体4减去步骤18中的挡板和步骤7中的轴和桨叶； 20.再依次切割各体，由外到内的顺序去进行体切割split，注意不选中retain项，最后得到8个几何体；然后删除多余出来的几何体，方法是在delete按钮中依次显示各个几何体，把多余的轴和桨叶部分几何体给删除了； 21.创建两个正交垂直的平面，尺寸为：width-400，height-400，zxcentered；利用这两个平面切割split代表最外面筒体的这个几何体，进行4等分；对剩余的（除了包含桨叶部分的第8个体外）的6个几何体，进行2等分；最后删除这两个平面； 22.连接一次所有的几何面，确保没有重合的面存在，再进行一次文件保存的操作； 对上述8个几何体准备并实施网格划分 23.先把动区域部分（包含4个体：上体，中间环体，中间包含轴和桨叶的体，下体）复制并平移出来，再把原来位置上的这一块删除掉，然后再连接一次所有的几何面，保存文件；
·网格划分包含以下3个步骤: –定义单元属性 –指定网格的控制参数 –生成网格 A. 多种单元属性 ·如前所述, 每个单元有以下与之相关的属性: –单元类型(TYPE) –实常数(REAL) –材料特性(MAT) ·许多FEA模型有多种属性. 例如，下图所示的筒仓有两种单元类型, 三种实常数, 以及两种材料. ·只要您的模型中有多种单元类型(TYPEs), 实常数(REALs) 和材料(MATs), 就必须确保给每一种单元指定了合适的属性. 有以下3种途径: –在网格划分前为实体模型指定属性 –在网格划分前对MAT, TYPE,和REAL进行“总体的”设置 –在网格划分后修改单元属性 ·如果没有为单元指定属性, ANSYS将MAT=1, TYPE=1, 和REAL=1作为模型中所有单元的缺省设置. 注意, 采用当前激活的TYPE, REAL, 和MAT 进行网格操作. 为实体模型指定属性 1.定义所有需要的单元类型,材料, 和实常数. 2.然后使用网格工具的“单元属性”菜单条(Preprocessor > MeshTool): –选择实体类型后按SET键. –拾取您想要指定属性的实体. –在后续的对话框设置适当的属性.或选择需要的实体,使用VATT, AATT, LATT, 或KATT命令. 3.当您为实体划分网格时, 它的属性将自动转换到单元上.
使用总体的属性设置 1.定义所有需要的单元类型,材料, 和实常数. 2.然后使用网格工具的“单元属性”菜单条(Preprocessor > MeshTool): –选择Global后按SET 键. –在“网格划分属性”对话框中激活需要的属性组合. 这些被视为激活的TYPE, REAL,和MAT 设置. 或使用TYPE, REAL, 和MAT命令.
如何使用3D实体单元？ 1 如果不需要模拟非常大的应变或进行一个复杂的、改变接触条件的问题，则应采用二次减缩 积分单元(CAX8R,CRE8R,CPS8R.C3D20R等)。 2 如果存在应力集中，则应在局部采用二次完全积分单元（CAX8,CPE8,CPS8,C3D20等）。它 们可在较低费用下对应力梯度提供最好的解决。尽量不要使用线性减缩积分单元。用细化的二次减缩积分单元与二次完全积分单元求解结果相差不大，且前者时间短。 3 对含有非常大的网格扭曲模拟（大应变分析），采用细网格划分的线性减缩积分单元 （CAX4R,CPE4R.CPS4R,C3D8R等）。 4 对接触问题采用线性减缩积分单元或非协调单元（CAX4I,CPE4I,CPS4II,C3D8I等）的细网 格划分。 5 对以弯曲为主的问题，如能保证所关心部位单元扭曲较小，使用非协调单元（如C3D8I）， 求解很精确。 6 对于弹塑性分析，不可压缩材料（如金属），不能使用二次完全积分单元，否则易体积自锁， 应使用修正的二次三角形或四面体单元、非协调单元，以及线性减缩积分单元。若使用二次减缩积分单元，当应变超过20%-40%要划分足够密的网格。 7 除平面应力问题之外，如材料完全不可压缩（如橡胶），应使用杂交单元； 在某些情况下，近似不可压缩材料也应使用杂交单元。 8 当几何形状复杂时，万不得已采用楔形和四面体单元。这些单元的线性形式，如C3D6和 C3D4，是较差的单元（若需要时，划分较细的网格以使结果达到合理的精度），这些单元也应远离需要精确求解的区域。 9 如使用了自由网格划分技术，四面体单元应选二次的，其结果对小位移问题应该是合理的， 但花时间多。在ABAQUS/Standard中选C3D10，ABAQUS/Explicit中选修正的（C3D10M）。 如有大的塑性变形，或模型中存在接触，且使用默认的“硬”接触关系，也应选C3D10M。 10 ABAQUS/Explicit模拟冲击或爆炸，应选线性单元。
ANSYS 网格划分详细介绍 2008-09-27 18:01 众所周知，对于有限元分析来说，网格划分是其中最关键的一个步骤，网格划分的好坏直接影响到解算的精度和速度。在ANSYS中，大家知道，网格划分有三个步骤：定义单元属性（包括实常数）、在几何模型上定义网格属性、划分网格。在这里，我们仅对网格划分这个步骤所涉及到的一些问题，尤其是与复杂模型相关的一些问题作简要阐述。 一、自由网格划分 自由网格划分是自动化程度最高的网格划分技术之一，它在面上（平面、曲面）可以自动生成三角形或四边形网格，在体上自动生成四面体网格。通常情况下，可利用ANSYS的智能尺寸控制技术（SMARTSIZE命令）来自动控制网格的大小和疏密分布，也可进行人工设置网格的大小（AESIZE、LESIZE、KESIZE、ESIZE等系列命令）并控制疏密分布以及选择分网算法等（MOPT命令）。对于复杂几何模型而言，这种分网方法省时省力，但缺点是单元数量通常会很大，计算效率降低。同时，由于这种方法对于三维复杂模型只能生成四面体单元，为了获得较好的计算精度，建议采用二次四面体单元（92号单元）。如果选用的是六面体单元，则此方法自动将六面体单元退化为阶次一致的四面体单元，因此，最好不要选用线性的六面体单元（没有中间节点，比如45号单元），因为该单元退化后为线性的四面体单元，具有过刚的刚度，计算精度较差；如果选用二次的六面体单元（比如95号单元），由于其是退化形式，节点数与其六面体原型单元一致，只是有多个节点在同一位置而已，因此，可以利用TCHG命令将模型中的退化形式的四面体单元变化为非退化的四面体单元，减少每个单元的节点数量，提高求解效率。在有些情况下，必须要用六面体单元的退化形式来进行自由网格划分，比如，在进行混合网格划分（后面详述）时，只有用六面体单元才能形成金字塔过渡单元。对于计算流体力学和考虑集肤效应的电磁场分析而言，自由网格划分中的层网格功能（由LESIZE命令的LAYER1和LAYER2域控制）是非常有用的。 二、映射网格划分 映射网格划分是对规整模型的一种规整网格划分方法，其原始概念是：对于面，只能是四边形面，网格划分数需在对边上保持一致，形成的单元全部为四边形；对于体，只能是六面体，对应线和面的网格划分数保持一致；形成的单元全部为六面体。在ANSYS中，这些条件有了很大的放宽，包括： 1 面可以是三角形、四边形、或其它任意多边形。对于四边以上的多边形，必须用LCCAT命令将某些边联成一条边，以使得对于网格划分而言，仍然是三角形或四边形；或者用AMAP命令定义3到4个顶点（程序自动将两个顶点之间的所有线段联成一条）来进行映射划分。 2 面上对边的网格划分数可以不同，但有一些限制条件。 3 面上可以形成全三角形的映射网格。 4 体可以是四面体、五面体、六面体或其它任意多面体。对于六面以上的多面体，必须用ACCAT命令将某些面联成一个面，以使得对于网格划分而言，仍然是四、五或六面体。 5 体上对应线和面的网格划分数可以不同，但有一些限制条件。