1 引言
ANSYS有限元网格划分是进行数值模拟分析至关重要的一步，它直接影响着后续数值计算分析结果的精确性。网格划分涉及单元的形状及其拓扑类型、单元类型、网格生成器的选择、网格的密度、单元的编号以及几何体素。从几何表达上讲，梁和杆是相同的，从物理和数值求解上讲则是有区别的。同理，平面应力和平面应变情况设计的单元求解方程也不相同。在有限元数值求解中，单元的等效节点力、刚度矩阵、质量矩阵等均用数值积分生成，连续体单元以及壳、板、梁单元的面内均采用高斯（Gauss）积分，而壳、板、梁单元的厚度方向采用辛普生（Simpson）积分。辛普生积分点的间隔是一定的，沿厚度分成奇数积分点。由于不同单元的刚度矩阵不同，采用数值积分的求解方式不同，因此实际应用中，一定要采用合理的单元来模拟求解。
2 ANSYS网格划分的指导思想
ANSYS网格划分的指导思想是首先进行总体模型规划，包括物理模型的构造、单元类型的选择、网格密度的确定等多方面的内容。在网格划分和初步求解时，做到先简单后复杂，先粗后精，2D单元和3D单元合理搭配使用。为提高求解的效率要充分利用重复与对称等特征，由于工程结构一般具有重复对称或轴对称、镜象对称等特点，采用子结构或对称模型可以提高求解的效率和精度。利用轴对称或子结构时要注意场合，如在进行模态分析、屈曲分析整体求解时，则应采用整体模型，同时选择合理的起点并设置合理的坐标系，可以提高求解的精度和效率，例如，轴对称场合多采用柱坐标系。有限元分析的精度和效率与单元的密度和几何形状有着密切的关系，按照相应的误差准则和网格疏密程度，避免网格的畸形。在网格重划分过程中常采用曲率控制、单元尺寸与数量控制、穿透控制等控制准则。在选用单元时要注意剪力自锁、沙漏和网格扭曲、不可压缩材料的体积自锁等问题
ANSYS软件平台提供了网格映射划分和自由适应划分的策略。映射划分用于曲线、曲面、实体的网格划分方法，可使用三角形、四边形、四面体、五面体和六面体，通过指定单元边长、网格数量等参数对网格进行严格控制，映射划分只用于规则的几何图素，对于裁剪曲面或者空间自由曲面等复杂几何体则难以控制。自由网格划分用于空间自由曲面和复杂实体，采用三角形、四边形、四面体进行划分，采用网格数量、边长及曲率来控制网格的质量。
Ansys Icepak网格划分原则
（-）网格类型
网格划分是仿真的第二步，是所有仿真求解的基础，网格质量的好坏直接决定了求解
计算的精度和收敛性。优质的网格可以保证CFD计算的精度，其主要表现在以下几个
方面：
(1)网格必须贴体，即划分的网格必须将模型本身的几何形状描述出来，以保证模型
的几何形状不失真；
(2)可以对固体壁面附近的网格进行局部加密，这是因为任何物理变量在固体壁面附
近的梯度都比较大，壁面附近网格由密到疏，才能够将不同物理量的梯度进行合理的捕捉；
(3)网格的各种质量指标需满足Icepak的要求。
为了得到更优质的网格，Icepak提供了包括Mesher-HD（六面体占优）、Hexa
Unstructured（非结构化网格）、Hexa Cartesian（结构化网格）在内的多种网格划
分形式。
Mesher-HD
即六面体占优网格，包含六面体、四面体及多面体网格类型，可以对Icepak的原始
几何体及导入的异形CAD体进行网格划分；如果选择Mesher-HD方法，在网格控制面
板下会出现Multi-Level多级网格的选项；如果模型中包含了异形CAD几何体，则必
须使用Mesher-HD方法进行网格划分。
图1 异形CAD体的贴体网格——六面体占优
Hexa Unstructured
即非结构化网格，全部为六面体网格，且网格不垂直相交，适用于所有的Icepak原
始几何体（立方体、圆柱、多边形等）进行网格划分；非结构化网格可以对规则的几何体进行贴体划分；非结构化网格可以使用O-grid网格对具有圆弧特征的几何体进
行贴体的网格划分，因此非结构化网格在Icepak电子热模拟中应用的非常广泛。
Hexa Cartesian 即结构化网格，所有的网格均为垂直正交，三维的实体网格可以在坐标系方向进行编
号标注。由于这种网格在模型的弧线边界会出现stair-stepped阶梯状网格，因此只适用于对类似于方体的几何模型记性贴体网格划分，而对具有弧线和斜面等特征的几何体则无法得到贴体网格。
血管模型网格划分
网格划分即将所用的模型划分为有限体积或单元，这里我们使用Ansys自身的网格划分器对提取出来的血管模型（STL格式的三维模型）进行网格划分。具体步骤为：
一、软件启动
单击开始---所有程序--Ansys14.0---Meshing---ICEM
CFD 14.0。
二、模型导入
1、单击主菜单栏中的File---Import Geometry---STL，如下图：
主菜单烂 2、在下拉菜单对话框中选取血管模型并确定后，血管模型导入完成，如下图；
三、图形参数设置（封闭模型）
1、单击Geometry工具栏中的Repair Geometry图标，后单击Build Diagnostic按钮单击Apply按钮运行，如下图：
单击此处可调整显示边框与实体
Geometry工具栏
Repair Geometry按钮
单击此按钮后单击Apply按钮 运行后端口显示封闭黄线
2、运行完成后，单击左侧工具栏中的Close Holes图标，然后单击鼠标图形按钮，而后单击模型端口处黄线并单击Apply运行，从而使模型端口封闭，模型有几个端口则反复操作几次，如下图：
四、网格化分参数设置
1、单击Mesh工具栏的Compute Mesh按钮，选取Volume
mesh按钮，后单击Compute按钮，而后单击YES按钮，进行初步的电脑网格划分；
Close Holes按钮 运行结束后端口封闭
Mesh工具栏，Compute Mesh 按钮
单击此按钮，而后在下面的Mesh方法中选择，一般选择默认的方法
2、完成上步操作后，单击Mesh工具栏中的Globe mesh
setup按钮，一般不更改默认设置，单击Apply按钮运行完成；
3、再次重复单击Compute Mesh按钮，后单击Apply按钮，而后单击YES按钮，进行初步的电脑网格划分，注：（1）可用多种方式进行划分而后单击融合操作，直至满意；（2）若模型有其他漏洞，程序会提示是否修复，一般选择不修复；
ANSYS的建模方法和网格划分
ANSYS的建模方法和网格划分
ANSYS是一种广泛应用于工程领域的数值分析软件，它的建模方法和网格划分是进行仿真分析的关键步骤。本文将介绍ANSYS的建模方法和网格划分的基本原理和常用技术。
一、建模方法
1.1 几何建模
在ANSYS中，几何建模是将实际物体转化为计算机能够识别和处理的几何形状，是进行仿真分析的基础。几何建模可以通过直接绘制几何形状、导入CAD模型或利用几何操作进行创建。
直接绘制几何形状是最简单的建模方法，可以通过ANSYS的几何绘制工具直接绘制点、线、面、体等几何形状。这种方法适用于几何形状较简单的情况。
导入CAD模型是将已有的CAD文件导入到ANSYS中进行分析。导入的CAD文件可以是各种格式，如IGES、STEP、SAT等。通过导入CAD模型，可以方便地利用已有的CAD设计进行分析。
几何操作是通过几何操作工具进行模型的创建和修改。几何操作工具包括旋转、缩放、挤压、倒角等操作。利用几何操作可以对模型进行非常灵活的设计和修改。
1.2 材料属性定义
在进行仿真分析前，需要定义材料的物理性质和力学性能。在ANSYS中，可以通过在建模环境中定义材料属性的方法进行。
定义材料属性包括确定材料的密度、弹性模量、泊松比、热膨胀系数等物理性质。这些属性对于仿真分析的准确性和可靠性起到重要作用。
定义材料的力学性能包括确定材料的材料模型和本构关系，如线弹性、非线弹性、塑性、强化塑性等。这些性能可以根据实际需要进行选择和确定。
1.3 界面条件设置
界面条件设置是定义与外部环境或其他系统之间的边界条件和加载条件。在ANSYS中，可以通过多种方式进行界面条件设置。
界面条件设置包括确定材料与外界的热传导、流体传输、气固反应、接触等边界条件。这些条件对于模拟实际工程问题的边界反应至关重要。
