ansysworkbenchmeshing网格划分总结(1)
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01网格划分方法(ANSYSMeshing)专注于仿真分析和振动分析00 导读本文主要介绍 ANSYS Meshing 局部控制的网格划分方法。
01 研究背景ANSYS Meshing 网格划分可以分为全局控制和局部控制。
局部控制的优先级高于全局控制。
当划分对象缺少局部控制时,软件会执行全局控制。
02 局部控制局部控制选项如下图所示。
03 实体网格实体几何模型的网格划分方法如下图所示。
Automatic:自动,首先对实体尝试扫掠(Sweep)方法划分网格,如果不适合则采用四面体(Tetrahedrons)方法划分网格。
Tetrahedrons:四面体,该方法对实体形状规则性基本无要求。
包含两种算法。
Patch Conforming 算法先在实体上生成面网格,然后再生长为体网格。
Patch Independent 算法先在实体内生成体网格,然后再蔓延到表面。
Hex Dominant:六面体为主,该方法对实体形状规则性要求不高。
生成以六面体为主的体网格,其中可能会存在四面体网格等。
Sweep:扫掠,该方法要求实体形状规则。
先在源面上生成面网格,然后沿着实体的某个方向扫掠成体网格,主要生成六面体网格,其中可能会存在三棱柱网格。
MultiZone:多区域,该方法要求实体形状大致规则。
多区域划分方法自动将实体进行虚拟切分成规则实体以适合扫掠。
Hexa-生成纯六面体网格。
Hexa/Prism-生成六面体和三棱柱网格。
Prism-生成纯三棱柱网格。
Program Controlled-自动使用Uniform或Pave。
Uniform-生成均匀的体网格。
Pave-会考虑曲率。
Not Allowed-不允许。
Tetra-允许使用四面体网格划分。
Tetra/Pyramid-允许使用四面体网格划分,并且在表面一层为金字塔网格。
Hexa Dominant -允许使用六面体为主网格划分。
Hexa Core-允许使用六面体核心网格划分。
3.2 Meshing网格划分详解89
图3-25 网格划分物理参照设置
(4)Explicit:为显示动力学分析软件提供网格划分,如AUTODYN及LS-DYNA 求解器。
3.2.2 Meshing网格划分方法
对于三维几何体来说,ANSYS Mesh有以下几种不同的网格划分方法。
(1)Automatic(自动网格划分)。
(2)Tetrahedrons(四面体网格划分)。
当选择此选项时,网格划分方法又可细分为两种。
①Patch Conforming法(Workbench自带功能):其特点如下。
●默认时考虑所有的面和边(尽管在收缩控制和虚拟拓扑时会改变且默认损伤外貌
基于最小尺寸限制);
●适度简化CAD(如native CAD,Parasolid,ACIS等);
●在多体部件中可能结合使用扫掠方法生成共形的混合四面体/棱柱和六面体网格;
●有高级尺寸功能;
●表面网格→体网格。
②Patch Independent法(基于ICEM CFD软件):其特点如下。
●对CAD有长边的面、许多面的修补、短边等有用;
●内置defeaturing/simplification基于网格技术;
●体网格→表面网格。
(3)Hex Dominant(六面体主导网格划分)。
当选择此选项时,Mesh将采用六面体单元划分网格,但是会包含少量的金字塔单元和四面体单元。
ansysworkbenchmeshing⽹格划分总结(1)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。
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网格划分总结(2007-12-09 15:12:14)转载▼分类:ANSYS学习标签:家居/装修ansys程序网格划分分为两种:映射网格划分和自由网格划分。
映射网格划分包括三角形单元、四边形单元和六面体单元。
映射网格划分要求具有规则形状的面和体。
自由网格划分对面和体没有特定的要求。
1、线单元的网格划分(beam188 beam4 pipe16 link8和link10)线单元网格划分时,除在分布荷载作用下的梁单元外,如没有特别要求,通常对每段线段不再进行细分,即一段线段只划分一个单元。
如果将一段线段划分多个单元,则降低了线段的刚性,反而不好。
因此,线单元网格划分实际上只是给线段赋属性,不进行划分。
但是其划分过程是不可缺少的。
(1)mesh attributes>picked lines 定义单元类型、实常数、截面类型(注意非完全对称单元还要通过定义主轴上的一点来定义截面方位)有时还需确定单元坐标系。
(2)size cntrls>manualsize>lines>picked lines 在[ndiv]项中输入划分数。
(3)meshtool>pickall。
如果梁单元上存在分布荷载,必须将梁单元进行细分,划分的段数需根据分布荷载儿定。
对于均布荷载一般以划分四段为宜。
2、面单元网格划分1.自由网格划分(1)mesh attributes>picked areas(2)meshtool>在“element attributes”中选择“areas”,激活“amart size”并设置尺寸。
在“mesh”中选择“areas”,激活“quad”和“free”。
单击【mesh】按钮,弹出拾取对话框后拾取要划分的面。
2.映射网格划分(1)mesh attributes(2)size cntrls>manualsize>lines>picked lines 在[ndiv]项中输入划分数。
【流体】ANSYSmeshing网格划分之-上手1-3Dtube网格划分在之前的入门文章《ANSYS meshing 网格划分之 - 入门1 - 3D 几何边界命名》中,我们用中间放置有阻流器的tube作为例子学会边界命名操作。
本章在此基础上,依然采用此tube几何文件为例,正式上手学习ANSYS meshing三维网格划分。
1. 几何命名好之后,在workbench工作界面,左键按住Geometry模块的第二栏,不要放松鼠标,拉到Mesh模块的第二栏中,然后鼠标放开。
两个模块之间出现一条蓝色的连接线,表示已经成功将几何导入到Mesh模块中。
2. 鼠标左键双击Mesh模块第三栏的Mesh,打开mesh软件界面。
工作界面和其他软件基本一样,在划分网格时,主要注意的窗口有如下:3. 调整透明度。
当几何导入到Mesh模块中时,有时是半透明显示,但是有时候是不透明显示,如上图所示。
这样就看不到tube里面的结构,因此,需要将几何调整到透明状态,方便后面操作。
4. 网格划分。
Mesh模块是ANSYS的网格划分工具之一,能够划分CFD网格,CAE分析网格和电磁分析网格。
所以需要指定划分类型,软件会帮您将一些默认参数进行调整,更好划分网格。
本章是划分CFD网格,导入到Fluent软件中使用。
ANSYS Meshing模块划分网格的设置,基本都是通过鼠标右键设计树中的Mesh选择,即上面图片中的1所指,包括体网格、面网格、线网格等划分选择。
然后在底部的Details窗口中设置相关参数。
由于管子的直径只有14mm,所以需要将网格划分总参数进行修改,如下图。
网格划分总参数有许多,将会在后续文章中一一讲解,现在是先按照本文走一遍网格划分,熟悉操作。
选择四面体网格划分方法。
鼠标右键设计树中的Mesh,选择Method。
在Details中选中几何,Method选Tetrahedrons四面体网格。
因为这是流体流动,所以需要对壁面划分边界层网格。
(1) 网格划分定义:实体模型是无法直接用来进行有限元计算得,故需对它进行网格划分以生成有限元模型.有限元模型是实际结构和物质的数学表示方法。
在ANSYS中,可以用单元来对实体模型进行划分,以产生有限元模型,这个过程称作实体模型的网格化.本质上对实体模型进行网格划分也就是用一个个单元将实体模型划分成众多子区域.这些子区域(单元),是有属性的,也就是前面设置的单元属性.另外也可以直接利用单元和节点生成有限元模型.实体模型进行网格划分就是用一个个单元将实体模型划分成众多子区域(单元)。
(2)为什么我选用plane55这个四边形单元后,仍可以把实体模型划分成三角形区域集合???答案:ansys为面模型的划分只提供三角形单元和四边形单元,为体单元只提供四面体单元和六面体单元。
不管你选择的单元是多少个节点,只要是2D单元,肯定构成一个四边形或者是三角形,绝对没有五、六边形等特殊形状.网格划分也就是用所选单元将实体模型划分成众多三角形单元和四边形子区域。
见下面的plane77/78/55都是节点数目大于4的,但都是通过各种插值或者是合并的方式形成一个四边形或者三角形。
所以不管你选择什么单元,只要是对面的划分,meshtool上的划分类型设置就只有tri和quad两种选择.如果这个单元只构成三角形,例如plane35,则无论你在meshtool上划分设置时tri还是quad,划分出的结果都是三角形。
所以在选用plane55单元,而划分的是采用tri划分时,就会把两个点合并为一个点。
如上图的plane55,下面是plane单元的节点组成,可见每一个单元上都有两个节点标号相同,表明两个节点是重合的..同样在采用plane77 单元,进行tri划分时,会有三个节点重合。
这里不再一一列出。
(3)如何使用在线帮助:点击对话框中的help,例如你想了解plane35的相关属性,你可以点击上右图中的help,亦可以,点击help->help topic弹出下面的对话康,点击索引按钮,输入你想查询的关键词.(4)对于矩形的网格划分方法整理:当圆柱体具有圆周对称性时,可以使用plane 55 (是一个2D,4节点的平面四边形单元,自由度是温度)单元作为有限元单元,设置为轴对称性(Axisymmetric)。
ANSYSworkbench⽹格划分初学者整理by-syy1workbench⽹格划分主要是这⼀栏mesh control的功能。
有的教材书列举了⼀些例⼦,按照它的步骤来可以得出它得出的答案,但是有时候知其然不知其所以然。
所以,笔者作为初学者,把⾃⼰犯的错,以及做得例⼦进⾏了详细解说。
明⽩了软件每个选项的意思和作⽤,然后再去看书上⼀些例⼦,就会发现可以信⼿拈来了。
1.1映射⾯⽹格划分通过局部⽹格控制【mesh control】,设置参数得到如下划分。
不符合预期要求,⽽且,正反两平⾯⽹格划分不同!如果不进⾏局部控制,结果是这样的:且正反⾯⽹格相同。
要使正反⾯都相同必须两⾯都设置局部控制:其中sides、corners、ends的设置将决定该⾯上⽹格的划分。
如下设置三点side:其余四点为end得到:正反⼀样。
另⼀种设置⽅式:⼀个side,内陷的那个是corner,其余五个是end得到结果:这些点的设置是什么意思?1.2Sizing通过选择“体”(注意直接选容易选成了⾯),然后开始body sizing中的sphere of influence上图根据实际实体⼤⼩设置sphere radius(半径)和element size很重要。
Element size如果⼤了,则body sizing设置与否都⽆作⽤。
这个的意思是,将包括在球体内的实体以element size⼤⼩来细分。
结果:1.3建⽴局部坐标这个累死了。
到处找资料也没有说得清楚的!!⾸先,教程是这样说的:Apply那⾥怎么选中这个局部坐标系的原点?⼀定要记得先选geometry selection!!然后取点局部坐标系有什么⽤呢?在⽹格细分⾥这么⽤:虽然结果奇奇怪怪的,但⾄少也说明了,在这两个地⽅,⽹格确实分的很细!其实不⽤建⽴局部坐标也可以。
在geometry那⼀栏不要选中整个体,选择某个点,得到vertax sizing就可以设置了!1.4⽹格偏置Bias type的功能从以下两张对⽐图就可以看出来!上图⽤了参数2的偏置,下图没⽤,特别注意behivor:hard的作⽤。
ANSYS中网格划分知识总结一、步骤(1)、设置单元属性(2)、为实体模型分配单元属性(3)、通过网格划分工具设置网格划分属性(4)、对实体模型进行网格划分1)、设置单元属性1、单元类型路径:main menu —preprocessor—element—add/edit/delete经常使用的单元类型有以下几类:A:杆单元----用于弹簧、螺杆及桁架等模型B:梁单元-----用于螺栓、管件及钢架等模型C:面单元-----用于各种二维模型或简化为二维的模型D:壳单元-----用于薄板或曲面模型(板面厚度小于其板面尺寸的1/10)E:实体单元---用于各种三维实体模型说明:选择单元的基本原则是在满足求解精度的前提下尽量采用低维的单元,即优先选择单元优先级从高到底的点、线、面、壳、实体。
2、设置单元实常数路径:mainmenu-preprocessor-realconstants单元实常数通常包括杆、梁单元的横截面面积;板、壳单元的厚度、惯性矩,平板单元的轴对称特性、单元的初始预应力条件等。
注意:1、实常数与单元关键选项密切相关,不同单元关键选项值对应不同实常数设置。
2、并不是没一个单元要实常数,一般查看help选项。
3、设置材料属性路径:main menu —preprocessor—materialsprops—materials models4、设置单元坐标系统路径:utility menu—workplane—localcoordinate systems—create local CS2)、为实体模型分配单元属性1、直接方式直接方式分配单元属性在网格化的过程中会转换到有限元模型上;默认反方式为有限元模型分配属性实际上是为模型中的单元分配单元类型、材料、实常数及单元坐标等属性。
采用直接方法为实体模型分配属性,原来的实体模型的属性不会因为有限元模型的修改而变化,也就是说,如果用户第一次网格化效果不好,需要重新网格化,那么取消第一次划分产生的网格时,转换到有限元模型上的属性将自动删除,但分配到实体模型的属性仍保持在实体模型上。
Ansys_workbench网格划分相关Mesh 网格划分方法—四面体(Patch Conforming和Patch Independent)、扫掠、自动、多区、CFX划分1.四面体网格优点—适用于任意体、快速自动生成、关键区域使用曲度和近似尺寸功能细化网格、可使用边界层膨胀细化实体边界。
缺点—在近似网格密度下,单元和节点数高于六面体网格、不可能使网格在一个方向排列、由于几何和单元性能的非均质性,不适用于薄实体或环形体常用参数—最小和最大尺寸、面和体的尺寸、Advanced尺寸功能、增长比(Growth—对CFD逐渐变化,避免突变)、平滑(smooth—有助于获得更加均匀尺寸的网格)、统计学(Statistics)、Mesh MetricsPathch Conforming—默认考虑几何面和体生成表面网格,会考虑小的边和面,然后基于TGRID Tetra算法由表面网格生成体网格。
作用—多体部件可混合使用Patch Conforming四面体和扫掠方法共同生成网格,可联合Pinch Control 功能有助于移除短边,基于最小尺寸具有内在网格缺陷Patch Independent—基于ICEM CFD T etra算法,先生成体网格并映射到表面产生表面网格。
如果没有载荷或命名,就不考虑面和边界(顶点和边),此法容许质量差的CAD几何。
作用—可修补碎面、短边、差的面差数,如果面上没有载荷或者命名,就不考虑面和边了,直接将网格跟其它面作一体划。
如果有命名则要单独划分该区域网格体膨胀—直接选择要膨胀的面,就可使面向内径向生成边界层面膨胀—选择要膨胀的面,在选择面的边,就可以向面内膨胀2.扫掠网格体须是可扫掠的、膨胀可产生纯六面体或棱柱网格,手动设置源和目标面,通常一对一,薄壁模型(Src/Trg选择Manual Thin)可自动划分多个面,在厚度方向上划分多个单元。
3.自动化分网格—应该划分成四面体,其与扫掠取决于体是否可扫掠,同一部件的体有一致网格,可程序化控制膨胀4.多区扫掠网格划分—基于ICEM CFD六面体模块,多区划分完后,可给多区添加膨胀5.CFX网格—使用四面体和棱柱网格对循环对称或旋转对称几何划分网格,不考虑网格尺寸或没有网格应用尺寸可使用CFX网格全局网格控制1.Physics Preference 物理设置包括力学(Mechanical)、CFD、电磁(Electromagnetic)、显示(Explicit)分析2.结构分析—使用哪个高阶单元划分较为粗糙的网格。
ANSYS Workbench局部网格划分方法介绍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。
本文重点介绍ANSYS Workbench局部网格划分方法。
1.ANSYSMesh模块创建将workbench界面左侧工具栏中的“Mesh”拖入至右侧空白区域松开鼠标创建一个网格划分模块,然后右击“Mesh”模块下的“Geometry”导入几何文件,如图1所示。
图1 ANSYS Mesh模块创建2.ANSYS Mesh网格划分方法右击“Mesh”后,插入网格划分方法,如图2所示。
图2插入网格划分方法ANSYS Mesh网格划分方法包括自动划分、四面体、六面体主导、扫略和多区五种网格划分方法,如图3所示。
图3 网格划分方法其中扫略的网格划分方法适用于规则的几何体(源面和目标面拓扑结构一致),可生成高质量的六面体单元或六面体与棱柱体组合单元;六面体为主导的网格划分方法适用于形状较为复杂的体,体表面以六面体划分,内部不能使用六面体划分的区域用四面体填充;四面体的网格划分方法适用于形状特别复杂的体;多区的网格划分方法,程序自动把复杂的几何体切割若干规则的几何体,然后再使用扫略划分方法。
图4列出了采用不同网格划分方法的得到的有限元模型。
(a)自动网格划分(b)四面体网格划分(c)六面体主导网格划分(d)多区网格划分图4采用不同网格划分方法得到的有限元模型3.可消除细小特征的网格划分方法导入至Workbench的几何模型在某一面上存在细小特征(9个圆圈),如图5所示。
若直接进行网格划分,会在圆圈附近加密网格,,这样会使网格数量大大增加,从而延长计算时间。
通常的做法是在ANSYS几何处理模块(Spaceclaim或DesignModeler)中将这些圆圈事先删除,然后再进行网格划分。
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。
a n s y s w o r kb e nc hm e s h i n g网格划分总结(总5页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除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。
v1.0可编辑可修改
转自宋博士的博客
如何在ANSYS WORKBEN中划分网格经常有朋友问到这个问题。
我整理了一下,先给
出第一个入门篇,说明最基本的划分思路。
以后再对某些专题问题进行细致阐述。
ANSYSWORKBENCH提供了对于网格划分的几种方法,为了便于说明问题,我们首先创建一个简单的模型,然后分别使用几种网格划分方法对之划分网格,从而考察各种划分方法
的特点。
1.创建一个网格划分系统。
2.创建一个变截面轴。
先把一个直径为20mm的圆拉伸30mm成为一个圆柱体
再以上述圆柱体的右端面为基础,创建一个直径为26mm的圆,拉伸30mm得到第二个圆柱体。
v1.0可编辑可修改。
ANSYSWorkbenchMesh网格划分(自己总结)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 ElectromagneticExplicit 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。
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
3D
Sweep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。
——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
——对体积和表面积比小的薄复杂体无用
——对于CFD无边界层识别
——主要对FEA分析有用
Automatic自动网格:在四面体网格(patch conforming考虑细节)和扫掠网格(sweep)之间自动切换。
2D
Quadrilateral dominant [,kwɑdrɪ'lætərəl]四边形主导
triangles['traɪæŋg(ə)l]三角形
uniform quad/tri 均匀四边形或三角形
uniform quad 均匀四边形
膨胀
所有的方法可以应用到膨胀中除了六面体主导控制的薄壁结构的扫掠
可以扫掠(纯六面体或楔形)
网格质量mesh metrics:畸变度skewness,六面体节点数少于四面体的一半,边界层、高区率区域用六面体。
对任意几何,六面体网格划分需要多步,对简单几何,扫掠Sweep和Multizone 是一种简单方式。
几何体的不同部件可以使用不同的网格划分方法(能扫掠的部件扫掠,不能的部
件hex dominant,边界层棱柱)
——不同部件的体的网格可以不匹配或不一致
——单个部件的体的网格匹配或一致
四面体特点
自动、关键区域可细化、边界层,单元和节点数多
Physics preference物理场偏好
Tetrahedrons [,tetrə'hiːdrən; -'hed-] 四面体
Hexahedron[,heksə'hiːdrən; -'hed-]六面体
algorithm ['ælgərɪð(ə)m]算法
fixed:只以设定的大小划分网格,不会根据曲率大小自动细化
statistic (网格)统计数值
explicit 显式动力学分析
relevance 关联,相关。
值(-100—100)越大,网格越细
relevance center 关联中心
smoothing 平滑度
transition 过渡:控制临近单元增长比。
CFD、Explicit需要缓慢网格过渡,mechanical、electromagetics需要产生快速网格过渡
Element Midside Nodes 单元中间节点
Sizing(全局)尺寸控制
Initial Size Seed初始尺寸种子:用来控制每一部件的初始网格种子——active assembly有效组件:初始种子放入未一直部件
——full assembly 全部组件
——part
Span angle center 跨度中心角:网格在弯曲区域细分,直到单独单元跨越这个角
Inflation 膨胀:一般而言,这里的Inflation为整体控制,我们不用,后面可以利用Mesh-Insert-Inflation来设置具体的膨胀。
——use automatic tet inflation为program controlled时,膨胀层由所有没有指配named selection的边界形成。
膨胀层厚度是表面网格的函数,是自动施加的。
Contact size接触尺寸
Refinement细化:仅对边、面、顶点有效
Mapped face meshing映射面划分
Match control 匹配控制:旋转机械,取重复的一部分方便循环对称分析。
Pinch 收缩:可以在划分网格时自动去除模型上的一些小特征,如边、狭窄区等,从而减少网格数。
收缩只对顶点和边起作用,面和体不能收缩。
Mesh-右键-Create Pinch Controls可以让程序自动寻找并去除几何体上的一些小特征,之前要在Defeaturing(特征清除)中设置好Pinch Tolerance(收缩容差),收缩容差要小于局部最小尺寸(Minimum Edge Length)。
局部尺寸Sizing中的type通常采用如下两类:
——element size:用于设置所选中的具体,某单元(体、面、边、顶点)的平均边长
——sphere of influence:用球体来设置单元平均大小的范围,球体中心坐标采
用的是局部坐标系,所有包含在球体内的实体,其单元网格大小均按照设定的尺寸划分。
为了描述球所在位置,还对其它需要定义一个坐标系。
右击coordinate systems插入一个坐标系,定义origin x,y,z, insert-sizing, 设置type为sphere of influence,点击sphere center选择创建的坐标系,设置sphere radius和element size。
Inflation
——Smooth transition平滑过渡
——Total thickness总厚度:选项的膨胀其第一层和下列每一层的厚度是常量——first layer thickness第一层厚度
Transition ratio过渡比
Maximum layers边界层层数
Inflation algorithm膨胀运算法则
——pre前处理:tgrid算法,可以应用于扫掠和2D网格划分。
——post后处理:icem cfd算法,只对patch conforming和patch independent 四面体网格有效。
Inflation this method
Mapped face meshing映射面划分
①在面上允许产生结构网格
②映射面划分的内部圆柱面有更均匀的网格模式
③如果选择的映射面划分的面是由两个回线定义的,就要激活径向的分割数。
扫掠时指定穿过环形区域的分割数(radial number of divisions:这用来产生多层单元穿过薄环面)。
多体部件:一个part由多个solid组成,即多个body
mesh的整体思路是“先进行整体和局部网格控制,然后对被选的边、面进行网格细化”
问题
同一部件能不能用不同网格
需在DM中用slice分割划分,流体是否可用类似icem
面网格作用
Insert-Sizing-face-element size面尺寸,细化面网格起到细化体网格作用(四面体的一个面组成了面网格)
Sweep和multizone区别:
Sweep不能手动选多个源面,multizone可以选多个源面,sweep要想选多个源面需要slice成多体部件,multizone相当于将part分割了,适用于未分割且各个部分均可扫掠的。
有不可扫掠部分和可扫掠部分的,先用slice分割为多体部件,再用sweep手动选择各个body的源面,其余部分tetra。
Sweep的边界层需选择源面上的edge
通过扫掠网格的映射面划分的使用和作用,强迫薄环厚度上的径向份数,在源面和目标面的边上设置边尺寸,有助于生成高质量的网格。
多体部件:
①Sweep手动源面+tetra分别划分最好(sweep自动和手动效果相同)
②Multizone自动源面 hexa/prism、tetra差
③Multizone手动指定源面最差
④割后automatic同①
影响网格质量的因素:
几何模型:小边、狭长面、缝隙、尖锐角等(“虚拟拓扑”虚拟地把小边、狭长面等合并,避免质量差的网格出现)
网格划分方法的选择
网格尺寸的设置(质量差的地方,进行局部网格加密)。