ANSYS结构有限元分析中的网格划分技术及其应用实例

【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。

ansys有限元求解基本方法-回复ANSYS有限元求解基本方法有限元法（Finite Element Method，FEM）是一种高效且广泛应用于工程领域的数值分析方法。

它将复杂的实际结构问题转化为计算机理解的离散化网格，然后应用数值方法对这个网格进行计算，以求解结构的行为和性能。

ANSYS是目前应用最广泛的有限元软件之一，本文将介绍ANSYS 中有限元求解的基本方法。

1. 网格划分（Meshing）：在使用ANSYS进行有限元分析之前，首先需要将复杂的实际结构转化为有限元网格。

网格划分是有限元分析的第一步，它直接影响到后续的求解精度和计算效率。

ANSYS提供了多种网格划分工具，包括自动划分和手动划分。

自动划分是指ANSYS根据用户设定的参数自动生成网格，手动划分是指用户手动绘制网格。

2. 定义材料和边界条件：在进行有限元分析之前，需要定义材料的力学性质和边界条件。

材料的力学性质包括弹性模量、泊松比、屈服强度等，边界条件包括约束和外载荷等。

ANSYS提供了简单易用的界面，可以方便地输入这些参数。

3. 选择求解器和求解方法：在网格划分和参数定义完成后，需要选择适当的求解器和求解方法。

ANSYS提供了多种求解器和求解算法，用于求解不同类型的问题。

选择合适的求解器和求解方法可以提高计算效率和求解精度。

4. 求解并后处理：在进行有限元求解之前，可以进行预处理操作，如自适应网格划分、模型简化等，以提高求解效率。

然后，通过点击求解按钮，ANSYS将自动进行有限元求解。

求解完成后，可以进行后处理操作，如显示位移、应力、应变等结果，以及生成图形和报表等。

ANSYS在有限元求解过程中还提供了许多高级功能，如非线性分析、动力学分析、热传导分析等。

这些高级功能可以进一步扩展ANSYS的应用范围和分析能力。

综上所述，ANSYS有限元求解的基本方法包括网格划分、定义材料和边界条件、选择求解器和求解方法、求解并后处理。

通过这些步骤，可以对复杂的实际结构进行准确、可靠的分析和设计，为工程实践提供重要的支持和指导。

ANSYS模态分析教程及实例讲解ANSYS是一款常用的有限元分析软件，可以用于执行结构分析、热分析、流体分析等多种工程分析。

模态分析是其中的一项重要功能，用于计算和分析结构的固有振动特性，包括固有频率、振型和振动模态，可以帮助工程师了解和优化结构的动态响应。

以下是一份ANSYS模态分析教程及实例讲解，包含了基本步骤和常用命令，帮助读者快速上手模态分析。

1.创建模型：首先需要创建模型，在ANSYS界面中构建出待分析的结构模型，包括几何形状、材料属性和边界条件等。

可以使用ANSYS的建模工具，也可以导入外部CAD模型。

2.网格划分：在模型创建完毕后，需要进行网格划分，将结构划分为小的单元，使用ANSYS的网格划分功能生成有限元网格。

网格划分的细腻程度会影响分析结果的准确性和计算时间，需要根据分析需要进行合理选择。

3.设置材料属性：在模型和网格创建完毕后，需要设置材料属性，包括弹性模量、密度和材料类型等。

可以通过ANSYS的材料库选择已有的材料属性，也可以自定义材料属性。

4.定义边界条件：在模型、网格和材料属性设置完毕后，需要定义结构的边界条件，包括约束和加载条件。

约束条件是指结构受限的自由度，例如固定支撑或限制位移；加载条件是指施加到结构上的载荷，例如重力或外部力。

5.运行模态分析：完成前面几个步骤后，就可以执行模态分析了。

在ANSYS中，可以使用MODAL命令来进行模态分析。

MODAL命令需要指定求解器和控制选项，例如求解的模态数量、频率范围和收敛准则等。

6.分析结果：模态分析完成后，ANSYS会输出结构的振动特性，包括固有频率、振型和振动模态。

可以使用POST命令查看和分析分析结果，例如绘制振动模态或振动模态的频率响应。

下面是一个实际的案例，将使用ANSYS执行模态分析并分析分析结果。

案例：矩形板的模态分析1.创建模型：在ANSYS界面中创建一个矩形板结构模型，包括矩形板的几何形状和材料属性等。

刘丽贤，马国鹭，赵登峰：基于ＡＰＤＬ的ＡＮＳＹＳ网格划分及应用拳ＤＩＭ，ＬＡ，ＡＲＲＡＹ，８，５１将实体所属线号放入ＬＡ二维数组中’ｋＳＥＴ，ＬＡ（１，１），１５，１６，４，３，１９，５４，２４，５２１给二维ＬＡ数组赋值水ＳＥＴ，ＬＡ（１，５），２，１，５，６，１２，８，７，１１木ＤＩＭ，ＬＢ，ＡＲＲＡＹ，５１将对不同线段划分的段数放入ＬＢ一维数组中ＬＢ（１）＝２０，３０，１０，２０，４０堆ＤＯ，ＡＢ，ｌ，５１用双重循环按照设定的段数划分实体所属线木ＤＯ，Ｃ。

１，８ＬＥＳＩＺＥ，ＬＡ（Ｃ，ＡＢ），，，ＬＢ（ＡＢ），，，，，ｌ！调用线号数组ＬＡ并通过调用段数数组ＬＢ对其设置划分的段数拳ＥＮＤＤＯ！结束嵌套循环木ＥＮＤＤＯ！结束外部循环木ＤＩＭ，ＬＤ，ＡＲＲＡＹ，９，２ＬＤ（１，１）＝１，１３，２４，４，９，７，１６，１０，１４１将要被划分网格的实体编号按照一定顺序放入二维数组ＬＤ中ＬＤ（１，２）＝２，２６，２１，２７，２５，２３，２２，１５，１７，ｋＤＯ，ＬＬＤ，ｌ，２１用双重循环划分实体ＭＡＴ．ＬＩＤ！给被划分的实体赋材料属性ＲＥＡＬ。

ＬＥＤ！给被划分的实体赋实常数ＭＳＨＡＰＥ．０．２ＤＭＳＨＫＥＹ，１，ＩｃＤＯ。

Ｕ正，１，９ＡＳＥＬ，Ｓ，ＬＤ（ＬＬＥ，ＬＥＤ）！调用ＬＤ数组选中将被划分的实体ＡＭＥＳＨ，ＬＤ（ＵＪＥ，ＬＬＤ）！调用ＬＤ数组选中划分的实体宰ＥＮＤＤＯ！结束嵌套循环木ＥＮＤＤＯ！结束外部循环以上是对该型电视机的ＣＲＴ网格划分的命令流，以相同方式划分电视机壳体肋板和前后外壳等部件。

ＡＰＤＬ划分网格ｂ自由划分ｆ。

ｇ梧图２实体模型网格划分图２是用ＡＰＤＬ通过以上方式和自由划分网格对长虹ＳＦ２１３６６型电视机的实体模型的网格划分。

由单元信息表１可反映出通过ＡＰＤＬ划分的电视机有限元模型的网格质量较好。

表１单元信息对比表３结论ＡＮＳＹＳ软件经过几十年的发展，日趋成熟。

它不但具有良好的数据库管理和强大的前后处理功能，而且还时刻追踪先进的计算方法和计算机技术，不断提高分析精度和扩展自身的开放性，并提供良好的二次开发功能。

0 前言利用ANSYS分析钢筋混凝土结构时，其有限元模型主要有分离式和整体式两种模型。

这里结合钢筋混凝土材料的工作特性，从模型建立到非线性计算再到结果分析的全过程讲述了利用ANSYS进行钢筋混凝土结构分析的方法与技巧，并以钢筋混凝土简支梁为例，采用分离式有限元模型，说明其具体应用。

1 单元选取与材料性质1. 1 混凝土单元ANSYS中提供了上百种计算单元类型,其中Solid65单元是专门用于模拟混凝土材料的三维实体单元。

该单元是八节点六面体单元,每个节点具有三个方向的自由度( UX , UY , UZ) 。

在普通八节点线弹性单元Solid45 的基础上,该单元增加了针对于混凝土的材性参数和组合式钢筋模型,可以综合考虑包括塑性和徐变引起的材料非线性、大位移引起的几何非线性、混凝土开裂和压碎引起的非线性等多种混凝土的材料特性。

使用Solid65 单元时,一般需要为其提供如下数据:1)、实常数(Real Constants) :定义弥散在混凝土中的最多三种钢筋的材料属性,配筋率和配筋角度。

对于墙板等配筋较密集且均匀的构件,一般使用这种整体式钢筋混凝土模型。

如果采用分离式配筋,那么此处则不需要填写钢筋实常数。

2)、材料模型(Material Model) :在输入钢筋和混凝土的非线性材料属性之前,首先必须定义钢筋和混凝土材料在线弹性阶段分析所需的基本材料信息,如:弹性模量,泊松比和密度。

3)、数据表(Data Table) :利用数据表进一步定义钢筋和混凝土的本构关系。

对于钢筋材料,一般只需要给定一个应力应变关系的数据表就可以了,譬如双折线等强硬化(bilinear isotropic hardening)或随动硬化模型( kinematic hardening plasticity)等。

而对于混凝土模型,除需要定义混凝土的本构关系外,还需要定义混凝土材料的破坏准则。

在ANSYS中,常用于定义混凝土本构关系的模型有:1)多线性等效强化模型(Multilinear isotropic hardening plas2ticity ,MISO模型)，MISO模型可包括20条不同温度曲线，每条曲线可以有最多100个不同的应力-应变点;2)多线性随动强化模型(Multilinear kinematic hardening plas2ticity ,MKIN 模型)，MKIN 模型最多允许5个应力-应变数据点;3)Drucker2Prager plasticity(DP)模型。

基于ANSYS软件的1+6钢丝绳网格划分策略及仿真基于ANSYS软件的1+6钢丝绳网格划分策略及仿真【摘要】钢丝绳作为一种常用的工程材料，在结构、航空、汽车等领域得到了广泛应用。

钢丝绳的应力分布与网格划分密切相关，因此，本文基于ANSYS软件对1+6钢丝绳进行了网格划分策略的研究，并仿真分析了其力学性能。

【关键词】ANSYS；1+6钢丝绳；网格划分；仿真1. 引言钢丝绳是由多股金属丝绳或其他材料绞合而成，其具有高强度、耐腐蚀性能好等优点，在结构工程、航天工程等领域有着广泛应用。

在工程实践中，为了准确计算钢丝绳的力学性能，常常需要使用有限元分析软件进行仿真。

2. ANSYS软件的基本原理ANSYS是一种常用的有限元分析软件，可以对各种结构进行力学仿真，因此非常适合用于钢丝绳的网格划分和力学性能仿真。

ANSYS软件具有强大的前后处理能力，可以实现复杂结构的建模、网格划分以及结果的后处理。

3. 1+6钢丝绳的网格划分策略在对1+6钢丝绳进行网格划分时，需要考虑到以下几个因素：（1）钢丝绳的几何形状：钢丝绳由一根主绳和六根辅绳组成，每根绳线的直径、长度等参数都需要考虑进去。

（2）网格密度：钢丝绳的网格划分密度对仿真结果的准确性有重要影响，因此需要根据预期的结果精度进行合理的网格划分。

（3）约束条件：钢丝绳通常会受到一定的约束条件限制，比如固定端、自由端等，这些条件也需要在网格划分过程中考虑进去。

在基于ANSYS软件进行网格划分时，可以采用以下步骤：（1）建立几何模型：根据实际钢丝绳的几何形状，使用ANSYS软件中的建模工具创建几何模型，包括主绳和辅绳的位置、长度等参数。

（2）网格划分：根据上一步建立的几何模型，使用ANSYS软件中的网格划分工具对钢丝绳进行网格划分。

在网格划分时需要注意细节部分的网格密度，可以使用不同大小的网格对主绳和辅绳进行划分。

（3）加载边界条件：根据实际情况，设置钢丝绳的边界条件，比如约束条件等。

ANSYS案例——20例ANSYS经典实例】针对【典型例题】3.3.7(1)的模型，即如图3-19所示的框架结构，其顶端受均布力作用，用有限元方法分析该结构的位移。

结构中各个截面的参数都为：113.010PaE=，746.510mI-=，426.810mA-=，相应的有限元分析模型见图3-20。

在ANSYS平台上，完成相应的力学分析。

图3-19框架结构受一均布力作用图3-20单元划分、节点位移及节点上的外载解答对该问题进行有限元分析的过程如下。

1．基于图形界面的交互式操作(tepbytep)(1)进入ANSYS(设定工作目录和工作文件)程序→ANSYS→ANSYSInteractive→Workingdirectory(设置工作目录)→Initialjobname(设置工作文件名):beam3→Run→OK(2)设置计算类型(3)选择单元类型(4)定义材料参数ANSYSMainMenu:Preproceor→MaterialProp→MaterialModel→Struc tural→Linear→Elatic→Iotropic:E某:3e11(弹性模量)→OK→鼠标点击该窗口右上角的“”来关闭该窗口(5)定义实常数以确定平面问题的厚度ANSYSMainMenu:Preproceor→RealContant…→Add/Edit/Delete→Add→Type1Beam3→OK→RealContantSetNo:1(第1号实常数),Cro-ectionalarea:6.8e-4(梁的横截面积)→OK→Cloe(6)生成几何模型生成节点ANSYSMainMenu:Preproceor→Modeling→Creat→Node→InActiveCS→Nodenumber1→某:0,Y:0.96,Z:0→Apply→Nodenumber2→某:1.44,Y:0.96,Z:0→Apply→Nodenumber3→某:0,Y:0,Z:0→Apply→Nodenumber4→某:1.44,Y:0,Z:0→OK生成单元ANSYSMainMenu:Preproceor→Modeling→Create→Element→AutoNum bered→ThruNode→选择节点1，2(生成单元1)→apply→选择节点1，3(生成单元2)→apply→选择节点2，4(生成单元3)→OK(7)模型施加约束和外载左边加某方向的受力ANSYSMainMenu:Solution→DefineLoad→Apply→Structural→Force/Moment→OnNode→选择节点1→apply→Directionofforce:F某→VALUE：3000→OK→上方施加Y方向的均布载荷ANSYSMainMenu:Solution→DefineLoad→Apply→Structural→Preure→OnBeam→选取单元1(节点1和节点2之间)→apply→VALI：4167→VALJ：4167→OK左、右下角节点加约束(8)分析计算(9)结果显示(10)退出系统(11)计算结果的验证与MATLAB支反力计算结果一致。

ANSYS有限元分析中的网格划分有限元分析中的网格划分好坏直接关系到模型计算的准确性。

本文简述了网格划分应用的基本理论，并以ANSYS限元分析中的网格划分为实例对象，详细讲述了网格划分基本理论及其在工程中的实际应用，具有一定的指导意义。

作者: 张洪才关键字: CAE ANSYS 网格划分有限元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。