ansys自由网格与映射网格的区别
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网格划分的类型:自由网格映射网格扫略生成体网格网格划分——类型• 自由网格:对于单元形状无限制,也没有特定规则• 映射网格:对于包含的单元形状有限制,而且必须满足特定的规则。
映射面网格只包含四边形或三角形单元,映射体网格只包含六面体单元。
映射网格典型具有规则形状,几何模型必须具有相当规则的体或面才能接受映射网格划分。
• 扫略生成体网格网格划分——前期准备分网前需要设定单元属性单元类型• 实常数• 材料特性同时,需要给实体模型分配属性网格划分——网格划分控制网格划分控制能调整实体模型划分网格的影响因素,例如单元大小。
这是整个有限元分析计算中最重要的一步。
利用网格划分工具MeshTool是最简单、方便和有效的方法。
网格划分——MeshTool网格划分——SmartSizing• 仅适用于自由划分方式• 适宜于初期对模型进行尝试性的网格划分,以获得进一步的认识• 当网格划分总是不通过时,可以作为检查几何模型是否可能划分的一种手段网格划分——单元尺寸控制1设定表面的边界(线)所用单元边长,或者控制每条线划分的单元数2设定面上的单元边长3设定线上的单元边长或单元数4设定关键点附近的单元尺寸设置单元尺寸的优先级别(由高到低):3>4>2>1网格划分——一些建议• 建议在同一个模型中不要混用两中形状的单元三角形或四边形面单元四面体或六面体体单元例外是程序生成过渡棱锥单元此时,最好将退化的四面体单元转化为非退化形式。
• 常用实体单元四面体单元:SOLID92 ;六面体单元:SOLID95,SOLID45;强烈建议不要使用退化成四面体单元的六面体单元!SOLID92SOLID95SOLID95。
ANSYS软件平台提供了自由网格划分(Free)和映射网格划分(Mapped)两种策略。
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,通过网格数量、边长及曲率来控制网格的质量。
而映射划分则是用于曲线、曲面、实体的网格划分方法,可使用三角形、四边形、四面体、五面体和六面体进行划分,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。
在进行一般的网格控制之前,用户应该考虑好,是使用自由网格划分还是映射网格划分。
自由网格划分对于单元没有特殊的限制,也没有指定的分布模式,而映射网格划分则不但对单元形状有所控制,而且对单元排布模式也有要求。
两者划分结果的差别如图2.52所示。
2.7.1 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,它可以在面上(平面、曲面)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号体单元SOLID92)。
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。
第一章●基本思想:将连续的几何结构离散成有限个单元,每个单元中设置有限节点,将连续体看作在节点处连接的单元结合体。
●有限元分析基本步骤▪建立求解域并将其离散化为有限单元,即将连续体问题分解成节点和单元等个体问题▪假设代表单元物理行为的形函数,即代表单元解的近似连续函数▪建立单元方程▪构造单元整体刚度矩阵▪施加边界条件、初始条件和载荷▪求解线性或非线性的微分方程组,得到节点求解结果,如节点的位移量、应力应变量等。
●网格划分方法延伸划分,映射划分,自由划分,自适应划分第二章●基本分析过程建立实体模型定义材料特性网格划分添加载荷与求解查看计算结果●ANSYS分析涉及到哪些类型的材料,每种材料如何定义。
1,线性材料特性,线性材料特性包括弹性,弹性又分为各项同性、正交异性、各项异性2,非线性材料特性3,密度4,热膨胀系数5,阻尼系数6,摩擦系数7,用户材料选项●广义的载荷分类一是位移载荷,可以将位移约束直接添加在模型的线条上二是通俗意义上的载荷:力,DOF载荷,表面分布载荷,体积载荷,惯性载荷,耦合场载荷●添加位移载荷1显示直线序号。
2在线上施加位移载荷。
3显示位移约束。
4存盘第三章●典型的建立有限元模型的过程1,确定分析方案2,建立实体模型3,划分网格,建立有限元模型●通常ansys分析过程中将实体模型转化为有限元模型过程如下1建立单元属性表2建立合理的,网格密度参数,划分网格3定义面与面的接触单元4保存模型数据,退出前处理模块六类坐标系●ANSYS包括6种坐标系,具体如下:1.整体坐标系:ANSYS预定义的三个坐标系,包括笛卡尔坐标系、柱坐标系、极坐标系。
用以确定几何参数在空间中的位置,系统默认为笛卡尔坐标系。
2.局部坐标系:基于整体坐标系,用户采用坐标系平移、旋转。
自定义形成的坐标系,用以确定几何形状参数(节点、关键点等)在空间中的位置3.节点坐标系:即每个节点的坐标系。
用以确定各节点的自由度方向和节点结果数据的取向,默认与整体坐标合并。
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。
ANSYS网格划分详细介绍众所周知,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。
虽说是ansys网格划分,但是同时也适用于其他的软件,因为网格生成思想是一样的。
1、面映射网格划分(map)需满足以下条件:1)该面必须是3或4条边;面的对边必须划分为相同数目的单元或与一个过渡形状网格的划分匹配。
2)该面如果有三条边,则划分的单元必须为偶数且各边单元数相等。
3)网格划分必须设置为映射网格,结果得到全部四边形网格单元或三角形单元的映射网格,依赖于当前单元类型和单元形状设置。
如果变的数目多于4条,可以通过合并或连结线使面中连接线的数目减少到4条。
建议采用AMAP替代连接线,对拾取面的3或4个角点对面进行映射网格划分。
2、体映射网格划分(vmap)需满足条件:1)该体的外形应为块状(6个面)、楔形(5个面)或四面体。
2)体的对边必须划分相同的单元数或分割符合过渡网格形式适用于六面体网格划分。
3)如果体是棱柱或四面体,三角形面上的单元分割数必须是偶数。
组成体的面数超过上述条件限制时,需减少面数以进行映射网格划分。
可以对面进行加或连接操作,如果连接面有交界线,则线必须连接在一起,必须连接面后连接线。
3、体扫掠方法(VSWEEP)可以从一边界面网格扫掠贯穿整个体(该体必须存在且未划分网格)生成体单元。
如果源面网格有四边形网格组成,则生成六面体网格。
如果面由三角形网格组成,则生成楔形单元。
如果面有三角形和四边形组成,则体由楔形和六面体共同填充。
==============================个人总结==================================同时划分体单元的还有(VROTAT,VEXT,VOFFST,VDRAG),这些划分方式需要先建立一个已划分网格的面,然后利用该面进行旋转、拉伸、偏移等。
很多时候,我们需要将一个体进行切割,分成许多个适合划分的体,切割的技巧很多,以后慢慢的再谈。
ansys建模计算-常用单元和材料类型土木计算过程中常用的单元和材料类型!一、单元(1)link(杆)系列:link1(2D)和link8(3D)用来模拟珩架,注意一根杆划一个单元。
1 自由网格就是使用ANSYS的网格工具,软件内部智能划分,对结构根据实际的建模来建立网格,一般都是满足计算的,特别是对于一些不太规则的模型,就可以使用这种方式,但是这种划分方式如果做不好,很容易出现较大的误差;2 映射网格这个里面的技术就多了,一般在网格的过程中首要选择它,但是这一般也是难度比较大的;这种技术可以首先对模型中的一些关键线来划分,然后映射到整个面,或者是体,从而形成网格,可是使用扫掠技术,就像楼上说的,但是这个掌握是比较困难的,也可以使用像VMESH等命令,也可以通过指定一些网格模式的方式,比如建立一个截面的网格,然后旋转,或者是拉伸,直接生成网格,等等,映射网格的技术是非常多的。
映射网格的好处就是建立的网格都是比较规则的,这样计算出来结果非常接近实际问题,而且可以根据做者的人的意愿建立生成一定的,确定的单元个数,从而可以加快后期计算速度等;另外,映射网格技术可以避免产生一些特别畸形的单元等,也是映射的好处。
3. 拖拉、扫略网格划分对于由面经过拖拉、旋转、偏移(VDRAG、VROTAT、VOFFST、VEXT等系列命令)等方式生成的复杂三维实体而言,可先在原始面上生成壳(或MESH200)单元形式的面网格,然后在生成体的同时自动形成三维实体网格;对于已经形成好了的三维复杂实体,如果其在某个方向上的拓扑形式始终保持一致,则可用(人工或全自动)扫略网格划分(VSWEEP命令)功能来划分网格;这两种方式形成的单元几乎都是六面体单元。
通常,采用扫略方式形成网格是一种非常好的方式,对于复杂几何实体,经过一些简单的切分处理,就可以自动形成规整的六面体网格,它比映射网格划分方式具有更大的优势和灵活性。
4. 混合网格划分混合网格划分即在几何模型上,根据各部位的特点,分别采用自由、映射、扫略等多种网格划分方式,以形成综合效果尽量好的有限元模型。
混合网格划分方式要在计算精度、计算时间、建模工作量等方面进行综合考虑。
ANSYS程序提供了使用便捷、高质量的对几何模型进行网格划分的功能。
主要包括4种网格划分方法:自由网格划分、映射网格划分、延伸网格划分和自适应网格划分。
(1)自由网格划分ANSYS程序的自由网格划分功能十分强大,这种网格划分方法没有单元形状的限制,网格也不遵循任何模式,因此适合于对复杂形状的面和体进行网格划分,这就避免了用户对模型各个部分分别划分网格后进行组装时各部分网格不匹配带来的麻烦。
对面进行网格划分,自由网格可以只有四边形单元组成,或者只有三角形单元组成,或者二者混合。
对体进行自由网格划分,一般指定网格为四面体单元、六面体单元作为过渡,也可以加入到四面体网格中。
若要严格定义单元形状,可通过以下方法实现。
Command:MSHAPE、MSHKEYGUI:Main Menu︱Preprocessor︱Meshing︱Mesher Opts(2)映射网格划映射网格划分允许用户将几何模型分解成简单的几部分,然后选择合适的单元属性和网格控制,生成映射网格,映射网格划分主要适合于规则的面和体,单元成行并具有明显的规则形状,仅适用于四边形单元(对面)和六面体(对体)。
图2.7所示为映射网格划分结果显示。
(3)延伸网格划分延伸网格划分可将一个二维网格延伸成一个三维网格,主要是利用体扫掠,从体的某一边界面扫掠贯穿整个体而生成体单元。
如果需扫掠的面由三角形网格组成,体将生成四面体单元,如果面网格由四边形网格组成,体将生成六面体单元,如果面由三角形和四边形单元共同组成,则体将由四面体和六面体单元共同填充。
(4)自适应网格划分自适应网格划分是在生成了具有边界条件的实体模型以后,用户指示程序自动地生成有限元网格,分析、估计网格的离散误差,然后重新定义网格大小,再次分析计算、估计网格的离散误差,直至误差低于用户定义的值或达到用户定义的求解次数。
Ansys划分网格第一节基本知识几何实体模型并不参与有限元分析,所有施加在有限元边界上的载荷或约束,必须最终传递到有限元模型上(节点和单元)进行求解。
因此,在完成实体建模之后,要进行有限元分析,需对模型进行网格划分——将实体模型转化为能够直接计算的网格,生成节点和单元。
一、有限元网格概述1.网格类型总的来说,ANSYS的网格划分有两种:自由网格划分(Free meshing)和映射网格划分(Mapped meshing),如图3—1所示。
自由网格划分主要用于划分边界形状不规则的区域,它所生成的网格相互之间是呈不规则排列的。
对于复杂形状的边界常常选择自由网格划分。
自由网格对于单元形状没有限制,也没有特别的应用模式。
缺点是分析精度往往不够高。
与自由网格划分相比较,映射网格划分对于单元形状有限制,并要符合一定的网格模式。
映射面网格只包含四边形或三角形单元,映射体网格只包含六面体单元。
映射网格的特点是具有规则的形状,肆元明显地成行排列。
一般来说映射网格往往比自由网格划分得到的结果要更加精确,而且在求解时对CPL和内存的需求也相对要低些。
如果用户希望用映射网格划分模型,创建模型的几何结构必须由一系列规则的体或面组成,这样才能应用于映射网格划分。
因此,如果确定选择映射网格,需要从建立几何模型开始就对模型进行比较详尽的规划,以使生成的模型满足生成映射网格的规则要求。
ANSYS支持的单元形状与网格类型见表3-1。
2.划分网格的过程在ANSYS程序当中,有限元的网格是由程序自己来完成的,用户所要做的就是通过给出一些参数和命令来对程序实行“宏观调控”。
网格划分过程的3个步骤如下:①定义单元属性定义单元属性的操作主要包括定义单元类型、定义实常数和定义材第46页料参数等。
②定义网格划分控制 ANSYS程序提供了大量的网格生成控制,用户可以根据模型的形状和单元特点选用。
③生成网格其中第②步的设置有时是不需要的,因为默认网格控制对许多模型都是适用的。
ANSYS基础教程——网格划分关键字:ANSYS ANSYS教程网格划分信息化调查找茬投稿收藏评论好文推荐打印社区分享本文将详细介绍网格划分的3个步骤并讨论网格划分的其他选项.内容包括:多种单元属性、控制网格密度、改变网格、映射网格划分、过渡网格划分、网格的拖拉、扫掠网格划分及实践。
·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.3.仅对使用上述设置属性的实体划分网格.修改单元属性1.定义所有需要的单元类型,材料, 和实常数.2.激活需要的TYPE, REAL, 和MAT设置的组合:–Preprocessor > -Attributes-Define > Default Attribs...–或使用TYPE, REAL,和MAT命令3.仅修改使用上述设置属性的单元的属性:–使用EMODIF,PICK命令或选择Preprocessor > Move/Modify > -Elements-Modify Attrib–拾取需要的单元4.在后续的对话框,将属性设置为“All to current.”牢记以下几点:·您可以激活属性编号校核单元属性:–Utility Menu > PlotCtrls> Numbering–或用/PNUM,attr,ON命令,attr可以是TYPE, MAT, 或REAL·在实体模型上直接指定属性将不考虑缺省属性.·在实体模型上指定属性, 您可以避免在网格划分操作中重新设置属性. 由于ANSYS 的网格划分算法在一次对所有实体进行网格划分时更为有效,因而这种方法更为优越.·清除实体模型上的网格将不会删除指定的单元属性.B. 控制网格密度·ANSYS 提供了多种控制网格密度的工具, 既可以是总体控制也可以是局部控制:–总体控制·智能网格划分·总体单元尺寸·缺省尺寸–局部控制·关键点尺寸·线尺寸·面尺寸智能网格划分·通过指定所有线上的份数决定单元的尺寸, 它可以考虑线的曲率, 孔洞的接近程度和其它特征, 以及单元阶次.·智能网格划分的缺省设置是关闭, 在自由网格划分时建议采用智能网格划分。
ANSYS基础网格划分作者:刘军涛1 引言ANSYS中有两种建立有限元模型的方法:实体建模和直接生成。
使用实体建模,首先生成能描述模型的几何形状的几何模型,然后由ANSYS程序按照指定的单元大小和形状对几何体进行网格划分产生节点和单元。
对于直接生成法,需要手工定义每个节点的位置和单元的连接关系。
一般来说对于规模较小的问题才适于采用直接生成法,常见的问题都需要先通过实体建模生成几何模型,然后再对其划分网格生成有限元模型。
随着计算机性能的提高,分析模型的复杂性和规模都越来越大,而直接生成法也因其自身的局限性逐渐的被淘汰,所以正确的理解划分网格的目的和掌握划分网格的方法不论是对ANSYS的学习还是对二次开发都有重要的作用,尤其是当模型复杂度大,对模型的某些部分网格需要特殊处理时,这种对划分网格深度的理解作用更加明显。
2 常用高级网格划分方法随着ANSYS功能的越来越强大和计算机性能的飞速提高,有限元分析向着大型化、复杂化的方向发展,而划分网格的观念也需要逐渐从二维模型向三维模型上上转变。
这里主要描述三种常见的高级划分网格的方法,正确的理解和掌握这些划分网格的思想对于二次开发者来说非常的重要。
1)延伸网格划分延伸网格划分是指将一个二维网格延伸生成一个三维网格;三维网格生成后去掉二维网格,延伸网格划分的步骤大体包括:先生成横截面、指定网格密度并对面进行网格划分、拖拉面网格生成体网格、指定单元属性、拖拉、完成体网格划分、释放已选的平面单元。
这里通过一个延伸网格划分的简单例子来加深对这种网格划分的理解。
图1 延伸网格划分举例建立如图1所示的三维模型并划分网格,我们可以先建立z方向的端面,然后划分网格,通过拖拉的方法在z方向按照图中所示尺寸要求的三维模型,只需一部操作便能够完成从二维有限元模型到三维有限元模型的转化。
2)自由网格与映射网格划分映射网格划分和自由网格划分是ANSYS里最常用的两种网格划分方法。
自由网格是面和体网格划分时的缺省设置,生成自由网格比较容易主要步骤:a、导出MeshTool 工具, 划分方式设为自由划分;b、推荐使用智能网格划分进行自由网格划分, 激活它并指定一个尺寸级别. 存储数据库。
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。
ANSYS中的⽹格划分控制⾃由⽹格和映射⽹格划分控制⼀.⾃由⽹格划分⾃由⽹格划分操作,对实体模型⽆特殊要求。
任何⼏何模型,尽管是不规则的,也可以进⾏⽹格划分。
所⽤单元形状依赖于是对⾯还是对体进⾏⽹格划分。
对⾯进⾏⽹格划分,⾃由⽹格可以只由四边形单元组成,或只由三⾓形单元组成,或两者混合。
对体进⾏划分,⾃由⽹格⼀般限定为四⾯体单元。
棱锥形单元作为过渡也可加⼊到四⾯体⽹格中。
如果选择的单元类型严格地限定为三⾓形或四⾯体(例如PLANE2和SOL192),程序在⽹格划分时只⽤这种单元。
但是,如果选择的单元类型允许多于⼀种形状(如,PLANE82或SOLID95),可通过下列⽅法指定⽤哪⼀种(或⼏种)形状:命令:MSHAPEGUI:Main Menu>Preprocessor>Meshing-Mesher Opts还必须指定对此模型⽤⾃由⽹格划分:命令:MSHKEY,0GUI:Main Menu>Preprocessor>Meshing-Mesher Opts对于⽀持多于⼀种形状的⾯单元,缺省地会⽣成混合形状(通常是四边形单元占多数)。
可⽤[MSHAPE,1,2D和MSHKEY,0]来要求全部⽣成三⾓形⽹格,但如果⽤低次单元时建议不要这样做。
注意:可能会遇到全部⽹格都必须为四边形⽹格的情况。
当⾯边界上总的线分割数为偶数时,⾯的⾃由⽹格划分会全部⽣成四边形⽹格,并且四边形单元质量不会出错。
通过打开SmartSizing项并让它来决定合适的单元数,可以增加⾯边界线分割总数为偶数的机率(⽽不是通过LESIZE命令⼈⼯设置任何边界划分的单元数)。
应保证四边形分裂项关闭[MOPT,SPLIT,OFF],以使ANSYS不将形状较差的四边形单元分裂成三⾓形(四边形单元分裂时出错单元缺省是打开的。
参见MOPT命令的叙述)。
使体⽣成⼀种⾃由⽹格,应当选择只允许⼀种四⾯体形状的单元类型,或利⽤⽀持多种形状的单元并只设四⾯体⼀种形状功能[MSHAPE,1,3D和MSHKEY,0]。
关于映射网格和自由网格划分的问题问题:什么时候应该进行映射和体扫掠划分这样的高级网格划分?他们两有什么优缺点?回答:一般来说划分网格有两种方式:映射网格和自由网格。
所谓映射网格,对于二维问题,主要是指四边形单元;对于三维单元,主要是指六面体单元,也可以包括少量五面体单元(棱柱型单元,端面为三角形;ANSYS 中还允许金字塔形单元- 底面为四边形,四周为四个三角形)。
而自由网格,对于二维问题,是指三角形单元;对于三维问题,是指四面体单元。
大量实践都证明了:映射网格比自由网格具有如下优点:(1) 对于单元边长相同的情况,映射网格所生成的有限元模型比自由网格的模型要小很多,从而可以减小计算所需的资源,加快计算速度。
(2) 对于有限元模型规模相近(即节点个数相近- 从计算的角度来说,有限元模型的规模取决于节点的个数) 的情况,映射网格计算结果的精度一般高于自由网格的计算精度。
主要基于这两点,在有条件的情况下,应该尽量划分映射网格。
另外,映射网格的外观一般也比自由网格好看得多,这也可以算一个理由吧。
不过,对于比较复杂的几何模型,划分三维映射网格会遇到很大困难,而且到目前为止,还没有一个软件能够对任意几何模型方便的划分三维映射网格。
为了划分映射网格,比较通用的做法是:先对几何模型进行大量的切割工作,将其分割为若干规则的形状(对于二维实体,划分为三角形和四边形;对于三维实体,划分为5 面体或 6 面体,个别软件允许划分为四面体),然后再划分映射网格。
这句话说起来简单,但是对于复杂的几何体却需要做大量的工作。
比如,过去曾有人对一个汽车发动机的汽缸体划分映射网格,用了两个月的时间。
而划分自由网格则只需几天到半个月。
而且,实践也已证明,在网格密度相近的情况,高阶的四面体单元(10 节点四面体) 的计算精度与使用20 节点六面体的计算精度差不多(当然,四面体网格有限元模型的规模比六面体网格模型大了很多)。
因此,现在比较通用的做法是:有条件时尽量采用映射网格,但是对于复杂的几何模型,建议采用高阶的自由网格- 10 节点的四面体单元,来划分网格。
ANSYS软件平台提供了自由网格划分(Free)和映射网格划分(Mapped)两种策略。
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,通过网格数量、边长及曲率来控制网格的质量。
而映射划分则是用于曲线、曲面、实体的网格划分方法,可使用三角形、四边形、四面体、五面体和六面体进行划分,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。
在进行一般的网格控制之前,用户应该考虑好,是使用自由网格划分还是映射网格划分。
自由网格划分对于单元没有特殊的限制,也没有指定的分布模式,而映射网格划分则不但对单元形状有所控制,而且对单元排布模式也有要求。
两者划分结果的差别如图2.52所示。
2.7.1 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,它可以在面上(平面、曲面)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号体单元SOLID92)。
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。
自由网格划分主要是使用Smartsize进行控制,选择Main Menu→Preprocessor→Meshing→MeshTool命令,打开MeshTool对话框,选择Free单选按钮,即可使用自由网格划分模式,如图2.53所示。
使用MeshTool的优点在于,用户选择了单元的形状后,ANSYS会自动将对于此单元形状不可用的网格划分模型的相应按钮置为不可用状态。
2.7.2 映射网格划分(1)
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:
面可以是三角形、四边形,或其他任意多边形。
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。
面上对边的网格划分数可以不同,但有一些限制条件。
面上可以形成全三角形的映射网格。
体可以是四面体、五面体、六面体,或其他任意多面体。
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,仍然是四面体、五面体或六面体。
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。
对于三维复杂几何模型而言,通常的做法是利用ANSYS的布尔运算功能,将其切割成一系列四面体、五面体或六面体,然后对这些切割好的体进行映射网格划分。
当然,这种纯粹的映射划分方式比较烦琐,需要的时间和精力较多。
面的三角形映射网格划分往往可以为体的自由网格划分服务,以使体的自由网格划分满足一些特定的要求,比如:体的某个狭长面的短边方向上要求一定要有一定层数的单元、某些位置的节点必须在一条直线上等。
这种在进行体网格划分前在其面上先划分网格的方式,可以对很多复杂模型进行良好的控制,但别
忘了在体网格划分完毕后清除面网格(也可用专门用于辅助网格划分的虚拟单元类型(MESH200)来划分面网格,之后不用清除)。
映射面网格只包含四边形和三角形单元,映射体网格只包含六面体单元。
映射网格具有规则的形状,明显成排地规则排列。
因此,如果想要这样的网格类型,必须将模型生成具有一系列相当规则的体或面,才能进行映射网格划分。
下面以一个简单的五边形为例,介绍映射网格划分的操作。
建立几何模型。
选择Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Pentagon 命令,弹出五边形对话框,输入参数,如图2.54所示,单击OK按钮,生成的几何模型如图2.55所示。
选择单元类型。
选择M ain Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete命令,弹出Element Types对话框,如图2.56所示。
单击Add…按钮,弹出Library of Element Types 对话框,选择Solid中的Q uad 4node 42单元,如图2.57所示,单击OK按钮关闭对话框。
选择Main Menu→Preprocessor→Meshing→Meshtool命令,打开MeshTool对话框。
选择Areas网格划分模式,在Mesh下拉列表框中也选择Areas选项,表示对面进行划分;在Shape栏中选中Quad单选按钮,表示选择四边形单元形状;接着选择网格划分模式为Mapped,使用映射网格划分,如图2.58所示,然后单击按钮,弹出图形对话框。
图2.54 五边形对话框
图2.56 Element Types对话框
2.7.2 映射网格划分(2)
在图形视窗中选择刚才建立的五边形面,单击OK按钮。
此时,弹出错误提示对话框,
如图2.59所示。
由于当前图形是不规则的,不能够进行映射网格划分。
造成这个错误的原因是该面的边界线数目超过了4。
对面进行映射网格划分时,要求边的边界由3或4条线组成,当边界线数据大于4时,可通过线的连接使其满足映射网格划分的要求。
下面进行线的连接操作,使五边形面满足映射网格划分的要求。
选择Main Menu→Preprocessor→Meshing→Concatenate→Lines命令,弹出如图2.60所示的线选取对话框,用鼠标在图形视窗中选择相邻两条线合成一条线,如图2.61所示。
此时再在MeshTool对话框中选中Mapped单选按钮,并在该按钮下的下拉列表框中选中3 or 4 sided选项,然后单击按钮,如图2.62所示。
弹出面选取对话框,在图形视窗中选择五边形面,单击OK按钮即可。
得到的映射网格划分结果如图2.63所示。
图2.58 网格划分工具对话框
图2.59 对五边形面进行映射网格划分的错误提示
图2.60 线选取对话框
2.8 小结
几何建模与网格划分是ANSYS程序应用的重要组成部分,是有限元分析成功与否的关键,涉及的问题及技巧很多。
本章较为系统地讲解了用ANSYS程序进行几何建模和网格划分的基本过程和基本方法,重点介绍了网格划分工具MeshTool的应用。