ANSYS网格划分简介

ANSYS学习资料——网格划分01在划分网格前，用户首先需要对模型中将要用到的单元属性进行定义。

单元属性主要包括：单元类型、实常数、材料常数。

典型的实常数包括：厚度、横截面面积、高度、梁的惯性矩等。

材料属性包括：弹性模量、泊松比、密度、热膨胀系数等。

ANSYS为用户提供了两种网格划分类型：自由和映射所谓“自由”，体现在没有特定的准则，对单元形状无限制，生成的单元不规则，基本适用于所有的模型。

自由网格生成的内部节点位置比较随意，用户无法控制。

操作方式是打开Mesh Tool工具条上的Free选项。

所用单元形状依赖于是对面还是对体进行网格划分。

对于面，自由网格可以只由四边形单元组成，也可以只由三角形单元组成，或两者混合。

对于体，自由网格一般限制为四面体单元。

映射网格划分要求面或体形状满足一定规则，且映射面网格只包括三角形单元或四边形单元，映射体网格只包括六面体单元，它生成的单元形状比较规则，适用于形状规则的面和体。

对于映射网格划分，生成的单元尺寸依赖于当前DSIZE、ESIZE、KESIZE、LESIZE和ASIZE的设置。

Smartsize不能用于映射网格划分。

当使用硬点时，不支持映射网格划分。

面映射网格划分：包括全部是四边形单元或者全部是三角形单元。

此面必须由3或4条线围成，在对边上必须有相等的单元划分数。

如果此面由3条线围成，则三条边上的单元划分数必须相等且必须是偶数。

对边网格数之差相等，或者一对对边网格数相等，另一对网格数之差为偶数，也可以进行映射网格划分。

如果一个面由多于4条的线围成，则它不能直接采用映射网格进行划分，然而，为了将总的线数减少到4，其中的某些线可以被加起来（add）或连接起来（concatenated，一种进行网格划分时的操作）。

代替进行连接操作（concatenation），可以用拾取一个面的3个或4个角点来进行面映射网格划分，这种简化的映射网格划分方法将两个关键点之间的多条线内部连接起来。

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。

(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）。

ANSYS各种网格划分方法1. 三角剖分法（Triangular Meshing）：三角剖分法是一种常见的二维网格划分方法，它将几何体分割成一系列的三角形单元。

在ANSYS中，可以使用自动网格划分工具或手动方式进行三角剖分。

自动网格划分工具会根据所选几何体的复杂程度自动生成合适的三角形网格。

手动方式允许用户通过在几何体上添加特定的边界条件和限制条件来控制网格划分过程。

2. 四边形网格法（Quadrilateral Meshing）：四边形网格法是一种常用的二维网格划分方法，它将几何体划分成一系列的四边形单元。

与三角形网格相比，四边形网格具有更好的数值特性和简化后处理的优势。

在ANSYS中，使用四边形网格法可以通过自动网格划分工具或手动方式进行划分。

3. 符号表示（Sweeping）：符号表示是一种常用的三维网格划分方法，它通过将二维几何体沿特定方向移动来创建三维几何体的网格。

在ANSYS中，可以使用自动网格划分工具或手动方式进行符号表示。

自动网格划分工具可以根据选择的几何体自动生成符号表示网格。

手动方式允许用户根据需要指定几何体的边界条件和限制条件。

4. 细化网格法（Refinement）：细化网格法是一种常用的网格划分方法，它通过逐步细化初步生成的网格来提高网格质量和分析精度。

在ANSYS中，用户可以通过自动细化工具或手动方式进行网格细化。

自动细化工具会根据预设的条件和几何体特征进行自动细化。

手动方式允许用户根据需要在特定区域添加额外的网格细化操作。

5. 自适应网格法（Adaptive Meshing）：自适应网格法是一种根据分析需求自动调整网格划分的方法。

在ANSYS中，自适应网格法可以根据解的梯度、误差估计或特定的物理现象进行自动网格调整。

该方法可以显著减少有限元计算中的计算量，提高求解效率和准确性。

总结：ANSYS提供了多种网格划分方法，包括三角剖分法、四边形网格法、符号表示、细化网格法和自适应网格法。

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_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。

实体网格划分在机械结构静力、动力学分析中，会遇到大量的实体结构，如活塞曲柄、汽车轮毂、齿轮等。

对实体划分网格，常用四面体网格和六面体网格。

四面体网格可以快速、自动地生成，用户不用太多干预并且网格划分成功率高，适合于复杂几何形状。

相较于六面体网格，在获得同等结果精度条件下，四面体网格需要更多的单元节点数，因而将耗费更长的CPU计算时间和更多的数据存储空间。

另外，动力学分析（如模态、谐响应分析）需要均匀尺寸的网格，六面体网格仍然是首选，甚至有些显示有限元求解器只接受六面体网格。

通常情况下，CAE工程师遇到的几何体都不会很规整，想要得到高质量的六面体网格，除了要对几何进行简化，如去掉不影响结果的倒角、细孔等特征，还需要耗费大量的时间和精力对几何体进行切割。

Multizone网格划分Multizone(多区)网格划分是ANSYS Workbench中的一种网格划分方法，其基于ICEM CFD Hexa程序块，能将目标区域自动分解成多个可以扫掠或是自由划分的区域，再生成高质量的网格。

对于一些比较规整的单体部件，传统扫掠方法仍然难以直接扫掠得到六面体网格，而MMultizone网格划分只需要简单的指定源面、设置网格控制参数等，即可对零件进行自动分区进行得到高质量的网格，大大提高网格划分效率。

螺栓网格划分实例如图所示的螺栓模型，如果想划分规则的六面体网格，按照传统方法，需要先对螺栓进行体切割，再分段扫掠生成六面体网格。

现在我们采用Multizone网格划分方法，只需要进行简单的设定，如指定源面、边的分段等，如下图。

不用分割体，Multizone网格划分生成的六面体单元如下图。

小结相较于传统的分割、扫掠生成六面体单元的网格划分方法，Multizone网格划分方法省略了分割步骤，适当参数设置即可生成高质量六面体网格，方便快捷、大大提高前处理建模效率。

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。

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。

ANSYS网格划分详细介绍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。

(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。