《ansys建模和网格划分指南》第十一章_编号控制和单元重排序

ANSYSWorkbench结构分析网格划分的总体控制和局部控制解析导读：网格划分是有限元分析前处理的重要环节。

一般来说，需要首先设置网格控制选项，然后再进行网格划分。

在ANSYS Mechanical界面中，网格划分的控制选项可分为总体控制和局部控制两大类。

总体控制可通过Mesh分支来实现，局部控制通过Mesh分支上下文菜单或Mesh工具栏实现。

本文将向读者朋友介绍ANSYS Workbench结构分析中的常用网格划分选项及其作用原理。

更多相关内容，可以关注尚晓江博士等编著的《ANSYS Workbench结构分析理论详解与高级应用》（中国水利水电出版社，2020年版）。

一、网格划分总体控制选项网格划分总体控制选项通过Mesh分支的Details选项进行设置，如下图所示。

常用的总体控制包括Defaults、Sizing、Quality、Advanced等，Quality为网格质量评价信息，感兴趣的读者可以参考之前发布的文章：ANSYS Mechanical中的网格质量评价方法与应用。

Inflation选项多用于CFD边界层的网格控制，在结构分析中较少使用。

Statistics为网格统计信息，如节点总数、单元总数等。

下面对Defaults、Sizing及Advanced等总体选项进行介绍。

1、Defaults总体控制选项如下图所示，Defaults是网格划分的缺省选项。

其中Element Order用于控制单元的阶数（老版本中为Element Midside Nodes选项），可以选择Program Controlled、Linear或Quadratic。

对于实体结构通常会自动选择二次的186和187单元。

Element Size用于设置缺省的总体网格尺寸，直接定义一个数值即可。

Mechanical旧版本中是通过Relevance选项设置总体网格相对尺寸的，新版本已经不再采用。

2、Sizing总体控制选项Sizing包含网格划分总体尺寸控制，具体选项与Use Adaptive Sizing设置有关。

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。

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。

ANSYS结构分析指南（上）第一章结构分析概述1.1 结构分析定义结构分析是有限元分析方法最常用的一个应用领域。

结构这个术语是一个广义的概念，它包括土木工程结构如桥梁和建筑物，汽车结构如车身骨架，海洋结构如船舶结构，航空结构如飞机机身，还包括机械零部件如活塞、传动轴等。

1.2 结构分析的类型在 ANSYS 产品家族中有七种结构分析的类型。

结构分析中计算得出的基本未知量(节点自由度)是位移。

其他的一些未知量，如应变、应力和反力可通过节点位移导出。

包含结构分析功能的ANSYS产品有：ANSYS/Multiphysics,ANSYS/Mechanical, ANSYS/S tructural和ANSYS/Professional。

下面简单列出了这七种类型的结构分析：静力分析--用于求解静力载荷作用下结构的位移和应力等。

包括线性和非线性分析。

非线性分析涉及塑性、应力刚化、大变形、大应变、超弹性、接触面和蠕变等。

模态分析--用于计算结构的固有频率和模态。

提供了不同的模态提取方法。

谐波分析--用于确定结构在随时间正弦变化的载荷作用下的响应。

瞬态动力分析--用于计算结构在随时间任意变化的载荷作用下的响应，并且可计及上述静力分析中提到的所有的非线性特性。

谱分析--是模态分析的扩展，用于计算由于响应谱或 PSD 输入(随机振动)引起的应力和应变。

屈曲分析--用于计算曲屈载荷和确定曲屈模态。

ANSYS 可进行线性(特征值)屈曲和非线性曲屈分析。

显式动力分析--ANSYS/LS-DYNA 可用于计算高度非线性动力学问题和复杂的接触问题。

此外，除前面提到的七种分析类型外，还可以进行如下的特殊分析：断裂力学复合材料疲劳分析p-Method梁分析1.3 结构分析所使用的单元从简单的杆单元和梁单元，一直到较为复杂的层合壳单元和大应变实体单元，绝大多数的 ANSYS 单元类型都可用于结构分析。

注意--显式动力分析只能采用显式动力单元(LINK160、BEAM161、PLANE162、SHELL163、SOLID164、COMBI165、MASS166、LINK167)。

关于ansys软件的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。

ansysworkbencmeshing网格划分总结a n s y s w o r kb e nc m e s h i n g网格划分总结Document serial number【LGGKGB-LGG98YT-LGGT8CB-LGUT-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['kvt]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。

ANSYS第章--⽹格划分技术及技巧（完全版）ANSYS ⼊门教程 (5) - ⽹格划分技术及技巧之⽹格划分技术及技巧、⽹格划分控制及⽹格划分⾼级技术第 3 章⽹格划分技术及技巧3.1 定义单元属性单元类型 / 实常数 / 材料属性 / 梁截⾯ / 设置⼏何模型的单元属性3.2 ⽹格划分控制单元形状控制及⽹格类型选择 / 单元尺⼨控制 / 内部⽹格划分控制 / 划分⽹格3.3 ⽹格划分⾼级技术⾯映射⽹格划分 / 体映射⽹格划分 / 扫掠⽣成体⽹格 / 单元有效性检查 / ⽹格修改3.4 ⽹格划分实例基本模型的⽹格划分 / 复杂⾯模型的⽹格划分 / 复杂体模型的⽹格划分创建⼏何模型后，必须⽣成有限元模型才能分析计算，⽣成有限元模型的⽅法就是对⼏何模型进⾏⽹格划分，⽹格划分主要过程包括三个步骤：⑴定义单元属性单元属性包括：单元类型、实常数、材料特性、单元坐标系和截⾯号等。

⑵定义⽹格控制选项★对⼏何图素边界划分⽹格的⼤⼩和数⽬进⾏设置；★没有固定的⽹格密度可供参考；★可通过评估结果来评价⽹格的密度是否合理。

⑶⽣成⽹格★执⾏⽹格划分，⽣成有限元模型；★可清除已经⽣成的⽹格并重新划分；★局部进⾏细化。

3.1 定义单元属性⼀、定义单元类型1. 定义单元类型命令：ET, ITYPE, Ename, KOP1, KOP2, KOP3, KOP4, KOP5, KOP6, INOPR ITYPE - ⽤户定义的单元类型的参考号。

Ename - ANSYS 单元库中给定的单元名或编号，它由⼀个类别前缀和惟⼀的编号组成，类别前缀可以省略，⽽仅使⽤单元编号。

KOP1~KOP6 - 单元描述选项，此值在单元库中有明确的定义，可参考单元⼿册。

也可通过命令KEYOPT进⾏设置。

INOPR - 如果此值为 1 则不输出该类单元的所有结果。

例如：et,1,link8 ! 定义 LINK8 单元，其参考号为 1；也可⽤ ET,1,8定义et,3,beam4 ! 定义 BEAM4 单元，其参考号为 3；也可⽤ ET,3,4 定义2. 单元类型的 KEYOPT命令：KEYOPT, ITYPE, KNUM, VALUEITYPE - 由ET命令定义的单元类型参考号。

ANSYS 网格划分详细介绍2008-09-27 18:01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]。

第六章输入实体模型本章讨论ANSYS内置的IGES转换过滤器，它不是诸如ANSYS Connection Kit for SAT这样的ANSYS接口产品。

接口产品是独立授权的，接口工具包是独立的，独立的文档产品包括在ANSYS安装CD盘中。

若想获得更多的信息，可参看《ANSYS Connection User’s Guide》。

用户可以在ANSYS里直接建立模型，当然，作为一种可供替换的方案，也可以先在用户擅长的CAD系统里建立实体模型，把模型存为IGES文件格式，然后把这个模型输入到ANSYS中。

一旦模型成功地输入后，就可以象在ANSYS 中创建的模型那样对这个模型进行网格划分。

6.1从IGES文件中输入实体模型初始图形交换标准（IGES）是一种被普遍接受的中间标准格式，用来在不同的CAD和CAE系统之间交换几何模型。

ANSYS的IGES输入能力在工业界中是位于最强者之列。

而且，因为过滤器程序可以输入部分的文件，所以用户至少可以输入模型的一些部分。

对于输入IGES文件，ANSYS提供了下面两种选项：·SMOOTH (NURBS-based 或RV52)-- 这个选项使用标准的ANSYS几何数据库。

SMOOTH选项没有自动生成体的能力，而且通过这个转换器输入的模型还需要一些手工的修补。

必须使用标准的PREP7 几何工具来修改模型。

但是，通过这个转换器输入的模型不能使用FACETED选项拓扑和几何修改工具。

·FACETED(或RV53)──这个选项使用defeaturing数据库。

这种转换包括自动地合并和生成体，为模型划分网格做准备。

如果FACETED选项在转换IGES文件时遇到问题，ANSYS会提示用户并激活一组增强的拓扑和几何工具，这些工具是专门设计成采用交互方式修改输入模型的。

对大而复杂的模型建议不要采用这个选项。

确保在输入或创建模型之前设置了输入选项。

一旦模型输入或创建就不能改变这个选项了。

第十一章编号控制和单元重排序11.1 编号控制本章中叙述的命令和GUI途径用于关键点、线、面、体、单元、节点、单元类型、实常数组、材料、耦合自由度集、约束方程和坐标系的编号控制。

这种编号控制对于将模型的各个独立部分组合起来是相当有用和必要的。

注意：布尔运行输出图元的编号并非可以完全预估。

在不同的计算机系统中，执行同样的布尔运算，其生成的编号有时也会不一样。

在一种计算机里交互生成的输入流文件移到另一种计算机里去重新运行时，应该使用选择逻辑来标识所需的图元，避免在命令流里使用图元编号。

11.1.1 合并重复项如果二个独立的图元，有相同的位置，可用下列方法将这两个图元合并成一个图元：命令：NUMMRGGUI: Main Menu>Preprocessor>Numbering Ctrls>Merge Items注意：NUMMRG命令或其相应的GUI途径的使用并不引起模型外形尺寸的改变，只影响其拓扑结构。

例如，假定有两独立但重合的节点，如果用命令NUMMRG，NODE（或相应的GUI途径）合并节点，编号大的节点将被删除，并由编号小的重复节点代替，因此两重合节点将替代为一个节点。

如果连接二个已经划分好网格的区域，需要执行三次单独的合并操作。

例如，用命令输入方法，首先执行命令〔NUMMRG，NODE〕合并节点，然后执行命令〔NUMMRG，ELEM〕合并单元，最后执行命令〔NUMMRG，KP〕合并所有的实体模型图元。

（或仅用NUMMRG，ALL按适当顺序合并所有选定的重合项。

NUMMRG，ALL还会合并诸如MAT、CE等非几何项）。

当合并模型中已划分网格的图元时，按何种顺序执行多个NUMMRG命令是很重要的。

如果想合并两相邻有重合节点和关键点的已划分网格的相邻区域，总是在合并关键点[NUMMRG，KP]（上述）之前合并节点（NUMMRG，NODE）。

在节点之前合并关键点可以导致有些节点变成“孤立点”；即节点失去与实体模型的相关性。