第 3 章网格划分技术及技巧
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
3.1.1 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,V ALUE
ITYPE--- 由ET 命令定义的单元类型参考号。
KNUM--- 要定义的KEYOPT 顺序号。VALUE---KEYOPT 值。
该命令可在定义单元类型后，分别设置各类单元的KEYOPT 参数。例如：et,1,beam4 !定义BEAM4 单元的参考号为1
et,3,beam189 !定义BEAM189 单元的参考号为3
keyopt,1,2,1 !BEAM4 单元考虑应力刚度时关闭一致切线刚度矩阵
keyopt,3,1,1 ! 考虑BEAM189 的第7个自由度，即翘曲自由度
!当然这些参数也可在ET 命令中一并定义，如上述四条命令与下列两条命令等效：
et,1,beam4,,1 et,3,beam189,1
3. 自由度集命令：DOF,Lab1,Lab2,Lab3,Lab4,Lab5,Lab6,Lab7,Lab8,Lab9,Lab10
4. 改变单元类型命令：ETCHG ,Cnv
5. 单元类型的删除与列表删除命令：ETDELE,ITYP1,ITYP2,INC 列表命令：
ETLIST,ITYP1,ITYP2,INC
3.1.2 实常数
1. 定义实常数命令：R,NSET,R1,R2,R3,R4,R5,R6 续：RMORE,R7,R8,R9,R10,R11,R12
NSET--- 实常数组号(任意) ，如果与既有组号相同，则覆盖既有组号定义的实常数。
R1?R12---该组实常数的值。
使用R 命令只能一次定义 6 个值，如果多于 6 个值则采用RMORE 命令增加另外的值。每重复执行RMORE 一次，则该组实常数增加6个值，如7?12、13?18、19?24等。
★各类单元有不同的实常数值，其值的输入必须按单元说明中的顺序；★如果实常数值多于单元所需要的，则仅使用需要的值；如果少于所需要的，则以零
值补充。★一种单元可有多组实常数，也有单元不需要实常数的。例如BEAM4 单元，需要的实常数值有12个：AREA、IZZ、IYY、TKZ、TKY 、THETA 和ISTRN 、IXX 、SHEARZ 、
SHEARY 、SPIN、ADDMAS 设采用直径为0.1m 的圆杆，其实常数可定义为：D=0.1
PI=acos(-1) a0=pi*d*d/4 I0=pi*D**4/64 IX=pi*D**4/32
R,3,a0,i0,i0,d,d,0 !定义第3组实常数的AREA 、IZZ、IYY、TKZ、TKY、THETA
Rmore,0,ix,0,0,0,2.0 !定义第3 组实常数的其它实常数值
2. 变厚度壳实常数定义命令：RTHICK,Par,ILOC,JLOC,KLOC,LLOC
Par---节点厚度的数组参数 (以节点号引用)，如mythick(19)表示在节点19的壳体厚度。ILOC--- 单元I 节点的厚度在实常数组中的位置，缺省为1。
JLOC--- 单元J 节点的厚度在实常数组中的位置，缺省为2。
KLOC--- 单元K 节点的厚度在实常数组中的位置，缺省为3。
LLOC--- 单元L 节点的厚度在实常数组中的位置，缺省为4。该命
令后面的四个参数顺序与节点厚度的关系比较复杂，例如设某个单
元：节点厚度数组为MYTH
单兀节点顺序： I J K L 节点编号： NI NJ NK NL
RTHICK 命令参数
3
2 4 1
IJKL 节点厚度： MYTH(NL) 、MYTH(NJ)、 MYTH(NI)、 MYTH(NK),
典型的如壳厚度为位置的函数，其命令流如下:
fin ish$/clear$/PREP7
ET,1,63$blc4,,,10,10$ESIZE,0.5$AMESH,1
MXNODE = NDINQR(0,14) *DIM,THICK,,MXNODE
*DO,i,1,MXNODE
!得到最大节点号
!定义数组，以存放节点厚度
!以节点号循环对厚度数组赋值
THICK(i) = 0.5 + 0.2*NX(i) + 0.02*NY(i)**2 *ENDDO
RTHICK,THICK(1),1,2,3,4 /ESHAPE,1.0$eplot
3. 实常数组的删除与列表
删除命令：RDELE, NSET1,NSET2,NINC 列表命令：RLIST, NSET1,NSET2,NINC
其中NSET1,NSET2,NINC---实常数组编号范围和编号增量，
缺省时NSET2等于NSET1
且 NINC=1。NSET1 也可为 ALL 。
3.1.3材料属性
每一组材料属性有一个材料参考号，用于识别各个材料特性组。一个模型中可有多种 材料特性组。
1. 定义线性材料属性
命令：MP,Lab,MA T,C0,C1,C2,C3,C4 Lab---材料性能标识，其值可取：
EX :弹性模量（也可为 EY 、EZ ）。
ALPX :线膨胀系数（也可为 ALPY 、ALPZ ）。 PRXY :主泊松比（也可为 PRYZ 、PRXZ ）。 NUXY :次泊松比（也可为 NUYZ 、NUXZ ）。 GXY :剪切模量（也可为 GYZ 、GXZ ）。
DAMP :用于阻尼的 K 矩阵乘子，即阻尼比。 DMPR :均质材料阻尼系数。 MU :摩擦系数。
DENS ：质量密度。
MAT--- 材料参考号，缺省为当前的
MAT 号（由 MAT 命令确定）。
!结束循环 !赋壳厚度 !带厚度显示壳单元
C0---材料属性值，如果该属性是温度的多项式函数，则此值为多项式的常数项。
C1?C4---分别为多项式中的一次、二次、三次、四次项系数，如为0或空，则定义一个常数的材料性能
2. 定义线性材料属性的温度表
命令：MPTEMP,STLOC,T1,T2,T3,T4,T5,T6
3. 定义与温度对应的线性材料特性
命令：MPDA TA,Lab,MA T,STLOC,C1,C2,C3,C4,C5,C6
4. 复制线性材料属性组
命令：MPCOPY,--,MATF,MATT
5. 改变指定单元的材料参考号
命令：MPCHG ,MA T,ELEM
6. 线性材料属性列表和删除
列表命令：MPLIST,MAT1,MAT2,INC,Lab,TEVL
删除命令：MPDELE,Lab,MAT1,MA T2,INC
7. 修改与线胀系数相关的温度
命令：MPAMOD,MA T,DEFTEMP
8. 计算生成线性材料温度表
命令：MPTGEN,STLOC,NUM,TSTRT,TINC
9. 绘制线性材料特性曲线
命令：MPPLOT,Lab,MA T,TMIN,TMAX,PMIN,PMAX
10. 设置材料库读写的缺省路径
命令：/MPLIB,R-W_opt,PA TH
11. 读入材料库文件
命令：MPREAD,Fname,Ext,--,LIB
12. 将材料属性写入文件
命令：MPWRITE,Fname,Ext,--,LIB,MAT
13. 激活非线性材料属性的数据表
命令：TB,Lab,MA T,NTEMP,NPTS,TBOPT,EOSOPT
14. 定义TB 温度值
命令：TBTEMP,TEMP,KMOD
15. 定义TB 数据表中的数据
命令：TBDA TA,STLOC,C1,C2,C3,C4,C5,C6
16. 定义非线性数据曲线上的一个点
命令：TBPT,Oper,X,Y
17. 非线性材料数据表的删除和列表
删除命令：TBDELE,Lab,MAT1,MA T2,INC
列表命令：TBLIST,Lab,MAT
18. 非线性材料数据表的绘图
命令：TBPLOT,Lab,MAT,TBOPT,TEMP,SEGN
3.1.3截面梁
★ BEAM18X 单元，需定义单元的横截面（称为梁截面） ;
★ BEAM44也可使用梁截面也可输入截面特性实常数；
★仅BEAM18X 可使用多种材料组成的截面；
★仅BEAM18X 可使用变截面梁截面，而 BEAM44可输入实常数。 1. 定义截面类型和截面 ID
命令：SECTYPE,SECID,Type,Subtype,Name,REFINEKEY SECID---截面识别号，也称为截面 ID 号。
Type---截面用途类型，其值可取：
BEAM :定义梁截面，应用于等截面时，见下文。 TAPER :定义渐变梁截面（变截面梁）。 SHELL :定义壳
PRETENSION :定义预紧截面 JOINT :连接截面，如万向铰。
Subtype---截面类型，对于不同的 Type 该截面类型不同，如: 当 Type=BEAM 时，Subtype 可取:
RECT :矩形截面；
CSOLID :实心圆形截面； CHAN :槽形截面； Z : Z 形截面； T : T 形截面； HREC :空心矩形或箱形 MESH :自定义截面
当Type=JOINT
（有刚度可大角度旋转）时， Subtype 可取：
UNIV :万向铰；
REVO :销铰或单向铰
Name---8个字符的截面名，字符可包含字母和数字。
REFINEKEY---设置薄壁梁截面网格的精细水平，
有0 （缺省）?5 （最精细）六个水平。 2. 定义梁截面几何数据（Type=BEAM ）
命令：SECDATA,VAL1,V AL2,V AL3,V AL4,V AL5,V AL6,V AL7,V AL8,V AL9,V AL10 其中VAL1~V AL10为数值，如厚度、边长、沿边长的栅格数等, 每种截面的值是不同的。 ANSYS 定义了 11种常用的截面类型，每种截面输入数据如下: ⑴Subtype=RECT :矩形截面 输入数据：B,H,Nb,Nh B —截面宽度。 H —截面咼度。
Nb---沿宽度B 的栅格数（cell ）,缺省为2。 Nh---沿高度H 的栅格数，缺省为2。 ⑵Subtype=QUAD :四边形截面 输入数据：yl,zl,yJ,zJ,yK,zK,yL,zL,Ng,Nh yl,zl,yJ,zJ,yK,zK,yL,zL---各点坐标值。 Ng,Nh---沿g 和h 的栅格数，缺省均为
2。
QUAD :四边形截面; CTUBE :圆管截面； I :工字形截面； L : L 形截面； HATS :帽形截面； ASEC :任意截面；
R0---管的外半径。
N---沿圆周的栅格数，缺省为 8。
⑸Subtype=CHAN :槽形截面 输入数据： W1,W2,W3,t1,t2,t3 W1,W2---翼缘宽度。
W3---全高。
t1,t2---翼缘厚度。 t3---腹板厚度
⑹Subtype=I :工字形截面 输入数据： W1,W2,W3,t1,t2,t3 W1,W2---翼缘宽度。 W3---全高。
t1,t2---翼缘厚度。 t3---腹板厚度 ⑺Subtype=Z : Z 形截面
输入数据： W1,W2,W3,t1,t2,t3 W1,W2---翼缘宽度。 W3---全高。 t1,t2---翼缘厚度。 t3---腹板厚度
⑻Subtype=L : L 形截面 输入数据： W1,W2,t1,t2 W1,W2---腿长。 t1,t2---腿厚度。
如退化为三角形也可，输入一个相同的坐标。
⑶Subtype=CSOLID :实心圆截面 输入数据：R,N,T R---半径。
N---圆周方向划分的段数，缺省为 T---半径方向划分的段数，缺省为 ⑷Subtype=CTUBE :圆管截面 输入数据：Ri,R0,N Ri---管的内半径。 K
⑼Subtype=T : T形截面
Z 12