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ANSYS基础教程——网格划分

2011/3/15            
关键字:ANSYS  ANSYS教程  网格划分  
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, 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, 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,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。它对映射网格划分没有影响. (自由网格划分与映射网格划分将在后面讨论.)
    ·使用智能网格划分:
    –导出MeshTool菜单条(Preprocessor > MeshTool), 打开智能网格划分, 设置需要的尺寸级别.
    ·或使用SMRT,level 命令
    ·尺寸级别的范围从1 (精细) 到10 (粗糙). 缺省级别为6.
    –对所有体(或所有面)一次划分网格, 将优越于一个一个地划分网格.


    ·如图所示为采用不同的SmartSize尺寸级别进行四面体网格划分的例子.
    ·高级的SmartSize控制, 如网格扩张和过渡系数在SMRT命令(或Preprocessor > -Meshing-Size Cntrls> -SmartSize-Adv Opts...)中提供.
    ·您可以使用MeshTool菜单条或采用smrt,off命令关闭智能网格划分.


    总体单元尺寸
    ·您可以为整个模型指定最大的单元边长(或每条线的份数):
    –ESIZE,SIZE
    –或Preprocessor > MeshTool> “Size Controls -Global”[Set]
    –或Preprocessor > -Meshing-Size Cntrls> -Global-Size


    ·可单独使用或与智能网格划分联合使用.
    –单独使用ESIZE (智能网格划分关闭) 将采用相同的单元尺寸对体(或面) 划分网格.
    –在智能网格划分打开时, ESIZE 充当“向导,”但为了适应线的曲率或几何近似指定的尺寸可能无效.
    缺省尺寸
    ·如果您不指定任何控制, ANSYS 将使用缺省尺寸, 它将根据单元阶次指定线的最小和最大份数, 表面高宽比等.
    ·用于映射网格划分, 但在智能网格划分关闭时, 自由网格划分也可使用.
    ·您可以采用DESIZE命令或Preprocessor > -Meshing-Size Cntrls> -Global-Other 调节缺省的尺寸规格.
    关键点尺寸
    ·通过关键点控制单元尺寸:
    –Preprocessor > MeshTool> “Size Controls: Keypt”[Set]
    –或KESIZE命令
    –或Preprocessor > -Meshing-Size Cntrls> -Keypoints-
    不同的关键点可以不同的KESIZE, 为您在网格上有更多的控制.
    ·对应力集中区域非常有用.
    ·智能网格划分打开时,为了适应线的曲率或几何近似指定的尺寸可能无效.


    线尺寸
    ·控制线上单元尺寸:
    –Preprocessor > MeshTool> Size Controls: Lines [Set]
    –或LESIZE命令
    –或Preprocessor > -Meshing-Size Cntrls> -Lines-
    不同的线可以有不同的LESIZE.
    ·指定尺寸可以是“硬的”或“软的.”
    –“硬的”尺寸即使在智能网格划分打开时也将被网格划分器采用. 在所有其它尺寸控制最优先.
    –“软的”尺寸在智能网格划分打开时可能无效.
    ·您也可以指定一个边长比例—最后一个分割与第一个分割的比率. 使网格偏向线的一端或中间.


    面尺寸
    ·在面的内部控制单元尺寸:
    –Preprocessor > MeshTool> “Size Controls: Areas”[Set]
    –或AESIZE命令
    –或Preprocessor > -Meshing-Size Cntrls> -Areas-
    不同的面可以有不同的AESIZE.


    ·面与面的交线仅在未指定LESIZE 或KESIZE且邻近无尺寸更小的面时使用指定尺寸.
    ·智能网格划分打开时,为了适应线的曲率或几何近似指定的尺寸可能无效.
    ·演示:
    –恢复ribgeom.db
    –用SMRT,6 划分网格. (并非很好的网格)
    –用SMRT,3 重新划分网格(好的网格)
    –将ESIZE设为0.2后重新划分网格. 由于智能网格划分器考虑了ESIZE ,即使SMRT设为3, 网格也变得很粗糙. 同时注意单元尺寸并不相同(因为SMRT 为打开状态).
    –关闭SMRT重新划分网格.单元尺寸现在完全相同.

C. 改变网格

    ·如果划分的网格不满意, 您总可以通过以下步骤重新划分网格:
    1.清除网格.
    ·clear操作网格划分的逆操作: 它将删除节点和单元.
    ·使用在MeshTool中得[Clear]按钮, 或使用VCLEAR, ACLEAR, 等.
    (若您在使用MeshTool, 您可以跳过这一步,因为程序将在执行第3步时提示您是否清除网格)
    2.指定新的或不同的网格控制.
    3.再次划分网格.


    ·另一个网格划分选项是在指定的区域refine(细化)网格.
    –对所有的面单元和四面体体单元有效.
    –简易的方法是使用MeshTool:
    ·存储数据库.
    ·选择您想要细化的区域—在节点, 单元, 关键点, 线, 或面—按Refine键.
    ·拾取您想要细化的实体. (若选择“All Elems不必执行此操作.”)
    ·选择细化的尺寸级别. 级别1 (最小细化) 是一个好的起点.



D. 映射网格划分

    ·有两种主要的网格划分方法: 自由划分和映射划分.
    ·自由划分
    –无单元形状限制.
    –网格无固定的模式.
    –适用于复杂形状的面和体.


    ·映射划分
    –面的单元形状限制为四边形,体的单元限制为六面体(方块).–通常有规则的形式,单元明显成行.
    –仅适用于“规则的”面和体, 如矩形和方块.


    自由网格
    +易于生成; 不须将复杂形状的体分解为规则形状的体.
    –体单元仅包含四面体网格, 致使单元数量较多.
    –仅高阶(10-节点) 四面体单元较满意,因此DOF(自由度)数目可能很多.
    映射网格
    +通常包含较少的单元数量.
    +低阶单元也可能得到满意的结果,因此DOF(自由度)数目较少.
    –面和体必须形状“规则”, 划分的网格必须满足一定的准则.
    –难于实现, 尤其是对形状复杂的体.
    生成自由网格
    ·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:
    –导出MeshTool工具, 划分方式设为自由划分.
    –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.
    –按Mesh按钮开始划分网格.
    ·按拾取器中[Pick All]选择所有实体(推荐).
    –或使用命令VMESH,ALLAMESH,ALL.

责任编辑:许小倩
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