在ANSYS平台上的复杂有限元网格划分技术
ansys复杂几何模型的系列网格划分

二、 映射网格划分
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:
1 面可以是三角形、四边形、或其它任意多边形。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。
复杂几何模型的系列网格划分
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、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。
子结构(也称超单元)也是一种解决大型问题的有效手段,并且在ANSYS中,超单元可以用于诸如各种非线性以及装配件之间的接触分析等,有效地降低大型模型的求解规模。
巧妙地利用结构的对称性对实际工作也大有帮助,对于常规的结构和载荷都是轴对称或平面对称的问题,毫无疑问应该利用其对称性,对于一些特殊情况,也可以加以利用,比如:如果结构轴对称而载荷非轴对称,则可用ANSYS专门用于处理此类问题的25、83和61号单元;对于由多个部件构成装配件,如果其每个零件都满足平面对称性,但各对称平面又不是同一个的情况下,则可用多个对称面来处理模型(或至少可用此方法来减少建模工作量:各零件只需处理一半的模型然后拷贝或映射即可生成总体模型)。
2 面上对边的网格划分数可以不同,但有一些限制条件。
3 面上可以形成全三角形的映射网格。
ANSYS有限元网格划分的基本原则

ANSYS有限元网格划分的基本原则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。
映射划分用于曲线、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,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。
ansys有限元求解基本方法 -回复

ansys有限元求解基本方法-回复ANSYS有限元求解基本方法有限元法(Finite Element Method,FEM)是一种高效且广泛应用于工程领域的数值分析方法。
它将复杂的实际结构问题转化为计算机理解的离散化网格,然后应用数值方法对这个网格进行计算,以求解结构的行为和性能。
ANSYS是目前应用最广泛的有限元软件之一,本文将介绍ANSYS 中有限元求解的基本方法。
1. 网格划分(Meshing):在使用ANSYS进行有限元分析之前,首先需要将复杂的实际结构转化为有限元网格。
网格划分是有限元分析的第一步,它直接影响到后续的求解精度和计算效率。
ANSYS提供了多种网格划分工具,包括自动划分和手动划分。
自动划分是指ANSYS根据用户设定的参数自动生成网格,手动划分是指用户手动绘制网格。
2. 定义材料和边界条件:在进行有限元分析之前,需要定义材料的力学性质和边界条件。
材料的力学性质包括弹性模量、泊松比、屈服强度等,边界条件包括约束和外载荷等。
ANSYS提供了简单易用的界面,可以方便地输入这些参数。
3. 选择求解器和求解方法:在网格划分和参数定义完成后,需要选择适当的求解器和求解方法。
ANSYS提供了多种求解器和求解算法,用于求解不同类型的问题。
选择合适的求解器和求解方法可以提高计算效率和求解精度。
4. 求解并后处理:在进行有限元求解之前,可以进行预处理操作,如自适应网格划分、模型简化等,以提高求解效率。
然后,通过点击求解按钮,ANSYS将自动进行有限元求解。
求解完成后,可以进行后处理操作,如显示位移、应力、应变等结果,以及生成图形和报表等。
ANSYS在有限元求解过程中还提供了许多高级功能,如非线性分析、动力学分析、热传导分析等。
这些高级功能可以进一步扩展ANSYS的应用范围和分析能力。
综上所述,ANSYS有限元求解的基本方法包括网格划分、定义材料和边界条件、选择求解器和求解方法、求解并后处理。
通过这些步骤,可以对复杂的实际结构进行准确、可靠的分析和设计,为工程实践提供重要的支持和指导。
基于ANSYS软件的有限元法网格划分技术浅析

基于ANSYS软件的有限元法网格划分技术浅析摘要:首先探讨了有限元法的基本思想和有限元网格划分的一些基本原则,结合实例阐述了ANSYS 有限元网格划分的方法和技巧,指出了采用ANSYS 有限元软件在网格划分时应注意的技术问题。
关键词:ANSYS;有限元;网格1引言ANSYS是一个多用途的有限单元法分析软件,可以进行结构线性分析和热分析,以及对流体、电力、电磁场及碰撞等领域的分析。
广泛应用于机械、电机、土木、电子及航空等领域。
它将有限元分析、计算机图形学和优化技术相结合,已成为解决现代工程学问题的有力工具。
随着数值分析方法的逐步完善和计算机运算速度的飞速发展,整个计算系统用于求解运算的时间越来越少,而数据准备和运算结果的表现问题却日益突出。
划分网格是建立有限元模型的一个重要环节,也是利用ANSYS软件进行各种分析的基础,它要求考虑的问题较多,需要的工作量大,对不同的模型对象所采用的方法也不一样。
重要的是网格划分的准确度和精度对后处理及分析结果将产生直接影响。
因此,对有限元网格划分的技术研究成为必要。
本文结合工程实例,就如何合理地进行网格划分作一浅析。
2有限单元法的基本思想有限单元法是处理复杂工程问题的一种数值计算方法,它将一个形状复杂的连续体分解成为有限个形状简单的单元,通过离散化,把求解连续体应力、应变、温度等问题转换为求解有限个单元的问题。
在工程或物理问题的数学模型(基本变量、基本方程、求解域和边界条件)确定以后,有限元法作为对其进行分析的数值计算方法的基本思想可简单概括为如下3点:2.1将一个表示结构或连续体的求解域离散为若干个子域(单元),并通过他们边界上的节点相互连接为一个组合体。
2.2用每个单元内所假设的近似函数来分片表示全求解域内待求解的未知场变量。
而每个单元内的近似函数由未知场函数(或其导数)在单元各个节点上的数值和与其对应的插值函数来表达。
由于在联结相邻单元的节点上,场函数具有相同的数值,因而将它们作为数值求解的基本未知量。
ANSYS有限元网格划分的基本原则

ANSYS有限元网格划分的基本原则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。
映射划分用于曲线、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,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。
ANSYS网格划分技巧

【分享】复杂几何模型的系列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ANS YS的智能尺寸控制技术(SMARTS IZE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TC HG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。
ANSYS-网格划分方法总结

(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有限元分析中的网格划分

ANSYS有限元分析中的网格划分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。
作者: 张洪才关键字: CAE ANSYS 网格划分有限元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。
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在ANSYS平台上的复杂有限元网格划分技术1. 网格密度有限元结构网格数量的多少将直接影响计算结果的精度和计算规模的大小。
一般来说,网格数量增加,计算精度会有所提高,但同时计算规模也会增加,怎样在这两者之间找到平衡,是每一个CAE工作者都想拥有的技术。
网格较少时,增加网格数量可以使计算精度明显提高,而计算时间不会有大的增加。
当网格数量增加到一定程度后,再继续增加网格时精度提高很少,而计算时间却大幅度增加。
所以应该注意网格数量的经济性。
实际应用时,可以比较两种网格划分的计算结果,如果两次计算结果相差较大,应该继续增加网格,重新计算,直到结果误差在允许的范围之内。
在决定网格数量时还应该考虑分析类型。
静力分析时,如果仅仅是计算结构的变形,网格数量可以少一点。
如果需要计算应力,则在精度要求相同的情况下取相对较多的网格。
同样在结构响应计算中,计算应力响应所取的网格数量应该比计算位移响应的多。
在计算结构固有动力特性时,若仅仅是计算少数低阶模态,可以选取较少的网格,如果计算的阶数较高,则网格数量应该相应的增加。
在热分析中,结构内部的温度梯度不大时,不需要大量的内部单元,否则,内部单元应该较多。
有限元分析原则是把结构分解成离散的单元,然后组合这些单元解得到最终的结果。
其结果的精度取决于单元的尺寸和分布,粗的网格往往其结果偏小,甚至结果会发生错误。
所以必须保证单元相对足够小,考虑到模型的更多的细节,使得到的结果越接近真实结果。
由于粗的网格得到的结果是非保守的,因此要认真查看结果,其中有几种方法可以帮助读者分析计算结果与真实结果之间的接近程度。
最常用的方法是用对结果判断的经验来估计网格的质量,以确定网格是否合理,如通过看云图是否与物理现象相一致,如果云图线沿单元的边界或与实际现象不一致,那么很有可能结果是不正确的。
更多的评价网格误差的方法是通过比较平均的节点结果和不平均的单元结果。
如在ANSYS中,提供了两条显示结果的命令:PLNS,PLES。
前者是显示平均的节点结果,后者是显示不平均的单元结果。
PLNS命令是计算节点结果,它是通过对该节点周围单元结果平均后得到的,分析结果是基于单元高斯积分点值,然后外插得到每个节点,因此在给定节点周围的每个单元都由自己的单元计算得到,所以这些节点结果通常是不相同的。
PLNS命令是在显示结果之前将每个节点的所有结果进行了平均,所以看到的云图是以连续的方式从一个单元过渡到另外一个单元。
而PLES命令不是对节点结果平均,所以在显示云图时单元和单元之间是不连续的。
这种不连续程度在网格足够密(即单元足够小)的时候会很小或不存在,而在网格较粗时很大。
由于PLNS结果是一个平均值,所以它得到的结果会比PLES的结果小,他们的差可以较好的表示网格的密度。
ANSYS提供了两个误差估计显示选项:SDSG是针对结果问题的,TDSG是针对热问题的。
SDSG和TDSG提供了对每个单元的绝对误差的估计,可以用PLES命令来显示,很好的估计误差。
2.网格疏密网格疏密是指在结构不同部位采用大小不同的网格,这是为了适应计算数据分布特点。
在计算数据变化梯度较大的部位(如应力集中处),为了较好的反映数据变化规律,需要采用比较密集的网格。
而在计算数据变化梯度较小的部位,为减少模型规模,则应划分相对稀疏的网格。
采用疏密不同的网格划分,既可以保持相当的计算精度,又可以使网格数量减少。
因此,网格数量应增加到结构的关键部位,在次要部位增加网格是不必要的,也是不经济的。
3.单元阶次ANSYS中许多单元都具有线性、二次和三次等形式,其中二次和三次单元称为高阶单元。
选用高阶单元可提高计算精度,因为高阶单元的曲线或曲面边界能够更好的逼近结构的曲线和曲面的边界,且高次插值函数可以更高精度的逼近复杂场函数,所以当结构形状不规则、应力分布或变形很复杂时,可以优先选用高阶单元。
大部分接触单元应该选用高阶单元。
但是选用高阶单元后,节点数大大增加,在网格数量相同的情况下由高阶单元组成的模型规则要比低阶单元组成的复杂的多,因此在使用时要综合考虑计算精度和时间。
一般来说,当结构的网格数量较少时,高、低阶单元的计算结果精度相差很大,这时采用低阶单元是不合适的,应该采用高阶单元。
4.网格质量网格质量是指网格几何形状的合理性。
质量好坏将影响计算精度,质量太差的网格甚至会终止计算。
直观上看,网格各边或各个内角相差不大,网格面不过分扭曲,边节点位于边界等分点附近的网格质量较好。
网格质量可用细长比、锥度比、内角、翘曲量、拉伸值、边节点位置偏差等指标来衡量,这些参数均可以使用ANSYS单元检查功能来获得。
在重点研究的结构关键部位,应保证划分高质量网格,如果存在个别质量很差的网格也将会引起较大的局部误差。
而在次要部位,网格质量可适当降低。
在二维分析中,应该采用四边形单元。
在三维分析中,应该优先采用六面体单元。
以上技巧可以有效的控制节点和单元的规模,并且能保证单元质量。
5.位移协调性位移协调是指单元上的力和力矩能够通过节点传递到相邻的单元,即单元之间必须保证联通。
为保证位移协调,一个单元的节点必须同时是相邻单元的节点,而不应是内点或是边节点。
相邻单元的共有节点具有相同的自由度性质。
否则,单元之间必须用多点约束等式或约束单元进行约束处理,也就是用ANSYS程序的自由度耦合和约束方程来进行约束处理。
说明:本信息1. 网格密度有限元结构网格数量的多少将直接影响计算结果的精度和计算规模的大小。
一般来说,网格数量增加,计算精度会有所提高,但同时计算规模也会增加,怎样在这两者之间找到平衡,是每一个CAE工作者都想拥有的技术。
网格较少时,增加网格数量可以使计算精度明显提高,而计算时间不会有大的增加。
当网格数量增加到一定程度后,再继续增加网格时精度提高很少,而计算时间却大幅度增加。
所以应该注意网格数量的经济性。
实际应用时,可以比较两种网格划分的计算结果,如果两次计算结果相差较大,应该继续增加网格,重新计算,直到结果误差在允许的范围之内。
在决定网格数量时还应该考虑分析类型。
静力分析时,如果仅仅是计算结构的变形,网格数量可以少一点。
如果需要计算应力,则在精度要求相同的情况下取相对较多的网格。
同样在结构响应计算中,计算应力响应所取的网格数量应该比计算位移响应的多。
在计算结构固有动力特性时,若仅仅是计算少数低阶模态,可以选取较少的网格,如果计算的阶数较高,则网格数量应该相应的增加。
在热分析中,结构内部的温度梯度不大时,不需要大量的内部单元,否则,内部单元应该较多。
有限元分析原则是把结构分解成离散的单元,然后组合这些单元解得到最终的结果。
其结果的精度取决于单元的尺寸和分布,粗的网格往往其结果偏小,甚至结果会发生错误。
所以必须保证单元相对足够小,考虑到模型的更多的细节,使得到的结果越接近真实结果。
由于粗的网格得到的结果是非保守的,因此要认真查看结果,其中有几种方法可以帮助读者分析计算结果与真实结果之间的接近程度。
最常用的方法是用对结果判断的经验来估计网格的质量,以确定网格是否合理,如通过看云图是否与物理现象相一致,如果云图线沿单元的边界或与实际现象不一致,那么很有可能结果是不正确的。
更多的评价网格误差的方法是通过比较平均的节点结果和不平均的单元结果。
如在ANSYS中,提供了两条显示结果的命令:PLNS,PLES。
前者是显示平均的节点结果,后者是显示不平均的单元结果。
PLNS命令是计算节点结果,它是通过对该节点周围单元结果平均后得到的,分析结果是基于单元高斯积分点值,然后外插得到每个节点,因此在给定节点周围的每个单元都由自己的单元计算得到,所以这些节点结果通常是不相同的。
PLNS命令是在显示结果之前将每个节点的所有结果进行了平均,所以看到的云图是以连续的方式从一个单元过渡到另外一个单元。
而PLES命令不是对节点结果平均,所以在显示云图时单元和单元之间是不连续的。
这种不连续程度在网格足够密(即单元足够小)的时候会很小或不存在,而在网格较粗时很大。
由于PLNS结果是一个平均值,所以它得到的结果会比PLES的结果小,他们的差可以较好的表示网格的密度。
ANSYS提供了两个误差估计显示选项:SDSG是针对结果问题的,TDSG是针对热问题的。
SDSG和TDSG提供了对每个单元的绝对误差的估计,可以用PLES命令来显示,很好的估计误差。
2.网格疏密网格疏密是指在结构不同部位采用大小不同的网格,这是为了适应计算数据分布特点。
在计算数据变化梯度较大的部位(如应力集中处),为了较好的反映数据变化规律,需要采用比较密集的网格。
而在计算数据变化梯度较小的部位,为减少模型规模,则应划分相对稀疏的网格。
采用疏密不同的网格划分,既可以保持相当的计算精度,又可以使网格数量减少。
因此,网格数量应增加到结构的关键部位,在次要部位增加网格是不必要的,也是不经济的。
3.单元阶次ANSYS中许多单元都具有线性、二次和三次等形式,其中二次和三次单元称为高阶单元。
选用高阶单元可提高计算精度,因为高阶单元的曲线或曲面边界能够更好的逼近结构的曲线和曲面的边界,且高次插值函数可以更高精度的逼近复杂场函数,所以当结构形状不规则、应力分布或变形很复杂时,可以优先选用高阶单元。
大部分接触单元应该选用高阶单元。
但是选用高阶单元后,节点数大大增加,在网格数量相同的情况下由高阶单元组成的模型规则要比低阶单元组成的复杂的多,因此在使用时要综合考虑计算精度和时间。
一般来说,当结构的网格数量较少时,高、低阶单元的计算结果精度相差很大,这时采用低阶单元是不合适的,应该采用高阶单元。
4.网格质量网格质量是指网格几何形状的合理性。
质量好坏将影响计算精度,质量太差的网格甚至会终止计算。
直观上看,网格各边或各个内角相差不大,网格面不过分扭曲,边节点位于边界等分点附近的网格质量较好。
网格质量可用细长比、锥度比、内角、翘曲量、拉伸值、边节点位置偏差等指标来衡量,这些参数均可以使用ANSYS单元检查功能来获得。
在重点研究的结构关键部位,应保证划分高质量网格,如果存在个别质量很差的网格也将会引起较大的局部误差。
而在次要部位,网格质量可适当降低。
在二维分析中,应该采用四边形单元。
在三维分析中,应该优先采用六面体单元。
以上技巧可以有效的控制节点和单元的规模,并且能保证单元质量。
5.位移协调性位移协调是指单元上的力和力矩能够通过节点传递到相邻的单元,即单元之间必须保证联通。
为保证位移协调,一个单元的节点必须同时是相邻单元的节点,而不应是内点或是边节点。
相邻单元的共有节点具有相同的自由度性质。
否则,单元之间必须用多点约束等式或约束单元进行约束处理,也就是用ANSYS程序的自由度耦合和约束方程来进行约束处理。