《ansys建模和网格划分》第七章 对实体模型进行网格划分
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第七章 网格划分与创建有限元模型技术
网格划分工具
SmartSize网格划分控制
第 二 节 网 格 划 分 控 制
尺寸控制
单元形状控制 网格划分器选择
同一实体不同的网格划分
第 二 节 网 格 划 分 控 制
第七章 网格划分与创建有限元模型技术
网格划分工具
ANSYS提供了一个强大 的网格划分工具，包括网 格划分可能用到的所有命 令，使用户可以方便地进 行常用的网格划分控制的 参数设置。选择Main Menu> Preprocessor >Meshing> MeshTool菜 单，打开网格划分工具， 如右图所示。
第七章 网格划分与创建有限元模型技术
2．清除线上定义的节点和线单元
选择菜单路径Main Menu> Preprocessor>Meshing>Clear>Lines， 弹出拾取清除网格的线对话框，用鼠 标拾取线，单击OK按钮。
第 三 节 清 除 实 体 模 型 上 的 网 格
第七章 网格划分与创建有限元模型技术
线控制单元尺寸网格划分
第 二 节 网 格 划 分 控 制
第七章 网格划分与创建有限元模型技术
单元形状控制
同一个网格区域的面单元可以是三角形 或四边形，体单元可以是六面体或四面 体网格划分之前，应该决定是使用 ANSYS单元形状的默认设置，还是自己 指定单元形状。
第 二 节 网 格 划 分 控 制
3．清除面上定义的节点和面单元
选择菜单路径Main Menu> Preprocessor>Meshing>Clear>Areas， 弹出拾取清除网格的面对话框，用鼠 标拾取面，单击OK按钮。
ANSYS中简化模型和划分网格的方法
广州有道资料网ANSYS中简化模型和划分网格的方法本文介绍了ANSYS中简化模型和划分网格的相关方法。
使在建立仿真模型时，经验是非常有助于用户决定哪些部件应该考虑因而必须建立在模型中，哪些部件不应该考虑因而不需建立到模型中，这就是所谓的模型简化。
此外，网格划分也是影响分析精度的另外一个因素。
本文将集中讨论如何简化模型以获得有效的仿真模型以及网格划分需要注意的一些问题。
理想情况下，用户都希望建立尽可能详细的仿真模型，而让仿真软件自己来决定哪些是主要的物理现象。
然而，由于有限的计算机资源或算法限制，用户应该简化电磁仿真的模型。
模型简化模型简化主要取决于结果参数及结构的电尺寸。
例如，如果用户希望分析安装在某电大尺寸载体上的天线的远场方向图，那么模型上距离源区超过一个波长的一些小特征和孔径(最大尺度小于/50)就可以不考虑。
另一方面，如果用户希望分析从源到用带有小孔的屏蔽面屏蔽的导线之间的耦合，那么必须对小孔、靠近源的屏蔽面以及导线进行精确建模。
另外一个常用的简化是用无限薄的面来模拟有限厚度的导体面。
一般而言，厚度小于/100的金属面都可以近似为无限薄的金属面。
有限导电性和有限厚度的影响可以在SK卡中设置。
对于比较厚的导体面，如果这种影响是次要的，那么用户仍然可以采取这种近似。
例如，当建立大反射面天线的馈源喇叭模型时，喇叭壁的有限厚度对于反射面天线主波束的影响就是次要的。
然而，如果喇叭天线用于校准标准时，那么喇叭壁的有限厚度就不能忽略。
网格划分一般而言，网格划分的密度设置为最短波长的十分之一。
然而，在电流或电荷梯度变化剧烈的区域，如源所在区域、曲面上的缝隙和曲面的棱边等，必须划分得更密。
一个实用的指导原则是网格大小应该与结构间的间隔距离(d)相比拟(%26lt;=2d)。
同样地，如果需要计算近场分布，那么网格大小应该同场点到源点间距离(d)相比拟。
总之，用户建立的几何模型应该抓住主要的物理现象，而网格划分则需要权衡输出结果相对于网格大小的收敛性。
ANSYS网格划分(强烈推荐)
比例因子
膨胀因子 过渡因子
有限元及ANSYS
Smartsize网格划分控制
2、Smartsize高级控制
[FAC]：用于计算默认网格尺寸的比例因子，取值范围0.2～5。
FAC=0.5 EXPAND＝1 TRANS＝2
FAC=1 EXPAND＝1 TRANS＝2
FAC参数控制效果(plane82 Free Tri Smartsize)
有限元及ANSYS
尺寸控制
MESHTOOL对话框
由于结构形状的 多样性，在许多情况 下，由缺省单元尺寸 或智能尺寸使产生的 网格并不合适，在这 些情况下，进行网格 划分时必须做更多的 处理。可以通过指定 下述的单元尺寸来进 行更多的控制。
有限元及ANSYS
设置单元尺寸优先等级
对应 MAP 方式
有限元及ANSYS
网格划分器选择－映射网格划分
2、指定尺寸和形状控制
选择单元形状非常简单. 在 MeshTool中,对 面的网格划分选择 Quad,对体的网格划分 选择 Hex, 点击 Mapped.
设置单元尺寸。
有限元及ANSYS
网格划分器选择－映射网格划分
若指定线的分割数, 切记:
对边的分割数必须匹配, 但只须指定一边的分割数. 映射网格划分器将把分割数自动传送到它的对边.若 对边均指定分割数且不一致，则取较多值。
有限元及ANSYS
网格划分器选择－自由网格划分
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
ansys如何划分网格
January 30, 2001 Inventory #001441 11-11
3.网格划分控制——指定网格划分类型
多媒体教程
ANSYS 划分网格专题讲座
对边必须划分相等的份数
棱柱边上必须划分相等的份数 面内边上必须划分相等的份数
所有对边必须划分相等的份数
January 30, 2001 Inventory #001441 11-12
January 30, 2001 Inventory #001441 11-2
1．网格类型
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ANSYS 划分网格专题讲座
自由网格
映射网格
January 30, 2001 Inventory #001441 11-3
2. 定义单元类型
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ANSYS 划分网格专题讲座
在有限元分析过程中，对于不同的问 题，需要应用不同特性的单元，单元选择 不当，直接影响到计算能否进行和结果的 精度。ANSYS的单元库中提供了200多种 单元类型，每个单元都有唯一的编号，如 LINK1、PLANE2、BEAM3和SOLID45 等，几乎能解决大部分常见问题。
January 30, 2001 Inventory #001441 11-7
3.网格划分控制——单元尺寸和形状的控制
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ANSYS 划分网格专题讲座
如图所示为网格划分工具提供的单元尺寸控 制选项，可以对面、线、层和关键点的单元大小 进行设置，还可以对全局单元尺寸进行设置。同 一个网格区域的面单元可以是三角形或四边形， 体单元可以是六面体或四面体形状。
January 30, 2001 Inventory #001441 11-13
划分网格实例1——2D问题
ANSYS如何网格划分
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如何划分网格
自由划分网格（ 自由划分网格（Free meshing）和映射网格划分（Mapped ）和映射网格划分（ meshing）。 ）。 • 自由划分网格主要用于划分边界形状不规则的区域，它 自由划分网格主要用于划分边界形状不规则的区域， 生成的网格相互之间呈不规则的排列。 生成的网格相互之间呈不规则的排列。常用于复杂形状 的边界选择自由划分网格。 的边界选择自由划分网格。自由网格缺点是分析精度不 够高。 够高。 • 映射网格划分用于单元形状有限制，并要符合一定的网 映射网格划分用于单元形状有限制， 格模式。映射面网格只包含四边形或三角形单元， 格模式。映射面网格只包含四边形或三角形单元，映射 体网格只包含六面体单元。 体网格只包含六面体单元。映射网格的特点是具有规则 的形状，单元明显地成行排列。 的形状，单元明显地成行排列。
January 30, 2001 Inventory #001441 11-2
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• 映射网格划分要求面或者体有规则的形状，即必须满足一定的准则。 映射网格划分要求面或者体有规则的形状，即必须满足一定的准则。 同时SmartSizing不支持映射网格划分。 不支持映射网格划分。 同时 不支持映射网格划分 • 面映射网格包括全部是四边形单元或者全部是三角形单元。面接受映 面映射网格包括全部是四边形单元或者全部是三角形单元。 射网格划分，必须满足以下条件： 射网格划分，必须满足以下条件： • ① 该面必须是三条边或四条边。 该面必须是三条边或四条边。 • ② 如果是四条边，对边必须划分为相同数目的单元，或者是划分一 如果是四条边，对边必须划分为相同数目的单元， 过渡型网格。 过渡型网格。 • ③ 如果是三条边，则各边设置的单元划分数必须为偶数且相等，否 如果是三条边，则各边设置的单元划分数必须为偶数且相等， 软件会自动决定单元划分数。 则ANSYS软件会自动决定单元划分数。 软件会自动决定单元划分数 • ④ 网格划分必须设置为映射网格。 网格划分必须设置为映射网格。 • 如果一个面多于四条边，则不能直接用映射网格划分，但可以使某些 如果一个面多于四条边，则不能直接用映射网格划分， 线相连接，使总线数减小到4条之后再用映射网格划分 条之后再用映射网格划分。 线相连接，使总线数减小到 条之后再用映射网格划分。
ANSYS网格划分方法的分析
文章编号:1002-6886(2009)06-0059-02ANS YS 网格划分方法的分析袁国勇(贵州大学省部共建教育部现代制造技术重点实验室,贵州贵阳550003)作者简介:袁国勇(1981-),男,汉族,贵州人,贵州大学硕士研究生,机械制造及自动化专业,主要研究方向:计算机辅助工程。
收稿日期:2009-6-17摘要: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。
本文介绍ANS YS 软件分析实体模型的过程中,几种网格划分的相关知识。
关键词:有限元 ANS YS 建模 网格划分中图分类号:TP319 文献标识码:AAna l ysis ofM eshi ng D i risi on Met hodYUAN Guo yo ngAbstract :For fi nite el e m ent analysis ,them esh is one of themost criti cal step .In them esh to t he sol uti on of a direct m i pacts on the ac curacy and s peed of cal cul ation .This arti cl e descri bes the analysi s of ANS YS s oft ware process mode,l several gri d kno w ledge .Key words :finite ele men;t ANS YS ;modeli ng ;meshi ng d i vi si on0 引言ANS YS 软件是通用有限元分析软件,越来越广泛地应用于我国的航空航天、机械制造、汽车交通、铁道、能源、化工等领域。
在对模型有限元分析来说,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。
《ansys建模和网格划分教程》
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。
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第七章对实体模型进行网格划分7.1 如何对实体模型进行网格划分生成节点和单元的网格划分过程包括三个步骤：·定义单元属性（在§7.2中论述）·定义网格生成控制（可选择的）。
ANSYS程序提供了大量的网格生成控制，可按需选择。
见§7.3和§§7.4对网格控制的论述）。
·生成网格（在§7.5中论述）。
第二步定义网格生成控制不是必须的，因为缺省的网格生成控制对多数模型生成都是合适的。
如果没有指定网格生成控制，程序会在DESIZE命令使用缺省设置生成自由网格。
可用Smartsize项替代产生质量更好的自由网格（见本章中的§7.3.5）7.1.1 自由网格还是映射网格？在对模型进行网格划分之前，甚至在建立模型之前，对于确定采用自由网格还是映射网格进行分析更为合适是十分重要的。
自由网格对于单元形状无限制，并且没有特定的准则。
与自由网格相比，映射网格对包含的单元形状有限制，而且必须满足特定的规则。
映射面网格只包含四边形或三角形单元，而映射体网格只包含六面体单元。
而且，映射网格典型具有规则形状，明显成排的单元。
如果想要这种网格类型，必须将模型生成具有一系列相当规则的体或面才能接受映射网格划分。
图7─1 自由网格和映射网格可用MSHKEY命令或相应的GUI途径（后面有述）选择自由网格或映射网格。
注意所用网格控制将随自由网格或映射网格划分而不同。
后面将详细说明自由网格和映射网格划分。
7.2 定义单元属性在生成节点和单元网格之前，必须定义合适的单元属性。
即必须设定：·单元类型（如：BEAM3，SHELL61等）。
·定义实常数（给定诸如厚度或截面积等单元的几何特性）。
·定义材料特性（如杨氏模量、热传导率等）。
·单元坐标系·截面号（只对BEAM44，BEAM188和BEAM189单元有效─见§7.5.2）注意：在对梁划分网格时，还需给定方向关键点作为线的属性。
§7.5.2对梁网格划分有详细叙述。
7.2.1生成单元属性表为定义单元属性，首先必须建立一些单元属性表。
典型地包括单元类型（ET 命令或菜单途径Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete）、实常数组（R命令或菜单途径Main Menu>Preprocessor>Real Constants）、材料特性（MP和TB命令，菜单途径Main Menu> Preprocessor>Material Props>material option）。
利用诸如LOCAL、CLOCAL等命令也可以组集坐标系表。
（菜单途径Utility Menu>WorkPlane>Local Coordinate Systems>Create Local CS>option）。
这个表用来给单元分配单元坐标系。
（并非所有的单元类型都可用这种方式分配单元坐标系。
参见本手册中§3.5的信息。
对于单元的叙述，参见《ANSYS Elements Reference》。
）对于用BEAM188或BEAM189单元对梁进行网格划分，可用SECTYPE和SECDATA 命令建立截面表。
（Main Menu>Preprocessor>Sections）注意：方向关键点是线的属性而不是单元的属性。
不能生成方向关键点表，详见§§7.2.2。
上述单元属性表可见图7－2中的示例。
（对生成单元属性表的更多信息参见《ANSYS Basic Analysis Guide》中的§1。
）图7─2单元属性表。
查看表的内容可用ETLIST（单元类型表）、RLIST（实常数表）、MPLIST（材料特性表）命令（或选择相应的菜单途径UtilityMenu>List>Properties>property type）。
可用CSLIST（或菜单途径Utility Menu>List>Other>Local Coord Sys）命令查看坐标系表。
可用SLIST（Main Menu>Preprocessor>Sections>List Sections）命令查看截面表。
7.2.2在划分网格之前分配单元属性一旦建立了属性表，通过指向表中合适的条目即可对模型的不同部分分配单元属性。
指针就是参考号码集，包括材料号（MAT），实常数集号（REAL），单元类型号（TYPE），坐标系号（ESYS），及用BEAM188或BEAM189单元对梁进行网格划分的截面号（SECNUM）。
可以直接给所选定的实体模型图元分配单元属性，或定义缺省的属性集，在后来的生成单元的网格划分操作中使用。
注意：如前面提到的，在对梁划分网格时给线分配方向关键点作为其属性，但并不能建立方向关键点表。
因此，分配方向关键点为其属性时，必须是直接分配给所选线；不能定义缺省的方向关键点集以备后面网格划分操作所使用。
详见7.5.2中关于分配方向关键点的内容。
7.2.2.1 直接给实体模型图元分配属性给实体模型图元分配单元属性允许对模型的每个区域预置单元属性，从而可以避免在网格划分过程中重置单元属性。
（清除实体模型的节点和单元不会删除直接分配给图元的属性。
）利用下列命令和GUI途径可直接给实体模型图元分配属性。
·给关键点分配属性：命令：KATTGUI :Main Menu>Preprocessor>-Attributes-Define>All KeypointsMain Menu>Preprocessor>-Attributes-Define>Picked KPs·给线分配属性：命令：LATTGUI : Main Menu>Preprocessor>-Attributes-Define>All LinesMain Menu>Preprocessor>-Attributes-Define>Picked Lines·给面分配属性：命令：AATTGUI : Main Menu>Preprocessor>-Attributes-Define>All AreasMain Menu>Preprocessor>-Attributes-Define>Picked Areas·给体分配属性：命令：VATTGUI : Main Menu>Preprocessor>-Attributes-Define>All VolumesMain Menu>Preprocessor>-Attributes-Define>Picked Volumes 7.2.2.2 分配缺省属性仅通过指向属性表的不同条目即可分配缺省的属性集。
在生成模型时（即开始划分网格时），程序将从表中给实体模型和单元分配属性。
直接分配给实际模型图元（上述）的属性将取代缺省的属性。
而且，当清除实体模型图元的节点和单元时，任何通过缺省属性分配的属性也将被删除。
分配缺省的属性集：命令：TYPE, REAL, MAT, ESYS, SECNUMGUI : Main Menu>Preprocessor>-Attributes-Define>Default AttribsMain Menu>Preprocessor>-Modeling-Create>Elements>Elem Attributes7.2.2.3 自动选择维数正确的单元类型有些情况下，ANSYS程序能对网格划分或拖拉操作选择正确的单元类型，当选择为明显正确时，用户不必人为地转换单元类型。
特殊地，当未给实体模型图元分配单元类型〔xATT〕并且缺省的单元类型〔TYPE〕对于要执行的操作维数不对时，但已定义单元属性表中只有一个维数正确的单元，那么ANSYS程序会自动地利用此种单元类型执行这个操作。
网格划分和拖拉操作受此影响的命令有KMESH、LMESH、AMESH、VMESH、FVMESH、VOFFST、VEXT、VDRAG、VROTAT和VSWEEP。
7.2.2.4在节点上定义可变厚度可对壳和梁单元的节点处定义厚度。
用下列方法定义可变厚度：命令：RTHICKGUI：Main Menu>Preprocessor>Real Constants>Thickness Func壳单元能够对复杂的厚度分布进行造型。
例如SHELL63单元允许在它的四个角点上分配不同的厚度。
在给定的角点之间假定每个单元厚度是光滑变化的。
对一组单元定义一个复杂的厚度变化可能是一个挑战。
最坏的情况，每一个单元都有其自己唯一的实常数厚度集。
对这些情况，用RTHICK命令可以简化模型的定义。
操作步骤由下列输入列表给出并有下面的图形，显示了10×10的矩形用0.5×0.5的正方形SHELL63单元填充。
/TITLE,RTHICK Example/PREP7ET,1,63RECT,,10,,10ESHAPE,2ESIZE,,20AMESH,1EPLO图7-3 最初的单元厚度可按下列公式定义：thickness = 0.5 + 0.2x + 0.02y2.为达到这种变化，可以生成一个数组反映节点号的厚度。
（换句话说，数组的N th值就是节点N处希望的厚度。
）MXNODE = NDINQR(0,14)*DIM,THICK,,MXNODE*DO,NODE,1,MXNODE*IF,NDINQR(NODE,1),EQ,1,THENTHICK(node) = 0.5 + 0.2*NX(NODE) + 0.02*NY(NODE)**2*ELSETHICK(NODE) = 0*ENDIF*ENDDONODE = $ MXNODE =最后，用RTHICK函数分配数组的厚度给单元。
RTHICK,THICK(1),1,2,3,4/ESHAPE,1.0 $ /USER,1 $ /DIST,1,7/VIEW,1,-0.75,-0.28,0.6 $ /ANG,1,-1/FOC,1,5.3,5.3,0.27 $ EPLO图7-4 带有厚度的壳单元示意图7.3 网格划分控制ANSYS程序使用的缺省网格控制也许可以使用户的分析模型生成足够的网格。
在此种情况下，不必指定任何网格划分控制。
可是，如果使用网格划分控制，则必须在对模型划分网格前设定网格划分控制。