ANSYS Workbench 模型导入与网格划分(吴淑芳)
ansys workbench meshing网格划分总结
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［’kɜːvətʃə］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。
——proximity[prɒk'sɪmɪtɪ]邻近：窄薄处、狭长的几何体处网格自动加密，如薄壁,但花费时间较多,网格数量增加较多,配合min size使用。
控制面网格尺寸可起到相同细化效果.hex dominant六面体主导：先生成四边形主导的网格，然后再得到六面体再按需要填充棱锥和四面体单元。
ANSYSWorkbench结构分析网格划分的总体控制和局部控制解析
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 Workbench 模型导入与网格划分(吴淑芳)
u v
a1 a7
a2 a8
x x
a3 a9
y y
a4 x2 a5 xy a6 y2 a10 x2 a11xy a12 y 2
网格划分基础
1.网格类型及单元阶次
三维网格
网格划分基础
1.网格类型及单元阶次
网格划分基础
2.网格划分原则
• （1）网格数量 • （2）网格疏密 • （3）单元形状及评价 • （4）单元阶次 • （5）网格质量 • （6）网格分界面和分界点 • （7）位移协调性 • 网格• 划（分8）没有细定节式处，理只能根据经验划分网格，宽广的有限元知识和丰富的经验是保证
选用高阶单元可进步计算精度，由于高阶单元的曲线或曲面边界能够更好地 逼近结构的曲线和曲面边界，所以当结构外形不规则、应力分布或变形很复杂时 可以选用高阶单元。
但高阶单元的节点数较多，在网格数目相同的情况下由高阶单元组成的模型 规模要大得多，因此在使用时应权衡考虑计算精度和时间。
网格划分基础
2.网格划分原则
（2）网格疏密 划分疏密不同的网格主要用于应力分析(包括静应力和动应力)，而
计算固有特性时则趋于采用较均匀的钢格形式。这是由于固有频率和 振型主要取决于结构质量分布和刚度分布，不存在类似应力集中的现 象。同样，在结构温度场计算中也趋于采用均匀网格。
网格划分基础
2.网格划分原则
机械与动力工程学院CAD/CAM工程技 术研究中心
ANSYS Workbench
模型导入与网格划分
主讲：吴淑芳
2014年11月
主要内容
一、模型导入
网格划分基础
二、网格划分
全局网格控制 局部网格控制
ANSYS Workbench 网格划分
第 3章 ANSYS 13.0 Workbench网格划分及操作案例网格是计算机辅助工程（CAE）模拟过程中不可分割的一部分。
网格直接影响到求解精 度、求解收敛性和求解速度。
此外，建立网格模型所花费的时间往往是取得 CAE 解决方案所 耗费时间中的一个重要部分。
因此，一个越好的自动化网格工具，越能得到好的解决方案。
3.1 ANSYS 13.0 Workbench 网格划分概述ANSYS 13.0 提供了强大的自动化能力，通过实用智能的默认设置简化一个新几何体的网 格初始化，从而使得网格在第一次使用时就能生成。
此外，变化参数可以得到即时更新的网 格。
ANSYS 13.0 的网格技术提供了生成网格的灵活性，可以把正确的网格用于正确的地方， 并确保在物理模型上进行精确有效的数值模拟。
网格的节点和单元参与有限元求解，ANSYS 13.0在求解开始时会自动生成默认的网格。
可以通过预览网格，检查有限元模型是否满足要求，细化网格可以使结果更精确，但是会增 加 CPU 计算时间和需要更大的存储空间，因此需要权衡计算成本和细化网格之间的矛盾。
在 理想情况下，我们所需要的网格密度是结果随着网格细化而收敛，但要注意：细化网格不能 弥补不准确的假设和错误的输入条件。
ANSYS 13.0 的网格技术通过 ANSYS Workbench的【Mesh】组件实现。
作为下一代网格 划分平台， ANSYS 13.0 的网格技术集成 ANSYS 强大的前处理功能， 集成 ICEM CFD、 TGRID、 CFXMESH、GAMBIT网格划分功能，并计划在 ANSYS 15.0 中完全整合。
【Mesh】中可以根 据不同的物理场和求解器生成网格，物理场有流场、结构场和电磁场，流场求解可采用 【Fluent】、【CFX】、【POLYFLOW】，结构场求解可以采用显式动力算法和隐式算法。
不同的 物理场对网格的要求不一样，通常流场的网格比结构场要细密得多，因此选择不同的物理场， 也会有不同的网格划分。
ansysworkbenchmeshing网格划分总结
ansysworkbenchmeshing⽹格划分总结a n s y s w o r kb e nc hm e s h i n g⽹格划分总结标准化⽂件发布号：（9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KIIBase 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['k??v?t??]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。
ANSYSWorkbenchMesh网格划分(自己总结)
ANSYSWorkbenchMesh网格划分(自己总结)Workbench Mesh网格划分分析步骤网格划分工具平台就是为ANSYS软件的不同物理场和求解器提供相应的网格文件，Workbench中集成了很多网格划分软件/应用程序，有ICEM CFD，TGrid，CFX，GAMBIT，ANSYS Prep/Post等。
网格文件有两类：①有限元分析的结构网格：结构动力学分析，电磁场仿真，显示动力学分析；②计算流体力学分析的网格：用于ANSYS CFX，ANSYS FLUENT，Polyflow；这两类网格的具体要求如下：结构网格：①细化网格来捕捉关心部位的梯度，例如温度、应变能、应力能、位移等；②大部分可划分为四面体网格，但六面体单元仍然是首选；③有些显示有限元求解器需要六面体网格；④结构网格的四面体单元通常是二阶的；CFD网格：①细化网格来捕捉关心的梯度，例如速度、压力、温度等；②于是流体分析，网格的质量和平滑度对结果的精确度至关重要，这导致较大的网格数量，经常数百万的单元；③大部分可划分为四面体网格，但六面体单元仍然是首选，流体分析中，同样的求解精度，六面体节点数少于四面体网格的一半。
④CFD网格的四面体单元通常是一阶的一般而言，针对不同分析类型有不同的网格划分要求：①结构分析：使用高阶单元划分较为粗糙的网格；②CFD：好的，平滑过渡的网格，边界层转化；③显示动力学分析：需要均匀尺寸的网格；物理选项实体单元默认中结点关联中心缺省值Coarse Coarse Medium Coarse 平滑度过渡 Mechanical CFD Electromagnetic Explicit Kept Dropped Kept Dropped Medium Medium Medium Fine Fast Slow Fast Slow 注：上面的几项分别对应Advanced中的Element Midside Nodes，以及Sizeing中的Relevance Center，Smoothing，Transition。
ansys workbench 15.0 网格划分
网格修补选项只有一个三角表 面网格划分器设置选项。对于三 角表面网格划分器，存在两个选 项：程序控制和高级前缘，程序 控制选项为默认选项。
-如果选择程序控制选项，则程序根据模型表面形状，来确定是否 使用三角剖分法（Delaunay）或高级前缘（advancing front）算 法；
-如果选择高级前缘算法，则程序优先使用高级前缘算法，如果网 格划分过程中失败，则自动转换为三角剖分算法。
-参数化：参数驱动系统，可以基于优化设计 模块，研究网格对求解精度的影响；
-稳定性：模型通过系统参数进行更新； -高度自动化：仅需要有限的输入信息即可完
成基本的分析类型； -灵活性：能够对结果网格添加控制和影响（
完全控制建模/分析）； -物理相关：根据物理环境的不同，系统自动
建模和分析的物理系统； -自适应结果：适应用户程序的开发系统 ——CAD neutral meshing netral solver
3.网格控制-总体尺寸控制-高级尺寸函数
Proximity尺寸控制函数
-该函数基于模型边缘特征控制网格，主要作用于 模型中的所有边缘，该函数有6个控制参数： Proximity Accuracy-临近边缘精度参数； Num Cells Across Gap-间隙截面单元数量； Proximity Min Size-边缘最小尺寸； Max Face –面上最大尺寸； Max Size-总体最大尺寸； Growth Rate-网格生长率；
网格控制总体尺寸控制高级尺寸函数曲率尺寸函数网格划分算法基于五个参数控制网格密度单元以模型中的孔洞为起始处起始处的网格大小由曲率法向角度和最小尺寸共同控制并且最小尺寸占主导即当最小尺寸小于曲率法向角度的单元尺寸时单元大小由曲率法向决定否则由单元最小尺寸控制
ANSYS经典界面的有限元模型导入Workbench，并进行其他分析
ANSYS经典界⾯的有限元模型导⼊Workbench，并进⾏其他分
析
将Ansys经典模式中的模型导⼊到Ansys Workbench | 坐倚北风
1.ANSYS画好⽹格
Main Menu - Preprocessor - Archive Model - Write，输出cdb⽂件
2. Woerbench
1. 进⼊Ansys Workbench，在ToolBox中双击Finite Element Modeler将其加⼊到⼯程
2. 在Model上右击，选择Add Input Mesh，将⽣成的.CDB⽂件导⼊
3. 双击Model进⼊Ansys Workbench⼏何模型编辑界⾯，可以在左侧看到所导⼊的有限元模型的详细信息
4. 在Geometry Synthesis下的Skin Detection Tool上右击，选择Create skin components。
5. 当⽣成完模型的表⾯曲⾯后，在Geometry Synthesis上右击，选择Insert - Initial Geometry，即可⽣成有限元模型
6. 在Model上右击，选择Updata，更新⼏何模型（有对号则更新成功）
3.模态分析
1.在Analysis Systems中将modal加⼊到⼯程
2.左键按住Finite Element Modeler的Model,拖到Modal模块的Model
3.双击Modal模块的model，进⼊分析。
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网格划分基础
1.网格类型及单元阶次
一维网格
二维网格
三维网格
2016/3/11
15
网格划分基础
1.网格类型及单元阶次
一维网格 二力杆： 平面梁： u a1 a2 x 空间梁： 二维网格
u a1 a2 x
2 3
v a1 a2 x a3 x a4 x
（4-
u a1 a2 x a3 y v a4 a5 x a6 y
细化网格之间的矛盾。在理想情况下，我们所需要的
网格密度是结果随着网格细化而收敛，但要注意：细
化网格不能弥补不准确的假设和错误的输入条件。
网格划分基础
Workbench的网格技术通过 Mesh 组件实现 。Mesh 中可以根据不同的物理场和求解器生成网格，物理场 有流场、结构场和电磁场，流场求解可采用Fluent、 CFX、POLYFLOW，结构场求解可以采用显式动力算法 和隐式算法。不同的物理场对网格的要求不一样，通 常流场的网格比结构场要细密得多，因此选择不同的 物理场，也会有不同的网格划分。
网格划分基础
2.网格划分原则
（7）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相邻 单元。 为保证位移协调，一个单元的节点必须同时也是相邻单 元的节点，而不应是内点或边界点。相邻单元的共有节点具 有相同的自由度性质。
图6是两种位移不协调的网格划分。
网格划分基础
2.网格划分原则
（8）细节处理
Relevance = 0 Nodes: 2619 Elements: 1334
Relevance = +100 Nodes:9122 Elements: 5149
全局网格控制
全局网格控制
主要内容
一、模型导入
网格划分基础
全局网格控制
二、网格划分
局部网格控制
虚拟拓扑
网格检查
网格划分实例
2016/3/11 55
模型导入
2.导入外部CAD文件
（1）非关联性导入文件
（2）关联性导入文件
模型导入
2.导入外部CAD文件
模型导入
2.导入外部CAD文件
模型导入
2.导入外部CAD文件
主要内容
一、模型导入
网格划分基础 全局网格控制
二、网格划分
局部网格控制 虚拟拓扑 网格检查 网格划分实例
2016/3/11
10
二、网格划分
相对稀疏的网格。这样，整个结构便表现出疏密不
同的网格划分形式。
网格划分基础
2.网格划分原则
（2）网格疏密 划分疏密不同的网格主要用于应力分析(包括静 应力和动应力)，而计算固有特性时则趋于采用较均
匀的钢格形式。这是由于固有频率和振型主要取决
于结构质量分布和刚度分布，不存在类似应力集中
的现象。同样，在结构温度场计算中也趋于采用均
2.网格划分原则
（1）网格数量
网格划分基础
1.网格划分原则
（1）网格数量
a.在静力分析时，假如仅仅是计算结构的变形，网格数目可 以少一些。假如需要计算应力，则在精度要求相同的情况下应 取相对较多的网格。 b.在响应计算中，计算应力响应所取的网格数应比计算位移 响应多。 c.在计算结构固有动力特性时，若仅仅是计算少数低阶模态， 可以选择较少的网格，假如计算的模态阶次较高，则应选择较 多的网格。 d.在热分析中，结构内部的温度梯度不大，不需要大量的内 部单元，这时可划分较少的网格。
（4）单元阶次
网格划分基础
2.网格划分原则
（4）单元阶次 增加网格数目和单元阶次都可以进步计算精度。 因此在精度一定的情况下，用高阶单元离散结构时 应选择适当的网格数目，太多的网格并不能明显进 步计算精度，反而会使计算时间大大增加。为了兼 顾计算精度和计算量，同一结构可以采用不同阶次 的单元，即精度要求高的重要部位用高阶单元，精 度要求低的次要部位用低阶单元。不同阶次单元之 间或采用特殊的过渡单元连接，或采用多点约束等 式连接。
网格划分是建立CAE模型的一个重要环节，建立 网格模型所花费的时间往往是取得 CAE 解决方案所耗 费时间中的一个重要部分。网格直接影响到求解精度、 求解收敛性和求解速度。所划分的网格形式对计算精 度和计算规模将产生直接影响。 因此，一个越好的网格划分，越能得到好的解决
方案。
主要内容
一、模型导入
网格划分基础 全局网格控制
匀网格。
网格划分基础
2.网格划分原则
（2）网格疏密 对称结构尽量使用对称网格。对称结构若使用 不对称的网格可能导致错误的模态分析。
网格划分基础
2.网格划分原则
（3）单元形状及评价
网格划分基础
2.网格划分原则
（3）单元形状及评价
网格划分基础
2.网格划分原则
（4）单元阶次
很多单元都具有线性、二次和三次等形式，其中二次和
网格划分基础
网格划分方法
对于二维几何体，首先设置分析类型
网格划分基础
网格划分方法
对于二维几何体，共有四种不同的划分网格法：
自动网格划分（Automatic）
三角形网格划分（ Triangles ） 四边形或三角形网格划分（ Uniform Quad /Triangles） 四边形网格划分（Uniform Quad）
主要内容
一、模型导入
网格划分基础
全局网格控制
局部网格控制
二、网格划分
虚拟拓扑
网格检查
网格划分实例
2016/3/11 47
全局网格控制
全局网格设置通常用于整体网格划分的部署，包 括网格尺寸函数、inflation、平滑度、模型简化、 参数输入、激活等。
设置合适的全局网格参数可以减小后面具体网格
参数的设置工作量，下面以结构分析为例对其展开
u a1 a2 x a3 y a4 x 2 a5 xy a6 y 2 2 2 v a7 a8 x a9 y a10 x a11 xy a12 y
网格划分基础
1.网格类型及单元阶次
三维网格
网格划分基础
1.网格类型及单元阶次
网格划分基础
局部网格控制
自由划分
四面体划分
六面体划分
局部网格控制
扫掠法划分结果
多域划分结果
局部网格控制
网格划分基础
3.ANSYS Workbench网格划分界面
当前分析系统
网格划分工具 导航树 模型和网格 显示区域
整体控制
网格划分基础
4.网格划分流程
调整网格设置
网格划分基础
确定物理场 Physics Preference
网格划分基础
网格划分方法
对于三维几何体，共有六种不同的划分网格法：
自动网格划分（Automatic） 四面体网格划分（Tetrahedrons） 六面体网格划分（Hex Dominant） 扫掠网格划分（Sweep） 多域网格划分（MultiZone）
描述。
全局网格控制
全局网格控制
全局网格控制
全局网格 分支下操作 • “Relevance” 可以设置在 –100 和 +100之 间 • 网格划分倾向于高速度（-100）和高精度 （+100）
Relevance = -100 Nodes: 1349 Elements: 649
二、网格划分
局部网格控制 虚拟拓扑 网格检查 网格划分实例
2016/3/11
12
网格划分基础
网格的节点和单元参与有限元求解，Workbench 在
求解开始时会自动生成默认的网格。
通过预览网格，可以检查有限元模型是否满足要求，
细化网格可以使结果更精确，但是会增加 CPU 计算时
间和需要更大的存储空间，因此需要权衡计算成本和
网格划分基础
2.网格划分原则
图中是一悬臂梁分别用线性和二次三角形单元离散时，其顶端 位移随网格数目的收敛情况。可以看出，但网格数目较少时， 两种单元的计算精度相差很大，这时采用低阶单元是不合适的。 当网格数目较多时，两种单元的精度相差并不很大，这时采用 高阶单元并不经济。例如在离散细节时，由于细节尺寸限制， 要求细节四周的网格划分很密，这时采用线性单元更合适。
对称性模型
对称性模型
对称性模型
对称性模型
网格划分基础
3.ANSYS Workbench网格划分界面
• ANSYS 网格划分不能单独启动，只能在 Workbench 中 调用分析系统或【Mesh】组件启动，如图所示。
网格划分基础
3.ANSYS Workbench网格划分界面
选择几何模型后，进入网格划分环境，工作界面如图.
网格划分基础
2.网格划分原则
（5）网格质量
图4是三种常见的畸形网格，其中a单元的节点交叉编号， b单元的内角大于180°，c单元的两对节点重合，网格面积 为零。
网格划分基础
2.网格划分原则
（6）网格分界面和分界点
结构中的一些特殊界面和特殊点应分为网格边界或节点 以便定义材料特性、物理特性、载荷和位移约束条件。 即应使网格形式满足边界条件特点，而不应让边界条件 来适应网格。 常见的特殊界面和特殊点有材料分界面、几何尺寸突变 面、分布载荷分界线(点)、集中载荷作用点和位移约束作用 点等。具有上述几种界面的结构及其网格划分形式。
二、网格划分
局部网格控制 虚拟拓扑 网格检查 网格划分实例
2016/3/11
3
模型导入
1.Workbench文件管理
模型导入
1.Workbench文件管理
dp0
File （文件） D 在 非关联性导入文件 中，选择菜单栏中的 Import 令 命 ACIS 支持导入的第三方模型格式有： 几何体不存在关联性。 ，即可导入外部几何体。采用该方法导入的几何体与原先的外部 C I CATIA P S 、 （导出） Export （文件） File 为： 能够从外部导入几何体，同时它也能向外输出几何体模型，其命令 DesignModeler 既然 等格式。 GES arasolid TEP esignModeler ADNexus/CAPRI （导入外部几何体文件） (SAT) External Geometry CAE Gateway File 。