第12讲 网格划分方法
ABAQUS 划分网格的方法(读书总结)
划分网格的方1.独立实体（independent instance）和非独立实体(dependent instance)对非独立实体划分网格时，应在窗口顶部的环境栏中把Object选项设为part,即对部件划分网格；对独立实体划分网格时, 应在窗口顶部的环境栏中把Object选项设为assembly,即对装配件划分网格2.网格单元形状在MESH功能模块中，Mesh—Controls，弹出Mesh Controls对话框，其中可选择单元形状。
2D问题，有以下可供选择的单元形状。
1)Quad：网格中完全使用四边形单元；2)Quad-dominated:网格中主要使用四边形单元，但在过渡区域允许出现三角形单元。
选择Quad-dominated类型更容易实现从粗网格到细网格的过渡；3）Tri:网格中完全使用三角形单元；对于3D问题，包括以下可供选择的单元形状：1）Hex:网格中完全使用六面体单元；2）Hex-dominated:网格中主要使用六面体单元，但在过渡区域允许出现楔形（三棱柱）单元；3）Tet:网格中完全使用四面体单元；4）Wedge:网格中完全使用楔形单元；Quad(2D问题)和Hex（3D问题）可以用较小的计算代价得到较高的精度，应尽可能选择这两种单元。
3.网格划分技术Structured(结构化网格)：采用结构化网格的区域显示为绿色；Sweep(扫掠网格)：采用扫掠网格的区域显示为黄色；Free(自由网格)：采用自由网格的区域显示为粉红色；自由网格技术采用Tri和Tet，一般应选择带内部节点的二次单元来保证精度；结构化网格和扫掠网格一般采用Quad和Hex单元，分析精度相对较高。
4.划分网格的算法使用Quad和Hex单元划分网格时，有两种可供选择的算法：Medial Axis(中性轴算法)和Advancing Front(进阶算法)。
Medial Axis(中性轴算法)：首先把要划分网格的区域分成一些简单的区域，然后使用结构化网格划分技术来为简单区域划分网格。
网格划分和处理
第4章网格划分的处理内容提要主要介绍模型网络的划分和网格缺陷的处理方法，为Moldflow分析的前处理打好基础。
学习重点网格划分方法、网格缺陷诊断处理方法。
4．1 前言Moldflow作为成功的注塑产品成型仿真及分析软件，采用的基本思想也是工程领域中最常用的有限元方法。
简单来说，有限元方法就是利用假想的线（或面）将连续介质的内部和边界分割成有限大小的，有限数目的，离散的单元来研究。
这样，就把原来一个连续简化成有限个单元的体系，从而得到真实的结构的近似模型，最终的数值计算就是在这个离散花的模型上进行的。
直观上，物体被划分成“网格”状，在Moldflow中我们就将这些单元称为网格（mesh）。
如图4-1所示。
正因为网格在整个数值防真计算的基础，所以网格的划分和处理在整个Moldflow分析中占有很重要的地位。
4．2网格的类型在Moldflow中，划分成网格主要有三种类型：中面网格（Midplane）,表面网格（Fusion）和实体网格（3D），如图4-2所示。
中面网格（Midplane）是有三节点的三角形单元组成的，网格创建在模型壁厚的中间处，形成单格网格。
在创建中面网格的过程中，要实时提取模型的壁厚信息，并赋予相应的三角单元。
表面网格（Fusion）也是由三节点的三角形单元组成，与中面网格不同，他是创建在模型的上下两层表面上。
实体网格（3D）是有四节点和四面体单元组成，每一个四面体单元又是四个Midplane 模型中的三角单元组成的，利用3D网格可以更为精确地进行三维流动防真。
4．3 网格的划分首先，在已经建好的项目中导入所用模型，如图4-3，选择Import命令后，在对话框中打开模型文件，此时会弹出一个对话框4-4。
接着，在图4-4的对话框中，选择网格划分类型，包括Midplane，Fusion，和Solid （3D）三种，同时还要选择导入模型所采用的单位，包括Millimeter(毫米),Centimeter（厘米），Meter(米)和Inch(英寸)。
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。
网格划分实例
Training Manual
3-7
Meshing Methods for 3D Geometries
扫掠方法中膨胀
15. 右击 Sweep Method 并选择 Inflate this Method. 膨胀将作用于三个源面.
16. 对 boundary, 需要选择面的三个外圆边(可 能需要启动Select Edges 触发器来简化这 个操作 ).
影响球的坐标系
23. 右击 Coordinate Systems 并插入一个 坐标系。 设置 Global Coordinates的Define By选项 ，在Origin X, Y,和Z 中分别输入 [0 [m], 0.1 [m], 和 0.08 [m]) 。 关掉 Section Plane, 坐标系如下图所示.
Training Manual
3-22
Meshing Methods for 3D Geometries
面尺寸
Training Manual
22. 重新激活 Section Plane ，并使视图方向平行于三通管的轴。 注意这里只在面尺寸 激活的截面厚度方向有多个单元
3-23
Meshing Methods for 3D Geometries
Training Manual
3-25
Meshing Methods for 3D Geometries
体尺寸
26. 设置 Sphere Radius 为 0.01 [m] 和 Element Size 为 0.005 [m]. 显示的模型会更新以预览影响球的范围.
Training Manual
3-26
Training Manual
有限元分析网格划分的关键技巧
网格规模和分辨率的选择是有限元分析网格划分中的重要环节。以下是选择 合理的网格规模和分辨率时需要考虑的几个因素：
1、分析精度：网格规模和分辨率越大，分析精度越高，但同时也会增加计 算成本。因此，需要在精度和成本之间找到平衡点。
2、计算资源：网格规模和分辨率越大，需要的计算资源越多，需要考虑计 算机硬件的性能和应用场景的需求。
4、三角形单元：适用于不规则区域和复杂结构的模拟，如表面模型等。
5、四边形单元：适用于规则区域和简单结构的模拟，如立方体、圆柱等。
6、高阶单元：高阶单元具有更高的计算精度，但同时也需要更多的计算资 源。
在选择合适的单元类型和阶次时，需要考虑以下因素：
1、分析精度：根据分析目标和实际需求，选择能够满足精度要求的单元类 型和阶次。
4、施加边界条件和载荷：对计算域的边界和加载条件进行定义，以模拟实 际工况。
5、进行有限元分析和求解：利用有限元分析软件进行计算，得到各节点处 的响应和位移等结果。
6、结果后处理：对分析结果进行可视化处理，如云图、动画等，以便更好 地理解和评估仿真结果。
技巧2：如何选择合适的单元类 型和阶次
5、经验准则：根据类似问题的经验和网格划分准则，可以指导网格规模和 分辨率的选择。例如，对于结构分析，通常建议最大单元尺寸不大于最小特征尺 寸的1/10。
技巧4：如何使用有限元分析软件自动划分网格
随着有限元分析软件的发展，越来越多的软件提供了自动划分网格的功能。 使用这些功能可以大大简化网格划分的过程，提高分析效率。下面介绍两种常见 的自动划分网格方法：
2、计算效率：在保证精度的前提下，尽量选择计算效率较高的单元类型和 阶次。
3、单元特性：了解各种单元类型的适用范围和局限性，以便在分析过程中 更好地满足实际需求。
3.2 网格划分方法
六节点三角形单元
3.2 网 格 划 分 方 法
3.2 网 格 划 分 方 法
3.2 网 格 划 分 方 法
y
4 b
0
3
x
a a
2
b 1
四边形单元 位移函数
u = a1 + a2ξ + a3η + a4ξη v = a5 + a6ξ + a7η + a8ξη
三角形单元
u = a1 + a2x + a3 y v = a4 + a5x + a6 y
3.2 网 格 划 分 方 法
网格划分注意事项 — 避免尖角
3.2 网 格 划 分 方 法
单元疏密过渡
3.2 网 格 划 分 方 法
混合网格划分实体
将模型作为一个整体的划分的网格情况
将模型分为规则几何体组合的划分网格情况
3.2 网 格 划 分 方 法
采取疏密不同的网格
3.2 网 格 划 分 方 法
3.2 网 格 划 分 方 法
线性单元 二次单元
3.2 网 格 划 分 方 法
3.2 网 格 划 分 方 法
位移函数
u = a1 + a2x + a3 y v = a4 + a5x + a6 y
y
ui = a1 + a2xi + a3 yi uj = a1 + a2xj + a3 yj uk = a1 + a2xk + a3 yk vi = a4 + a5xi + a6 yi vj = a4 + a5xj + a6 yj vk = a4 + a5xk + a6 yk
第3章网格划分技术及技巧-图文
第3章网格划分技术及技巧-图文创建几何模型后，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,INOPRITYPE---用户定义的单元类型的参考号。
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,VALUEITYPE---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1et,3,beam189!定义BEAM189单元的参考号为3keyopt,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,,1et,3,beam189,13.自由度集命令：DOF,Lab1,Lab2,Lab3,Lab4,Lab5,Lab6,Lab7,Lab8,Lab9,Lab104.改变单元类型命令：ETCHG,Cnv5.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,INC3.1.2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,R12NSET---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。
网格算法的原理
网格算法的原理
网格算法是一种常用的计算机图形学算法，用于将二维空间划分为规则的网格格点，以实现图形模型的离散化表示和各类计算操作。
其原理是将整个空间划分为一个个小的单元格，每个单元格都具有固定的大小。
网格算法的主要思想是将空间划分为一系列的网格单元，每个单元格代表了一个离散化的小区域。
这些单元格可以用于表示图形对象的形状、位置、颜色等属性。
在网格算法中，常用的单元格形状包括正方形和长方形。
每个单元格可以表示一个像素、一个点或者更大的对象。
其中，最小的单元格称为基本单元。
通过将空间划分为网格单元，可以将图形模型转换为离散化的数据结构。
这样，可以使用一组有限的数据结构来表示整个图形模型，从而简化图形模型的处理和操作。
网格算法的主要应用包括图形渲染、图形碰撞检测、物理模拟等。
在图形渲染中，可以根据每个网格单元的属性来确定其颜色，从而生成图像。
在图形碰撞检测中，可以通过判断不同网格单元是否相交来判断碰撞是否发生。
在物理模拟中，可以根据每个网格单元的属性来计算物理效应，如重力、摩擦力等。
总之，网格算法通过将空间划分为网格单元，将图形模型离散化表示，以实现各种计算操作。
这种离散化的表示方式使得图形计算更加高效和方便。