Ansa在汽车行业面网格划分方面的应用和技巧
ANSA用户指南及第一章
总目录第一章简介第二章用户界面第三章基本术语和原则第四章自定义用户界面第五章零件管理器第六章进行测量第七章 CAD功能第八章几何清理第九章装配第十章表面网格划分第十一章体网格划分第十二章六边形网格划分第十三章网格批处理第十四章关于几何结构和有限元网格的工作第十五章有限元模型的输入和输出第十六章模板的一般特征第十七章模型的管理第十八章 Includes 管理第十九章模型对比第二十章模板工具、第二十一章模型的检查与报告第二十二章动力学第二十三章安全性第二十四章求解器头文件第二十五章计算流体力学模板第二十六章截面工具第二十七章油箱工具第二十八章体积缺陷工具第二十九章 ANSA数据管理附录：附录1 运行 ANSA附录2 元件生成连接管理器汇编附录3 过滤器修改语法附录4 XML连接文件第一章简介目录简介1.1关于ANSA1.2关于用户指南1.2.1注释和符号1.1关于ANSAANSA是一款在有限元分析领域先进的CAE前处理工具。
被应用于在碰撞、耐用度、NVH、CFD以及其他领域来生成模型。
该软件的主要部分包括：-出色定义划分网格模型的先决条件是有一个经过正确清理后的几何模型。
连接和装配一个单独的零件应该根据网格划分及建模的要求进行。
-转换网格模型的生成应该基于普通的装配的几何模型。
-壳模型的网格节点的生成依赖于精确的CAD几何模型。
-大多数常用的前处理工作都可以在这个单一的软件中完成，不需要使用其它软件。
-能够兼容许多运用于工业生产的主流的CAD/CAE接口和软件。
一些ANSA关键的特性：-CAD几何模型的拓扑和清理。
-CAD 2D和3D功能。
-先进的零件管理、装配和连接。
-高度灵活的壳模型表面划分网格预处理。
-批量划分网格-通过脚本自动执行ANSA命令。
-对于一维和二维的壳模型网格划分的节点依赖于CAD几何模型表面。
-体网络的生成基于表面壳网格的划分-先进的网格质量检测和改善功能-为NASTRAN,ABAQUS,ANSYS,LS-DYNA,PAM-CRASH,RADIOSS等软件的模板进行前处理。
ANSA初级培训教程2024新版
工具栏
包含常用命令的快捷按钮，方 便用户快速执行操作。
属性窗口
显示选中对象的详细属性信息 ，如几何、材料、边界条件等 。
ANSA软件基本操作
创建新项目
选择新建项目命令，指定项目名称和 保存路径，设置项目相关参数。
打开现有项目
通过文件菜单或工具栏中的打开命令 ，浏览并选择要打开的项目文件。
保存项目
使用保存命令将当前项目保存到指定 位置，确保项目数据安全。
流固耦合分析
阐述如何将流体动力学分析与结构力学分 析相结合，进行流固耦合分析，以评估流 体载荷对结构性能的影响。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
有限元分析的基本原理
有限元分析通过将连续的求解域离散为一组有限个、且按一定方式相互连接在一起的单元 的组合体，来模拟和逼近原始的连续体，从而将一个连续的无限自由度问题转化为离散的 有限自由度问题。
有限元分析基本步骤
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前处理
建立有限元模型，包括几 何建模、网格划分、材料 属性定义、边界条件设置 等。
边界条件设置
ANSA支持多种边界条件设置，如固定、自由、 对称、周期性等。用户可以根据实际情况选择合 适的边界条件。
载荷施加
用户可以在模型上施加各种载荷，如力、压力、 温度等。ANSA提供灵活的载荷施加方式，支持 分布式载荷和集中载荷。
载荷历程定义
对于非线性分析，用户可以在ANSA中定义载荷 历程，模拟实际工况下的载荷变化情况。
材料属性定义功能
材料库
ANSA内置丰富的材料库，支持 各种常见的工程材料，如金属、
非金属、复合材料等。
自定义材料
用户可以根据需要自定义材料属 性，如弹性模量、泊松比、密度
ANSA初级培训教程
ANSA初级培训教程一、引言ANSYS是一款功能强大的工程仿真软件，广泛应用于各个领域。
ANSYS提供了多种建模工具，其中ANSYSFluent提供了Meshing 网格，而ANSYSMechanical提供了SpaceClmDirectModeler进行几何建模，除此之外，ANSYS还提供了专业的建模软件，如ANSA，用于处理复杂模型的建模和网格划分。
本文档旨在为初学者提供ANSA 软件的基础培训教程，帮助读者快速掌握ANSA的基本操作和技巧。
二、ANSA简介1.强大的几何建模功能：ANSA提供了丰富的几何建模工具，可以方便地对模型进行修改、修复和简化。
2.高质量的网格划分：ANSA支持多种网格划分方法，如四面体网格、六面体网格、混合网格等，能够高质量的网格模型。
3.丰富的后处理功能：ANSA提供了多种后处理工具，如流线图、矢量图、等值面等，可以帮助用户分析仿真结果。
4.高度集成：ANSA与ANSYSFluent、ANSYSMechanical等软件无缝集成，用户可以直接在ANSA中调用这些软件进行仿真分析。
三、ANSA基本操作1.启动ANSA：在安装完ANSA后，双击桌面上的ANSA图标即可启动软件。
启动后，会显示主界面，包括菜单栏、工具栏、浏览器、工作区和状态栏等。
2.打开模型：在菜单栏中选择“File”→“Open”→“Geometry”，在弹出的对话框中选择要打开的CAD模型文件，如iges、step等格式，然后“Open”按钮。
打开模型后，会在浏览器中显示模型的树状结构。
3.几何建模：ANSA提供了丰富的几何建模工具，如拉伸、旋转、扫掠等。
用户可以通过这些工具对模型进行修改和修复。
例如，可以使用拉伸工具创建一个新的几何体，然后使用布尔运算将新几何体与原模型合并。
4.网格划分：在浏览器中选择要划分网格的几何体，然后工具栏中的“Mesh”按钮，进入网格划分界面。
在网格划分界面中，可以设置网格类型、网格大小、网格生长率等参数，然后“Generate”按钮网格。
ANSYS网格划分浅谈
ANSYS网格划分浅谈在本学期，我们学习了CAX这门课程。
通过对这一门课程8周的学习使我对本模块的认识和了解有了一种新的看法。
在老师的认真教育和带领下把我们引入了一个新的领域。
在CAX这个领域中包括CAD CAM CAE CAPP等的各项技术，这些技术都是将理论知识和计算机辅助集合在一起的新兴工业工程技术，是要将理论和实践的学科。
在下面我主要将我这段学习期间对于ANSYS软件的学习中关于有限元网格划分的一些认识和经验做个报告总结。
1、ANSYS网格划分简述ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。
由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。
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。
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。
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。
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，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。
2024版NVHCAEANSA初级培训教程(一)
04
主界面
建模模块
包括菜单栏、工具栏、模型树、 属性窗口等部分，提供全面的 建模、分析和后处理功能。
支持多种CAD数据格式导入， 提供丰富的几何创建和编辑工 具，实现快速高效的建模。
分析模块
集成多种求解器，支持结构、 流体、电磁等多物理场据处 理工具，支持云图、矢量图、 动画等多种展示方式。
后处理操作指南
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结果查看
支持云图、矢量图等多种结果 展示方式，直观呈现仿真结果。
数据处理
提供数据提取、统计、对比等 功能，方便用户对仿真结果进
行深入分析。
动画演示
支持仿真结果的动画演示，动 态展示结构变形、流体流动等
过程。
报告生成
可将仿真结果导出为报告文件， 便于用户进行交流和汇报。
05
案例分析与实践操作
案例一：车内噪声分析与优化
噪声来源识别
通过实验测试和数据分析，确定 车内噪声的主要来源，如发动机、
传动系统、风噪等。
噪声传递路径分析
利用ANSA软件建立车辆模型， 分析噪声在车内的传递路径，找 出关键传递点和薄弱环节。
降噪措施制定
根据分析结果，制定相应的降噪 措施，如改进隔音材料、优化车 身结构、调整发动机悬置等。
NVHCAEANSA初级培训教程 (一)
目
CONTENCT
录
• 引言 • NVH基础知识 • CAE分析在NVH中应用 • ANSA软件操作指南 • 案例分析与实践操作 • 总结与展望
01
引言
培训目的和背景
培训目的
本培训旨在向学员提供NVHCAEANSA领域的基础知识和技能，帮 助他们了解并掌握相关概念、原理和应用。
2024版ANSA初级培训教程共9文档
目录•ANSA软件概述•ANSA基本操作与界面介绍•网格生成技术详解•有限元分析前处理技术•求解器设置与后处理技术•ANSA在结构力学领域应用实例•总结回顾与拓展学习资源推荐ANSA软件概述0102 03初始阶段ANSA软件起源于20世纪90年代，最初是为了满足汽车行业的CAE分析需求而开发。
发展壮大随着计算机技术的进步和数值模拟方法的不断发展，ANSA软件逐渐扩展应用到航空航天、铁路、船舶、重工机械等领域。
不断创新为了满足日益增长的工程分析需求，ANSA软件不断进行技术升级和功能拓展，引入了先进的求解器技术、并行计算技术等。
软件背景及发展历程ABDC前处理功能提供强大的几何清理、网格划分、边界条件设置等前处理功能，支持多种CAD 数据格式导入。
求解器技术内置多种先进的求解器技术，如有限元法、有限体积法、离散元法等，可进行结构、流体、热等多物理场分析。
后处理功能提供丰富的后处理工具，如结果可视化、动画演示、数据提取等，便于用户直观了解分析结果。
并行计算支持支持并行计算技术，可充分利用计算机资源，提高分析效率。
ANSA 核心功能与特点应用领域与行业现状ANSA软件在汽车行业应用广泛，涉及车身结构、碰撞安全、NVH等方面的分析。
在航空航天领域，ANSA软件可用于飞机结构强度分析、气动弹性分析等方面。
在铁路和船舶行业，ANSA软件可用于车辆结构分析、疲劳寿命评估等方面。
对于重工机械领域，ANSA软件可应用于大型设备结构分析、优化设计等方面。
汽车行业航空航天铁路与船舶重工机械ANSA基本操作与界面介绍安装步骤下载ANSA软件安装包；双击安装包，按照提示进行安装；选择安装路径和相关组件；完成安装后，重启电脑。
启动方法在电脑桌面或开始菜单中找到ANSA图标；双击图标启动软件。
菜单栏包含文件、编辑、视图等基本操作选项；工具栏提供常用命令的快捷按钮；项目管理器属性管理器图形窗口显示和编辑当前选中对象的属性；显示三维模型及分析结果。
ANSA初级培训
ANSA初级培训
一、简介
1、学习ANSA目的意义（ANSA/HM）;
2、ANSA界面（单位制：长度mm，时间s，质量t，力N，应力MPa）；
3、鼠标键盘操作
二、面网格
1、抽中面
（1）完整封闭体--face--MID.SURF--去掉勾选delete original faces；
（2）不易抽中面，则offset至中面位置；
（3）没有实体CAD，则取表面，向里偏料厚。
2、几何清理
（1）线条颜色含义，几何面颜色含义；
（2）自动清理：清楚多余的点线面及容差范围内的特征线，remove overlap；（3）手动清理
3、模型简化（先设置为同一pid）
（填孔、倒角、去特征线）（face:几何表面；surface：面域）
4、划分面网格；
5、网格质量检查及调整
三、体网格
1、四面体网格：定义体--表面三角形（free/map）--四面体网格—网格质量检查；
2、六面体网格：分块—表面四边形—六面体网格—网格质量检查。
四、装配
1、merge two part、part manager；
2、weld、RBE2、bolt；
3、joint
五、分析
1、定义载荷、约束、接触等；
2、设置控制卡片（include）；
3、输出求解文件。
六、练习。
ANSYS网格划分
为了进行映射网格划分，我们可以通过连接面来减少围成体 的边界面的数目
给体进行映射网格划分时，连接面也要求连接线，如上图所示，程序会自 动进行此操作－但只有当相邻的两个四边形面被连接时才会自动进行，在 所有其它情况下在完成面的连接后必须人为的作线的连接。 在有些情况下，也可以将面加起来而不用面连接的方法（当面是平的并且 共面时）这样，使用加的操作比使用连接操作更好。
5.如果想调整细划深度 或控制其它的细划选 项，则选择Yes.
网格细划前
6.单击OK
网格细划后
网格划分－修改网格
四边形网格细划－例题
四边形网格细划
局部放大效果（没有三角形）
网格划分－修改网格
3－D网格细划－例子
原始网格
期望细划的区域
网格划分－修改网格
3－D网格细划－例子（续）
细划后的网格
网格划分－映射网格划分
MAT 1 = 混凝土 MAT 2 = 钢
REAL 1 = 3/8” 厚度 REAL 2 = 梁属性 REAL 3 = 1/8” 厚度
网格划分－多种单元属性
多种定义单元属性的方法：
给实体模型分配属性 利用总体属性设置 修改单元的属性
网格划分－控制网格密度
控制网格密度的方法：
ANSYS 提供总体及局部的网格控制: 总体控制
SmartSizing（智能网格控制） 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
网格划分－控制网格密度
SmartSizing 能根据几何模型的情况确定网格的密度，
适于自由网格划分情况
总体单元尺寸 可以定义整个模型的最大单元边长（或每条
线的分割数）
缺省尺寸
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Ansa在汽车行业面网格划分方面的应用和技巧
一、概述
Ansa作为一款专业的前处理软件，不论是在几何清理方面还是在网格划分方面都有着其它软件不可比拟的优势。
尤其是在面网格的划分方面。
汽车行业中90%的部件都是冲压件，因此网格划分主要集中在面网格的划分。
一个软件的价值在于其能否高效地解决工程中的实际问题。
一方面Ansa不仅能基于原始几何划出高质量的网格，而且在几何局部变更后还可以无需重新划分，只对脱离几何的网格进行局部的调整，以使其符合变更后的几何。
另一方面ansa对冲压件进行批量的抽中面也是其一大特色。
总之，使用ansa高效、快速地划出即贴几何又美观的网格是很容易实现的。
下面简要介绍下ansa在汽车行业中面网格划分的流程和特色。
二、读入几何文件，观察几何，清理几何。
图1错误的几何topo和topo设置界面
由于整车几何分成了不同的总成和系统，在划分网格时，一般都是读入若干个GROUP，每个GROUP中又包含若干个part,每个part对应各自的PID。
在读入几何时，如果两个部件的外表面之间的距离较近，在topo的容差范围之内，就会读入时topo到一块，产生不必要的错误。
因此在读入文件时禁止不同part,不同PID之间进行topo。
如图1所示，这样在几何清理时也节约了时间。
三、使用mid surface>skin功能批量的抽中面。
在汽车中的冲压件一般都是没有T型连接，厚度均匀的冲压件，表面上具有各种的凸台，孔，台阶等特征。
厚度一般在0.01~2.4之间。
设计人员一般以两种形式给出模型数据。
一种是对于厚度较小的冲压件，设计人员会给出表面、料厚线和偏移方向。
这时只需要清理几何、并按照设计的偏移方向使用FACES>OFFSET>LINK偏移一定的距离到达中面位置即可。
另外一种是具有一定厚度的封闭的实体几何，对于这种情况可以使用mid surface>skin功能。
图2使用mid surface>skin功能抽取中面前的几何以及抽取后的中面。
图3mid surface>skin功能的设置界面
如果采用取一个部件，抽中面，划网格，在对下一个部件抽中面划网格的串行模式无疑将降低划网格的效率。
为此可以采用process in batch mode的方式来抽中面，通过设置maximum thickness(大于模型中冲压件的最大厚度)，thinkness decimal digits(厚度值保留小数点后几位)，以及offset type和offset by（是偏移faces和surface，还是仅偏移faces,是以距离的方式还是以厚度系数的方式偏移）的设置。
推荐link和thickness factor方式偏移。
选中删除原始面和apply estimated thickness，creat new property(不应用其原PID的厚度值，而是通过计算得出真实的厚度值，赋给中面几何，并创建新的PID)。
使用process in batch mode
方式来批量的抽中面。
抽中面前可以清理几何，也可以不清理几何，抽取完之后再对抽不出中面的几何进行清理，再次抽取中面。
大大节约了抽中面的效率。
四、根据几何特征的丰富程度对几何进行分类，以决定是否采用自动批处理和是否采用
手动分区域。
划网格之前要搞清楚的一件事是要进行何种类型的分析，对网格有什么样的质量要求。
这样才能在划分时有的放矢。
比如在做整车碰撞分析的网格时，如果是处于前舱，保险杠，侧围前围，车门部位的表面特征丰富的几何，这些部位的网格即要求贴几何，还要求规则，流向好等，此处就不能使用自动批处理。
如果特征简单，又是对分析来说不重要部位的几何就可以使用自动批处理。
使用自动批处理时它自动地对划分后的网格进行fix，reshape,smooth,reconstruct等，它对特征丰富区域的几何的破坏较大。
因此对几何进行分类，确定划分方案，可以提高划网格的效率。
手动分区域的任务就是对几何的处理，特征的简化。
分区域的目的就是分出规则的宏和避免部分区域产生违反质量标准的单元。
一个工程师的价值取决于其利用软件工具解决工程实际问题的能力。
在手动分区域划网格时，这是最需要划分经验的一个部分，也最能体现一个工程师的水平。
五、几何局部变更后，原始几何的网格和变更后几何的网格的缝合
图4原始几何
图5脱离原始几何后的网格
图6变更后的几何
图7脱离原始几何后的网格与变更后的几何的对比图8删除差异区域的网格并投影到原始几何上
图9修补后的网格与更改后的几何对比
通过一个简单的例子，从图4到图9的几张图片清晰的展示了网格缝合的流程，对脱离原始几何后的网格与变更后的几何的对比图中找出二者差异的地方，首先在网格上删除差异处的网格，并把网格的边界线投影到变更后的几何上，对投影线内的区域划分网格，并脱离，与原始网格进行缝合，即得到变更后几何的网格。
这对于仅局部变化的复杂部件的网格划分很高效。
因此，通过上面几个方面的介绍足以看出ansa在处理面网格方面的高效与专业。