1、網(wǎng)格劃分及有限元模型的建立網(wǎng)格劃分及有限元模型的建立 25.1網(wǎng)格劃分概述5.2定義單元屬性5.3網(wǎng)格劃分控制5.4實體模型的網(wǎng)格劃分5.5直接生成有限元模性5.6修改網(wǎng)格 5.7檢查網(wǎng)格5.8清除網(wǎng)格3ANSYS提供了兩種創(chuàng)建有限元模型的方法，即直接法和提供了兩種創(chuàng)建有限元模型的方法，即直接法和實體模型網(wǎng)格劃分建模法。實體模型網(wǎng)格劃分建模法。 直接法首先創(chuàng)建節(jié)點，然后利用節(jié)點創(chuàng)建單元，單個或多個單直接法首先創(chuàng)建節(jié)點，然后利用節(jié)點創(chuàng)建單元，單個或多個單元組成一個有限元模型。元組成一個有限元模型。 網(wǎng)格劃分法首先創(chuàng)建實體模型，然后利用網(wǎng)格劃分工具將實體網(wǎng)格劃分法首先創(chuàng)建實體模型，然后利用網(wǎng)格劃分

2、工具將實體模型劃分為有限元模型。模型劃分為有限元模型。4有限元模型創(chuàng)建需要做如下準備工作。有限元模型創(chuàng)建需要做如下準備工作。 定義單元類型。在創(chuàng)建或劃分網(wǎng)格之前必須設置所創(chuàng)建單元的類定義單元類型。在創(chuàng)建或劃分網(wǎng)格之前必須設置所創(chuàng)建單元的類型，即指定型，即指定ANSYS單元庫中的單元。單元庫中的單元。 定義單元實常數(shù)。單元實常數(shù)是指諸如板殼單元的厚度、梁單元定義單元實常數(shù)。單元實常數(shù)是指諸如板殼單元的厚度、梁單元的截面幾何尺寸等。它是從物理對象抽象成數(shù)學對象時無法保留的截面幾何尺寸等。它是從物理對象抽象成數(shù)學對象時無法保留的各種幾何、力學、熱學等屬性參數(shù)。在形成網(wǎng)格之前，必須作的各種幾何、力學、

3、熱學等屬性參數(shù)。在形成網(wǎng)格之前，必須作為單元實常數(shù)的方式賦予指定的單元，從而使單元的行為和屬性為單元實常數(shù)的方式賦予指定的單元，從而使單元的行為和屬性保持與所進行有限元分析的物理對象的一直。保持與所進行有限元分析的物理對象的一直。 定義材料屬性。不同的材料具有不同的力學、傳熱學、電磁學和定義材料屬性。不同的材料具有不同的力學、傳熱學、電磁學和流體行為特性，這些特性也許在進行創(chuàng)建單元形成網(wǎng)格之前進行流體行為特性，這些特性也許在進行創(chuàng)建單元形成網(wǎng)格之前進行定義。定義。55.1.1 直接法創(chuàng)建有限元模型的基本步驟 直接法創(chuàng)建有限元模型的基本步驟如下。 1）定義單元類型。 2）定義單元實常數(shù)。 3）定

4、義材料屬性。 4）創(chuàng)建節(jié)點。菜單路徑為：【Main Menu】/【Preprocesssor】/【Modeling】/【Create】/【Nodes】。 5）設置當前單元屬性。 6）創(chuàng)建單元。 7）修改網(wǎng)格模型。65.1.2網(wǎng)格劃分建模法的基本步驟直接法創(chuàng)建有限元模型的基本步驟如下。直接法創(chuàng)建有限元模型的基本步驟如下。1）定義單元類型。）定義單元類型。2）定義單元實常數(shù)。）定義單元實常數(shù)。3）定義材料屬性。）定義材料屬性。4）創(chuàng)建實體模型。）創(chuàng)建實體模型。5）設置當前單元屬性。）設置當前單元屬性。6）控制網(wǎng)格劃分密度。）控制網(wǎng)格劃分密度。7）選擇單元形狀和網(wǎng)格劃分器類型。）選擇單元形狀和網(wǎng)格劃

5、分器類型。8）劃分網(wǎng)格）劃分網(wǎng)格9）檢查網(wǎng)格）檢查網(wǎng)格10）合并模型與編號控制）合并模型與編號控制11）修改模型）修改模型75.2.1 定義單元類型 GUI：單擊：單擊【Main Menu】/【Preprocesssor】/【Element Type】（單元類型）（單元類型）/【Add/Edit/Delete】（增加（增加/編輯編輯/刪除）刪除） 85.2.2 單元實常數(shù) GUI：單擊：單擊【Main Menu】/【Preprocesssor】/【Real Constants】（實常數(shù)）（實常數(shù)）/【Add/Edit/Delete】（增加（增加/編輯編輯/刪刪除）除） 95.2.3 材料常數(shù)

6、GUI：單擊：單擊【Main Menu】/【Preprocesssor】/【Material Props】（材料屬性）（材料屬性）/【Material Models】（材料模型）（材料模型） 105.3.1 單元屬性分配設置 1. 直接方式為實體模型分配屬性GUI：【Main Menu】/【Preprocessor】/【Meshing】（網(wǎng)格）/【Mesh Attributes】（網(wǎng)格劃分屬性）11 2. 默認方式為有限元模型分配屬性默認方式為有限元模型分配屬性 GUI：【Main Menu】/【Preprocessor】/【Meshing】/【Mesh Attributes】/【Defaul

7、t Attribs】（默認屬性），默認（默認屬性），默認方式分配屬性。方式分配屬性。 或或【Main Menu】/【Preprocessor】/【Modeling】/【Create】/【Elements】/【Elem Attributes】（單元屬性）（單元屬性）。125.3.2 智能單元尺寸控制在劃分網(wǎng)格之前，一般都需要對網(wǎng)格密度進行必要的控制。在劃分網(wǎng)格之前，一般都需要對網(wǎng)格密度進行必要的控制。合理的單元網(wǎng)格密度是獲得高精度結(jié)果的保證，確保準確捕合理的單元網(wǎng)格密度是獲得高精度結(jié)果的保證，確保準確捕捉場量的分布和梯度變化，如應力捉場量的分布和梯度變化，如應力/應變的分布與梯度變化應變的分布與

8、梯度變化，在應力集中位置需要相對密的單元網(wǎng)格。在實際工程計算，在應力集中位置需要相對密的單元網(wǎng)格。在實際工程計算中，用戶必須根據(jù)自己的分析需求和問題的性質(zhì)來確定網(wǎng)格中，用戶必須根據(jù)自己的分析需求和問題的性質(zhì)來確定網(wǎng)格劃分密度的控制。劃分密度的控制。【Main Menu】/【Preprocessor】/【Meshing】/【Size Cntrls】（尺寸控制）包括智能單元尺寸控制（尺寸控制）包括智能單元尺寸控制【SmartSize】和人工單元尺寸控制和人工單元尺寸控制【ManualSize】和裂紋尖端單元尺和裂紋尖端單元尺寸控制寸控制【Concentrat KPs】。 GUI:【Main Men

9、u】/【Preprocessor】/【Meshing】/【Size Cntrls】/【SmartSize】。 135.3.3人工單元尺寸控制 1. 總體單元尺寸控制總體單元尺寸控制菜單路徑為：菜單路徑為：【Main Menu】/【Preprocessor】/【Meshing】/【Size Cntrls】/【ManualSize】/【Global】 包括包括【Size】 【Area Cntrls】 【Volu Cntrls】 【Other】 2. 面上單元尺寸控制面上單元尺寸控制菜單路徑為：菜單路徑為：【Main Menu】/【Preprocessor】/【Meshing】/【Size Cntr

10、ls】/【ManualSize】/【Areas】 3. 線上單元尺寸控制線上單元尺寸控制菜單路徑為：菜單路徑為：【Main Menu】/【Preprocessor】/【Meshing】/【Size Cntrls】/【ManualSize】/【Lines】 14 4. 關(guān)鍵點上單元尺寸控制關(guān)鍵點上單元尺寸控制 菜單路徑為：菜單路徑為：【Main Menu】/【Preprocessor】/【Meshing】/【Size Cntrls】/【ManualSize】/【Keypoints】 5. 邊界層單元尺寸控制邊界層單元尺寸控制 菜單路徑為：菜單路徑為：【Main Menu】/【Preprocess

11、or】/【Meshing】/【Size Cntrls】/【ManualSize】/【Layers】 6. 裂紋尖端單元尺寸控制裂紋尖端單元尺寸控制 菜單路徑為：菜單路徑為：【Main Menu】/【Preprocessor】/【Meshing】/【Size Cntrls】/【ManualSize】/【Concentrat KPs】 155.3.4 網(wǎng)格劃分類型及劃分器選項設置網(wǎng)格劃分類型及劃分器選項設置 網(wǎng)格劃分的類型網(wǎng)格劃分的類型 ： 1）點單元劃分。）點單元劃分。 2）線單元劃分。）線單元劃分。 3）面單元劃分。）面單元劃分。 三角形面單元劃分三角形面單元劃分 四邊形面單元劃分四邊形面單元

12、劃分 4）體單元劃分。）體單元劃分。 四面體單元網(wǎng)格劃分四面體單元網(wǎng)格劃分 六面體單元網(wǎng)格劃分六面體單元網(wǎng)格劃分16網(wǎng)格劃器分選項設置網(wǎng)格劃器分選項設置 ：【Main Menu】/【Preprocessor】/【Meshing】/【Mesher Opts】，單擊該菜單路徑，單擊該菜單路徑 175.3.5 通過網(wǎng)格劃分工具進行網(wǎng)格劃分控制 【Main Menu】/【Preprocessor】/【Meshing】/【MeshTool】，激活網(wǎng)格劃分工具。18設置單元屬性設置單元屬性單元尺寸控制單元尺寸控制網(wǎng)格劃分器選擇網(wǎng)格劃分器選擇SmartSize網(wǎng)格劃分控制網(wǎng)格劃分控制單元形狀控制單元形狀控制

13、網(wǎng)格劃分優(yōu)化網(wǎng)格劃分優(yōu)化19網(wǎng)格劃分菜單系統(tǒng)網(wǎng)格劃分菜單系統(tǒng) 3）掃掠網(wǎng)格劃分）掃掠網(wǎng)格劃分Sweep（體）（體）1）自由網(wǎng)格劃分）自由網(wǎng)格劃分Free（面和體）（面和體）2）映射網(wǎng)格劃分）映射網(wǎng)格劃分Mapped（面和體）（面和體）201）自由網(wǎng)格劃分）自由網(wǎng)格劃分FreeA 面上可畫三角形網(wǎng)格和四邊形網(wǎng)格面上可畫三角形網(wǎng)格和四邊形網(wǎng)格體上只能畫四面體網(wǎng)格體上只能畫四面體網(wǎng)格對于自由網(wǎng)格劃分使用智能網(wǎng)格劃分更好一些對于自由網(wǎng)格劃分使用智能網(wǎng)格劃分更好一些212）映射網(wǎng)格劃分）映射網(wǎng)格劃分MappedA 一般的說，面的形狀限制為四邊形一般的說，面的形狀限制為四邊形體限制為六面體體限制為六面體B

14、 只能對于只能對于“規(guī)則規(guī)則”的體和面，不適合復雜的體和面，不適合復雜幾何體幾何體222）映射網(wǎng)格劃分）映射網(wǎng)格劃分MappedA 只能對于只能對于“規(guī)則規(guī)則”的體和面，不適合復雜的體和面，不適合復雜幾何體幾何體B 面：面：3條或條或4條邊；體條邊；體4、5、6個面?zhèn)€面C 面是奇數(shù)條邊，每邊上分割成偶數(shù)面是奇數(shù)條邊，每邊上分割成偶數(shù)體為體為4面時，三角形面上單元數(shù)必須為偶數(shù)面時，三角形面上單元數(shù)必須為偶數(shù)D 面和體對邊上必須劃分相同的單元數(shù)面和體對邊上必須劃分相同的單元數(shù)E 面多于面多于4條邊，體多于條邊，體多于6個面需要連接、合個面需要連接、合并、分割并、分割23連接這兩條線使其成為一個由4

15、條邊構(gòu)成的面24過渡網(wǎng)格劃分過渡網(wǎng)格劃分 自由網(wǎng)格劃分, 生成一個 全四面體 網(wǎng)格. 這很容易實現(xiàn)但在某些情況下并不令人滿意,. 映射網(wǎng)格劃分, 生成一個 全六面體 網(wǎng)格. 這一方法令人滿意但通常很難實現(xiàn).Hex-to-tet meshing 提供了第三種選擇,它 “集兩家之長.” 將四面體和六面體網(wǎng)格很好地結(jié)合起來 而不破壞網(wǎng)格的整體性.258-節(jié)點六面體9-節(jié)點金字塔10-節(jié)點四面體六面體網(wǎng)格六面體網(wǎng)格過渡網(wǎng)格過渡網(wǎng)格四面體網(wǎng)格四面體網(wǎng)格二次二次到到二次二次線性線性到到二次二次10-節(jié)點四面體13-節(jié)點金字塔20-節(jié)點六面體SOLID95SOLID95SOLID92SOLID82SOLID

16、92輪子實例演示263）掃掠網(wǎng)格劃分）掃掠網(wǎng)格劃分Sweep要求幾何體有一對拓要求幾何體有一對拓撲結(jié)構(gòu)相同的源面和撲結(jié)構(gòu)相同的源面和目標面目標面3）掃掠網(wǎng)格劃分）掃掠網(wǎng)格劃分Sweep要求幾何體有一對拓要求幾何體有一對拓撲結(jié)構(gòu)相同的源面和撲結(jié)構(gòu)相同的源面和目標面目標面27在不可采用掃掠劃分的體中生成四面體網(wǎng)格是一個十分有用的掃掠在不可采用掃掠劃分的體中生成四面體網(wǎng)格是一個十分有用的掃掠選項選項.Preprocessor -Meshing- Mesh -Volume Sweep- Sweep Opts28軸承座實例演示294）網(wǎng)格拖拉）網(wǎng)格拖拉拖拉面單元面單元: 選擇選擇 MESH200 四邊四

17、邊形單元形單元. MESH200 是一種是一種 僅僅劃分網(wǎng)格劃分網(wǎng)格 (不求解不求解) 的單元沒有的單元沒有與之相關(guān)的自由度或材料特性與之相關(guān)的自由度或材料特性體單元體單元: 應與應與 MESH200 單元單元類型匹配類型匹配. 30MainMenuPreprocessor-Modeling-OperateExtrudeElemExtOpts設置拖拉選項拖拉后的單元拖拉后的單元號，材料號，號，材料號，實常數(shù)號及單實常數(shù)號及單元坐標系元坐標系拖拉單元份數(shù)是否清除面網(wǎng)格31MainMenuPreprocessor-Modeling-OperateExtrude-Areas-By XYZ Offse

18、t 執(zhí)行拖拉操作DX，DY，DZ每個單元拖拉距離RX，RY，RZ縮放連桿實例演示325）清除網(wǎng)格）清除網(wǎng)格6）細劃網(wǎng)格）細劃網(wǎng)格實例演示3334方法：方法： 用新的單元尺寸定義劃分網(wǎng)格。用新的單元尺寸定義劃分網(wǎng)格。 用網(wǎng)格劃器分選項設置接受用網(wǎng)格劃器分選項設置接受/拒絕提示放棄網(wǎng)格，然后重新劃分拒絕提示放棄網(wǎng)格，然后重新劃分網(wǎng)格。網(wǎng)格。 清除網(wǎng)格，重新定義網(wǎng)格控制并重新劃分網(wǎng)格。清除網(wǎng)格，重新定義網(wǎng)格控制并重新劃分網(wǎng)格。 細化局部網(wǎng)格。細化局部網(wǎng)格。 改進網(wǎng)格（只適于四面體單元網(wǎng)格）。改進網(wǎng)格（只適于四面體單元網(wǎng)格）。355.7.1 網(wǎng)格檢查 GUI：【Main Menu】/【Preprocessor】/【Meshing】/【Check Mesh】5.7.2 檢查控制 GUI：【Main Menu】/【Preprocessor】/【Checking Ctrls】， 361）刪除與所選定的關(guān)鍵點相聯(lián)系的節(jié)點和點單元。使用下列方法。）刪除與所選定的關(guān)鍵點相聯(lián)系的節(jié)點和點單元。使用下列方法。 GUI：【Main Menu】/【Preprocessor】/【Meshing】/【Clear】/【Keypoints】。2）刪除與所選定的線相聯(lián)系的節(jié)點和線單元。使用下列方法。）刪除與所選定的線相聯(lián)系的