ANSYS网格划分要点

ANSYS 网格划分要点ANSYS 网格划分要点在划分网格前，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。为了得到映射网格，必须在面的对边上指定相等的线的划分数 （或者定义线的划分数对应于某种传递方式）。不需要在所有的线上 指定划分数，只要是采用映射网格划分，程序会将线的划分数由一条 边传递到对边，传递所有相邻的要划分网格的面）体映射网格：为了给一个体划分六面体单元，则必须满足 它必须是块形（六面体），五面体或四面体形 在对面和侧边上所定义的单元划分数必须相等 如果体是棱柱形或四面体形，在三角形面上的单元划分数必须是 偶数相对棱边上划分的单元数必须相等为了进行体映射网格划分，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。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。在完成加的操作 后，仍需进行边界线的连接操作。MSHKEY， KEY 指定网格划分种类， KEY 的值为“0”时采用自由网 格划分，为“1”时采用映射网格划分，为“2”时首先按映射网格划分， 不能划分时则采用自由网格划分。MSHAPE ， KEY ， *ON 指定单元划 分形状， 当 KEY=0 、 *ON=2D 时采用四边形单元划分网格；当 KEY=0、*ON=3D 时 采用六面体形单元划分网格；当 KEY=1、*ON=2D 时采用三角形 单元划分网格；当KEY=1、*ON=3D时采用四面体形单元划分网 格 智能尺寸网格划分灵活的Smartsize （单元大小）是自由网格划分操作生成初始单 元大小的网格划分特点，它在自动网格生成过程中对生成合理的单元 形状提供了机会。Smartsize算法首先对将要划分网格的面或体上的 所有线估算单元边长大小，然后对几何体上的弯曲近似区域的线进行 细化，最后自动生成合理形状的单元和单元尺寸分布。它的控制有两 种：基本控制和高级控制。 基本控制：可以简单指定网格划分尺寸(110,对应网格由 细到粗)命令*E, SIZLVL 高级控制：用来设置人工控制网格质量，命令*E1 ANSYS 软件、分析流程及网格划分介绍ANSYS 是由美国 Pittsburgh 大学力学系教授 John Swanson 博士 为工程分析而开发的大型商业套装CAE软件，它集结构、流体、热、 电磁、声学和耦合场于一体，应用于诸多领域。ANSYS软件的分析可 分为前处理、求解和后处理三个过程，如图 1 所示。图1 ANSY$计算分析基本流程ANSYS 有限元分析是通过采用大量几何形状简单的单元组合来 近似描述整体结构，利用单元节点变量对单元内部变量进行插值来实 现对总体结构的分析计算。将结构离散成简单单元的组合，称为有限 元网格划分，简称网格划分。这些简单单元的集合称为有限元网格， 简称为网格。划分的网格形式对计算精度和计算规模产生直接的影响 因而，网格划分是建立有限元模型的一个重要环节，要求考虑的问题 较多，工作量大。利用参数化程序设计语言APDL(ANSYS Parametric Design Language)将ANSYS命令组织起来，编写出参数化的网格划 分程序，提高ANSYS使用效率和网格划分质量,并完成对长虹SF* 型电视机模型的有限元网格划分。2 APDL 划分网格的实现 在对由多种材料构成的复杂模型进行网格划分时，应考虑网格数量、结构的对称性、细节略去和应力梯度大小等因素，需多次调整才 能得到理想的网格。而APDL命令流表达清晰、便于修改和复制，可 灵活的对模型进行网格划分。在对具体实体模型进行网格划分时，从ANSYS OUTPUT Window 可知默认的网格划分顺序是根据实体编号从小到大逐一进行网格划 分的。而APDL命令流可以通过对实体模型的网格划分顺序进行调整， 影响网格划分质量，为获得较理想的网格，先按照默认的方式自由划 分网格，找出错误、警告或划分质量不理想单元的所在实体编号，找 到适合此实体的网格划分方法，用APDL命令流建立编号数组，并将 实体编号放人其中。以相同方式为每一个实体找到适合其自身的网格 划分方法，将所有与实体编号对应的网格划分方法以宏名放入网格划 分方数组中。建立循环，在对实体模型进行网格划分时按照实体编号和一定的顺序调用与其 对应的划分方法。用APDL对长虹SF*型电视机进行网格划分，如图2所示。其 命令如下：/PREP7 ！进入前处理*DIM，LA，ARRAY，8，5!将实体所属线号放入LA二维数组中*SET，LA（1，1），15，16, 4, 3，19，54，24，52！给二维 LA 数 组赋值*SET， LA（1， 5）， 2， 1， 5， 6， 12， 8， 7， 11*DIM， LB， ARRAY， 5!将对不同线段划分的段数放入 LB 一维数 组中LB（1）=20， 30， 10， 20， 40*DO， AB， 1， 5！用双重循环按照设定的段数划分实体所属线*DO， C， 1， 8LESIZE，LA（C，AB）,，LB（AB）,，1!调用线号数组 LA 并通过 调用段数数组 LB 时其设置划分的段数* ENDDO!结束嵌套循环* ENDDO!结束外部循环*DIM， LD， ARRAY， 9， 2LD（1， 1）=1， 13， 24， 4， 9， 7， 16， 10， 14！将要被划分网格 的实体编号按照一定顺序放入二维数组 LD 中LD（1， 2） -2， 26， 21， 27， 25， 23， 22， 15， 17* DO，LLD，1 ，2! 用双重循环划分实体MAT, LLD!给被划分的实体赋材料属性REAL, LLD!给被划分的实体赋实常数MSHAPE, 0, 2DMSHKEY, 1*DO, LLE, 1, 9ASEL, S, LD (LLE, LLD)调用LD数组选中将被划分的实体AMESH, LD( LLE, LLD )!调用LD数组选中划分的实体*ENDDO!结束嵌套循环*ENDDO!结束外部循环以上是对该型电视机的 CRT 网格划分的命令流,以相同方式划 分电视机壳体肋板和前后夕院等部件。a APDL 划分网格 b 自由划分网格图 2 实体模型网格划分图2是用APDL通过以上方式和自由划分网格对长虹SF*型 电视机的实体模型的网格划分。由单元信息表1可反映出通过APDL 划分的电视机有限元模型的网格质量较好。表 1 单元信息对比表3 结论ANSYS软件经过几十年的发展，日趋成熟。它不但具有良好的数 据库管理和强大的前后处理功能,而且还时刻追踪先进的计算方法和 计算机技术,不断提高分析精度和扩展自身的开放性,并提供良好的 二次开发功能。在此我们完成了对长虹SF*型电视实体模型的网 格划分,改善了对复杂实体模型的网格划分效果。