主講：吳淑芳2014年11月ANSYSWorkbench

模型導入與網格劃分主講：吳淑芳ANSYSWorkbench

模型導入與網格主要內容一、模型導入

二、網格劃分

2023/1/82網格劃分基礎全局網格控制局部網格控制虛擬拓撲網格檢查網格劃分實例主要內容一、模型導入2023/1/82網格劃分基礎主要內容一、模型導入

二、網格劃分

2023/1/83網格劃分基礎全局網格控制局部網格控制虛擬拓撲網格檢查網格劃分實例主要內容一、模型導入2023/1/83網格劃分基礎模型導入1.Workbench文件管理模型導入1.Workbench文件管理模型導入1.Workbench文件管理dp0模型導入1.Workbench文件管理dp02.導入外部CAD文件（1）非關聯性導入文件模型導入非關聯性導入文件在DesignModeler中，選擇菜單欄中的File（文件）ImportExternalGeometryFile命令（導入外部幾何體文件），即可導入外部幾何體。采用該方法導入的幾何體與原先的外部幾何體不存在關聯性。DesignModeler支持導入的第三方模型格式有：ACIS(SAT)、CADNexus/CAPRICAEGatewayCATIA、IGES、Parasolid、STEP等格式。既然DesignModeler能夠從外部導入幾何體，同時它也能向外輸出幾何體模型，其命令為：File（文件）Export（導出）。（2）關聯性導入文件2.導入外部CAD文件模型導入非關聯性導入文件在Design2.導入外部CAD文件模型導入2.導入外部CAD文件模型導入2.導入外部CAD文件模型導入2.導入外部CAD文件模型導入2.導入外部CAD文件模型導入2.導入外部CAD文件模型導入主要內容一、模型導入

二、網格劃分

2023/1/810網格劃分基礎全局網格控制局部網格控制虛擬拓撲網格檢查網格劃分實例主要內容一、模型導入2023/1/810網格劃分基二、網格劃分

網格劃分是建立CAE模型的一個重要環節，建立網格模型所花費的時間往往是取得CAE解決方案所耗費時間中的一個重要部分。網格直接影響到求解精度、求解收斂性和求解速度。所劃分的網格形式對計算精度和計算規模將產生直接影響。因此，一個越好的網格劃分，越能得到好的解決方案。

二、網格劃分

網格劃分是建立CAE模型的一個重要環節，建主要內容一、模型導入

二、網格劃分

2023/1/812網格劃分基礎全局網格控制局部網格控制虛擬拓撲網格檢查網格劃分實例主要內容一、模型導入2023/1/812網格劃分基網格的節點和單元參與有限元求解，Workbench在求解開始時會自動生成默認的網格。通過預覽網格，可以檢查有限元模型是否滿足要求，細化網格可以使結果更精確，但是會增加CPU計算時間和需要更大的存儲空間，因此需要權衡計算成本和細化網格之間的矛盾。在理想情況下，我們所需要的網格密度是結果隨著網格細化而收斂，但要注意：細化網格不能彌補不準確的假設和錯誤的輸入條件。網格劃分基礎

網格的節點和單元參與有限元求解，Workbench在求解開Workbench的網格技術通過

Mesh組件實現。Mesh中可以根據不同的物理場和求解器生成網格，物理場有流場、結構場和電磁場，流場求解可采用Fluent、CFX、POLYFLOW，結構場求解可以采用顯式動力算法和隱式算法。不同的物理場對網格的要求不一樣，通常流場的網格比結構場要細密得多，因此選擇不同的物理場，也會有不同的網格劃分。網格劃分基礎Workbench的網格技術通過Mesh組件實現。M1.網格類型及單元階次2023/1/815一維網格二維網格三維網格網格劃分基礎

1.網格類型及單元階次2023/1/815一維網格二維網格三一維網格1.網格類型及單元階次網格劃分基礎

二維網格二力桿：平面梁：空間梁：一維網格1.網格類型及單元階次網格劃分基礎

二維網格二力桿：三維網格1.網格類型及單元階次網格劃分基礎

三維網格1.網格類型及單元階次網格劃分基礎

1.網格類型及單元階次網格劃分基礎

1.網格類型及單元階次網格劃分基礎

2.網格劃分原則網格劃分基礎網格劃分沒有定式，只能根據經驗劃分網格，寬廣的有限元知識和豐富的經驗是保證劃分良好網格的前提。（1）網格數量（2）網格疏密（3）單元形狀及評價（4）單元階次（5）網格質量（6）網格分界面和分界點（7）位移協調性（8）細節處理2.網格劃分原則網格劃分基礎網格劃分沒有定式，只能根據經驗劃（1）網格數量2.網格劃分原則網格劃分基礎（1）網格數量2.網格劃分原則網格劃分基礎a.在靜力分析時，假如僅僅是計算結構的變形，網格數目可以少一些。假如需要計算應力，則在精度要求相同的情況下應取相對較多的網格。b.在響應計算中，計算應力響應所取的網格數應比計算位移響應多。c.在計算結構固有動力特性時，若僅僅是計算少數低階模態，可以選擇較少的網格，假如計算的模態階次較高，則應選擇較多的網格。d.在熱分析中，結構內部的溫度梯度不大，不需要大量的內部單元，這時可劃分較少的網格。

（1）網格數量1.網格劃分原則網格劃分基礎a.在靜力分析時，假如僅僅是計算結構的變形，網格數目可以少一網格疏密是指在結構不同部位采用大小不同的網格，這是為了適應計算數據的分布特點。在計算數據變化梯度較大的部位(如應力集中處、幾何形狀、厚度變化位置)，為了較好地反映數據變化規律，需要采用比較密集的網格。而在計算數據變化梯度較小的部位，為減小模型規模，則應劃分相對稀疏的網格。這樣，整個結構便表現出疏密不同的網格劃分形式。（2）網格疏密2.網格劃分原則網格劃分基礎網格疏密是指在結構不同部位采用大小不同的網格，這是為了適應計劃分疏密不同的網格主要用于應力分析(包括靜應力和動應力)，而計算固有特性時則趨于采用較均勻的鋼格形式。這是由于固有頻率和振型主要取決于結構質量分布和剛度分布，不存在類似應力集中的現象。同樣，在結構溫度場計算中也趨于采用均勻網格。

（2）網格疏密2.網格劃分原則網格劃分基礎劃分疏密不同的網格主要用于應力分析(包括靜應力和動應力)，而（2）網格疏密對稱結構盡量使用對稱網格。對稱結構若使用不對稱的網格可能導致錯誤的模態分析。2.網格劃分原則網格劃分基礎（2）網格疏密2.網格劃分原則網格劃分基礎（3）單元形狀及評價2.網格劃分原則網格劃分基礎（3）單元形狀及評價2.網格劃分原則網格劃分基礎（3）單元形狀及評價2.網格劃分原則網格劃分基礎（3）單元形狀及評價2.網格劃分原則網格劃分基礎很多單元都具有線性、二次和三次等形式，其中二次和三次形式的單元稱為高階單元。選用高階單元可進步計算精度，由于高階單元的曲線或曲面邊界能夠更好地逼近結構的曲線和曲面邊界，所以當結構外形不規則、應力分布或變形很復雜時可以選用高階單元。但高階單元的節點數較多，在網格數目相同的情況下由高階單元組成的模型規模要大得多，因此在使用時應權衡考慮計算精度和時間。（4）單元階次2.網格劃分原則網格劃分基礎很多單元都具有線性、二次和三次等形式，其中二次和三次形式的單圖中是一懸臂梁分別用線性和二次三角形單元離散時，其頂端位移隨網格數目的收斂情況?？梢钥闯?，但網格數目較少時，兩種單元的計算精度相差很大，這時采用低階單元是不合適的。當網格數目較多時，兩種單元的精度相差并不很大，這時采用高階單元并不經濟。例如在離散細節時，由于細節尺寸限制，要求細節四周的網格劃分很密，這時采用線性單元更合適。（4）單元階次2.網格劃分原則網格劃分基礎圖中是一懸臂梁分別用線性和二次三角形單元離散時，其頂端位移隨增加網格數目和單元階次都可以進步計算精度。因此在精度一定的情況下，用高階單元離散結構時應選擇適當的網格數目，太多的網格并不能明顯進步計算精度，反而會使計算時間大大增加。為了兼顧計算精度和計算量，同一結構可以采用不同階次的單元，即精度要求高的重要部位用高階單元，精度要求低的次要部位用低階單元。不同階次單元之間或采用特殊的過渡單元連接，或采用多點約束等式連接。

（4）單元階次2.網格劃分原則網格劃分基礎增加網格數目和單元階次都可以進步計算精度。因此在精度一定的情網格質量是指網格幾何形狀的合理性。質量好壞將影響計算精度。質量太差的網格甚至會中止計算。直觀上看，網格各邊或各個內角相差不大、網格面不過分扭曲、邊節點位于邊界等份點四周的網格質量較好。網格質量可用細長比、錐度比、內角、翹曲量、拉伸值、邊節點位置偏差等指標度量。劃分網格時一般要求網格質量能達到某些指標要求。在重點研究的結構關鍵部位，應保證劃分高質量網格，即使是個別質量很差的網格也會引起很大的局部誤差。而在結構次要部位，網格質量可適當降低。當模型中存在質量很差的網格(稱為畸形網格)時，計算過程將無法進行。（5）網格質量2.網格劃分原則網格劃分基礎網格質量是指網格幾何形狀的合理性。（5）網格質量2.網格劃分圖4是三種常見的畸形網格，其中a單元的節點交叉編號，b單元的內角大于180°，c單元的兩對節點重合，網格面積為零。

（5）網格質量2.網格劃分原則網格劃分基礎圖4是三種常見的畸形網格，其中a單元的節點交叉編號，b單元的結構中的一些特殊界面和特殊點應分為網格邊界或節點以便定義材料特性、物理特性、載荷和位移約束條件。即應使網格形式滿足邊界條件特點，而不應讓邊界條件來適應網格。常見的特殊界面和特殊點有材料分界面、幾何尺寸突變面、分布載荷分界線(點)、集中載荷作用點和位移約束作用點等。具有上述幾種界面的結構及其網格劃分形式。

（6）網格分界面和分界點2.網格劃分原則網格劃分基礎結構中的一些特殊界面和特殊點應分為網格邊界或節點以便定義材料位移協調是指單元上的力和力矩能夠通過節點傳遞相鄰單元。為保證位移協調，一個單元的節點必須同時也是相鄰單元的節點，而不應是內點或邊界點。相鄰單元的共有節點具有相同的自由度性質。圖6是兩種位移不協調的網格劃分。（7）位移協調性2.網格劃分原則網格劃分基礎位移協調是指單元上的力和力矩能夠通過節點傳遞相鄰單元。（7）（8）細節處理2.網格劃分原則網格劃分基礎（8）細節處理2.網格劃分原則網格劃分基礎對稱性模型對稱性模型對稱性模型對稱性模型對稱性模型對稱性模型對稱性模型對稱性模型3.ANSYSWorkbench網格劃分界面網格劃分基礎ANSYS網格劃分不能單獨啟動，只能在Workbench中調用分析系統或【Mesh】組件啟動，如圖所示。3.ANSYSWorkbench網格劃分界面網格劃分基礎A3.ANSYSWorkbench網格劃分界面網格劃分基礎選擇幾何模型后，進入網格劃分環境，工作界面如圖.3.ANSYSWorkbench網格劃分界面網格劃分基礎選3.ANSYSWorkbench網格劃分界面網格劃分基礎整體控制導航樹當前分析系統網格劃分工具模型和網格顯示區域3.ANSYSWorkbench網格劃分界面網格劃分基礎整4.網格劃分流程網格劃分基礎調整網格設置4.網格劃分流程網格劃分基礎調整網格設置確定物理場PhysicsPreference網格劃分基礎確定物理場PhysicsPreference網格劃分基網格劃分方法網格劃分基礎

自動網格劃分（Automatic）四面體網格劃分（Tetrahedrons）六面體網格劃分（HexDominant）掃掠網格劃分（Sweep）多域網格劃分（MultiZone）對于三維幾何體，共有六種不同的劃分網格法：網格劃分方法網格劃分基礎

自動網格劃分（Auto網格劃分方法網格劃分基礎

對于二維幾何體，首先設置分析類型網格劃分方法網格劃分基礎

對于二維幾何體，首先設置分析類型網格劃分方法網格劃分基礎

對于二維幾何體，共有四種不同的劃分網格法：自動網格劃分（Automatic）三角形網格劃分（Triangles）四邊形或三角形網格劃分（UniformQuad/Triangles）

四邊形網格劃分（UniformQuad）網格劃分方法網格劃分基礎

對于二維幾何體，共有四種不同的劃分主要內容一、模型導入

二、網格劃分

2023/1/847網格劃分基礎全局網格控制局部網格控制虛擬拓撲網格檢查網格劃分實例主要內容一、模型導入2023/1/847網格劃分基全局網格控制全局網格設置通常用于整體網格劃分的部署，包括網格尺寸函數、inflation、平滑度、模型簡化、參數輸入、激活等。設置合適的全局網格參數可以減小后面具體網格參數的設置工作量，下面以結構分析為例對其展開描述。全局網格控制全局網格設置通常用于整體網格劃分的部署，全局網格控制全局網格控制全局網格控制全局網格控制全局網格控制全局網格控制基本的網格控制可以在“Mesh”

分支下操作“Relevance”

可以設置在–100和+100之間網格劃分傾向于高速度（-100）和高精度（+100）Relevance=-100Nodes:1349Elements:649Relevance=0Nodes:2619Elements:1334Relevance=+100Nodes:9122Elements:5149全局網格控制基本的網格控制可以在“Mesh”分支下操作Relevanc全局網格控制全局網格控制全局網格控制全局網格控制主要內容一、模型導入

二、網格劃分

2023/1/855網格劃分基礎全局網格控制局部網格控制虛擬拓撲網格檢查網格劃分實例主要內容一、模型導入2023/1/855網格劃分基主要內容一、模型導入

二、網格劃分

2023/1/856網格劃分基礎全局網格控制局部網格控制虛擬拓撲網格檢查網格劃分實例主要內容一、模型導入2023/1/856網格劃分基局部網格控制局部網格控制子菜單局部網格控制局部網格控制子菜單自動網格劃分（Automatic）四面體網格劃分（Tetrahedrons）六面體網格劃分（HexDominant）掃掠網格劃分（Sweep）多域網格劃分（MultiZone）局部網格控制方法控制自動網格劃分（Automatic）四局部網格控制自由劃分四面體劃分六面體劃分局部網格控制自由劃分四面體劃分六面體劃分局部網格控制掃掠法劃分結果多域劃分結果局部網格控制掃掠法劃分結果多域劃分結果局部網格控制尺寸控制局部網格設置主要確定以下參數,常采用如下兩類：局部尺寸控制elementsize：用來設置單元的平均邊長影響球控制sphereofinfluence:用球體來設定單元平均大小的范圍，球體的中心坐標采用的是局部坐標系，所有包含在球體內的實體，其單元網格大小均按設定的尺寸劃分。局部網格控制尺寸控制局部網格設置主要確定以下參數,常采用如下局部網格控制局部尺寸控制自動網格劃分影響球控制局部網格控制局部尺寸控制自動網格劃分影響球控制自動劃分結果局部網格控制邊界分段控制曲面邊界分段控制尺寸控制自動劃分結果局部網格控制邊界分段控制曲面邊界分段控制尺寸控制接觸尺寸控制（ContactSizing）允許在接觸面上產生大小一致的單元接觸面定義了零件間的相互作用，在接觸面上采用相同的網格密度對分析有利在接觸區域可以設定“ElementSize”或or“Relevance”局部網格控制接觸尺寸控制2mm直接生成接觸尺寸控制（ContactSizing）局部網格控制接觸網格細化（Refinement）對已經劃分的網格進行單元細化先進行整體和局部網格控制，然后對被選的邊、面進行網格細化。局部網格控制接觸尺寸控制局部網格細化refinement標準值范圍是1~3之間，其中為1時，單元邊界劃分為初始單元邊界的一半，這通常是在生成粗網格后，再細化網格的簡易方法。網格細化（Refinement）局部網格控制接觸尺寸控制局部使用尺寸控制和細化控制的區別尺寸控制在劃分前先給出網格單元的平均單元長度。通常來說，在定義的幾何體上可以產生一致的網格，網格過渡平滑。細化是打破原來的網格劃分。如有原來的網格不是一致的，細化后的網格也不是一致的。盡管對單元的過渡進行平滑處理，但是細化仍導致不平滑的過渡。在同一個表面進行尺寸和細化定義。在網格初始劃分時，首先應有尺寸控制，然后在進行第二步的細化。局部網格控制使用尺寸控制和細化控制的區別局部網格控制面映射網格劃分Mappedfacemeshing允許在面上生成結構網格,其特點是允許在面上生成結構網格，由于進行映射網格劃分可以得到一致的網格，所以這對計算求解是有益的。局部網格控制六面體網格控制映射網格面映射網格劃分Mappedfacemeshing局部網面映射網格劃分局部網格控制映射面網格的頂點類型可以設置三種點類型，對映射方式進行定義。【SpecifiedSides】指定夾角為136°～224°的相交邊頂點為映射面頂點，和1條網格線相交；【SpecifiedCorners】指定夾角為225°～314°的相交邊頂點為映射面頂點，和2條網格線相交；【SpecifiedEnds】指定夾角為0°～135°的相交邊頂點為映射面頂點，與網格線不相交，示例如圖所示。面映射網格劃分局部網格控制映射面網格的頂點類型匹配控制是將選擇的兩個面對象進行匹配控制，網格劃分完成后，兩個面對象上的網格結構是一致的，相當于做了一個鏡像操作。匹配控制放大圖局部網格控制這用于定義三維實體的周期面或二維面體的周期邊，從而在對稱面或對稱邊上劃分出一致的網格。Matchcontrol尤其適用于旋轉機械的旋轉對稱分析匹配控制是將選擇的兩個面對象進行匹配控制，網格劃分完成后，兩簡化控制被應用于網格的收縮控制，在劃分過程中系統會自動去除一些模型上的狹小特征，如邊、狹窄區等，但是只針對點和邊有效，對面和體無效，且不支持直角笛卡爾網格。簡化控制放大圖放大圖創建前創建后局部網格控制簡化控制被應用于網格的收縮控制，在劃分過程中系分層網格控制用于生成沿指定邊界法向的層狀單元。當一些物理參數在邊界層處的梯度變化恒定時，為了精確地描述這些參數，往往需要進行分層網格控制。分層網格控制放大圖放大圖創建前創建后局部網格控制分層網格控制用于生成沿指定邊界法向的層狀單元。當一些物理參數分層網格控制局部網格控制分層網格控制局部網格控制主要內容一、模型導入

二、網格劃分

2023/1/873網格劃分基礎全局網格控制局部網格控制虛擬拓撲網格檢查網格劃分實例主要內容一、模型導入2023/1/873網格劃分基

虛擬拓撲用于對導入到有限元分析界面中的幾何體進行簡化與分割操作。

一方面，可以簡化或分割實體邊界線和內部邊線，從而在一定程度上減少內部節點數量，簡化網格劃分，提高網格劃分質量；

另一方面，對幾何體中的邊界線進行一定的分割處理，能夠很好地改善幾何體網格劃分結構，從而得到更加合理的網格結構，也能在一定程度上提高網格劃分的總體質量；

最后，還可以簡化實體表面，從而提高選擇內部幾何對象的效率。虛擬拓撲虛擬拓撲虛擬拓撲用于對導入到有限元分析界面中的幾何體虛擬拓撲Virtual

Topology

合并單元在選中點處分割邊在中點處分割邊在點處分割面創建分割點虛擬拓撲虛擬拓撲VirtualTopology合并單元在選中點處主要內容一、模型導入

二、網格劃分

2023/1/876網格劃分基礎全局網格控制局部網格控制虛擬拓撲網格檢查網格劃分實例主要內容一、模型導入2023/1/876網格劃分基網格檢查單元質量檢查縱橫比雅克比率翹曲因子平行偏差最大轉彎角偏度正交品質網格劃分結束后可以檢查網格質量，通常來說，不同物理場和不同的求解器所要求的網格檢查準則是不同的。網格檢查網格檢查單元質量檢查網格劃分結束后可以檢查網格質量，通常來說網格檢查ElementQuality是一種比較通用的網格檢查準則，1表示完美的立方體或正方形，0表示0體積或負體積。AspectRatio，即縱橫比，值為1是說明劃分的網格質量最好。JacobianRatio，適應性較廣，一半用于處理帶有中間節點的單元，值為1是說明劃分的網格質量好。WarpingFactor，用于評估或計算四邊形殼單元、帶有四邊形面的塊單元（楔形單元及金字塔單元）等，高扭曲系數表明單元控制方程不能較好控制單元，需重新劃分；值為0時說明劃分的網格質量最好。ParallelDeviation，值為0最好，表示兩對邊平行。Skewness為網格質量檢查的主要方法之一，值為0最好。OrthogonalQaulity，其值位于0和1之間，0最差，1最好。網格檢查網格檢查ElementQuality是一種比較通用的網格檢網格檢查網格檢查網格檢查網格檢查網格檢查網格檢查網格檢查放大圖四面體放大圖六面體放大圖棱柱單元放大圖四棱錐單元網格檢查網格檢查放大圖四面體放大圖六面體放大圖棱柱單元放大圖四棱錐單網格檢查在統計圖表區域單擊按鈕，彈出下圖所示對話框，在該對話框中可以對統計圖表樣式進行設定。網格檢查網格檢查在統計圖表區域單擊按鈕，網格檢查網格檢查網格檢查網格檢查網格質量影響要素CAD模型

問題小邊,尖銳邊和面邊和面間小縫隙/通道未連接幾何體劃分方法劃分方法不適當的使用(自動,四面體,掃掠,多區)會導致大的偏斜劃分方法的選擇取決于幾何和應用程序使用Outline中Mesh對象下ShowtheSweepableBodies是一個好習慣許多程序利用PatchConforming和掃掠劃分方法膨脹不適當的:表面網格質量、膨脹表面選擇、膨脹選項可能導致差的網格質量!網格質量影響要素CAD模型問題劃分方法膨脹改進網格質量策略CAD清除

使用CAD或DM:簡化幾何合并小邊合并邊以減少面的數量避免狹窄面只在重要地方保留體間隙分解幾何移除不必要幾何幾何相加幾何修補虛擬拓撲

在Outline中Model下添加

創建虛擬邊/面可改進網格,如果結果表面網格扭曲，則考慮修整DM或CAD中幾何問題.收縮控制允許在網格水平移除小的改進網格質量策略CAD清除虛擬拓撲收縮控制主要內容一、模型導入

二、網格劃分

2023/1/888網格劃分基礎全局網格控制局部網格控制虛擬拓撲網格檢查網格劃分實例主要內容一、模型導入2023/1/888網格劃分基網格劃分實例直接生成網格全局控制網格劃分實例直接生成網格全局控制網格劃分實例膨脹控制網格劃分實例膨脹控制網格劃分實例局部尺寸控制網格劃分實例局部尺寸控制操作練習對圖示裝配體進行網格劃分，首先進行簡化、刪除操作、虛擬拓撲，然后進行全局網格控制，再分別用方法控制（六面體）、尺寸控制（局部尺寸3mm）、接觸尺寸控制進行局部細化。操作練習對圖示裝配體進行網格劃分，首先進行簡化、刪除操作、虛主講：吳淑芳2014年11月ANSYSWorkbench

模型導入與網格劃分主講：吳淑芳ANSYSWorkbench

模型導入與網格主要內容一、模型導入

二、網格劃分

2023/1/894網格劃分基礎全局網格控制局部網格控制虛擬拓撲網格檢查網格劃分實例主要內容一、模型導入2023/1/82網格劃分基礎主要內容一、模型導入

二、網格劃分

2023/1/895網格劃分基礎全局網格控制局部網格控制虛擬拓撲網格檢查網格劃分實例主要內容一、模型導入2023/1/83網格劃分基礎模型導入1.Workbench文件管理模型導入1.Workbench文件管理模型導入1.Workbench文件管理dp0模型導入1.Workbench文件管理dp02.導入外部CAD文件（1）非關聯性導入文件模型導入非關聯性導入文件在DesignModeler中，選擇菜單欄中的File（文件）ImportExternalGeometryFile命令（導入外部幾何體文件），即可導入外部幾何體。采用該方法導入的幾何體與原先的外部幾何體不存在關聯性。DesignModeler支持導入的第三方模型格式有：ACIS(SAT)、CADNexus/CAPRICAEGatewayCATIA、IGES、Parasolid、STEP等格式。既然DesignModeler能夠從外部導入幾何體，同時它也能向外輸出幾何體模型，其命令為：File（文件）Export（導出）。（2）關聯性導入文件2.導入外部CAD文件模型導入非關聯性導入文件在Design2.導入外部CAD文件模型導入2.導入外部CAD文件模型導入2.導入外部CAD文件模型導入2.導入外部CAD文件模型導入2.導入外部CAD文件模型導入2.導入外部CAD文件模型導入主要內容一、模型導入

二、網格劃分

2023/1/8102網格劃分基礎全局網格控制局部網格控制虛擬拓撲網格檢查網格劃分實例主要內容一、模型導入2023/1/810網格劃分基二、網格劃分

網格劃分是建立CAE模型的一個重要環節，建立網格模型所花費的時間往往是取得CAE解決方案所耗費時間中的一個重要部分。網格直接影響到求解精度、求解收斂性和求解速度。所劃分的網格形式對計算精度和計算規模將產生直接影響。因此，一個越好的網格劃分，越能得到好的解決方案。

二、網格劃分

網格劃分是建立CAE模型的一個重要環節，建主要內容一、模型導入

二、網格劃分

2023/1/8104網格劃分基礎全局網格控制局部網格控制虛擬拓撲網格檢查網格劃分實例主要內容一、模型導入2023/1/812網格劃分基網格的節點和單元參與有限元求解，Workbench在求解開始時會自動生成默認的網格。通過預覽網格，可以檢查有限元模型是否滿足要求，細化網格可以使結果更精確，但是會增加CPU計算時間和需要更大的存儲空間，因此需要權衡計算成本和細化網格之間的矛盾。在理想情況下，我們所需要的網格密度是結果隨著網格細化而收斂，但要注意：細化網格不能彌補不準確的假設和錯誤的輸入條件。網格劃分基礎

網格的節點和單元參與有限元求解，Workbench在求解開Workbench的網格技術通過

Mesh組件實現。Mesh中可以根據不同的物理場和求解器生成網格，物理場有流場、結構場和電磁場，流場求解可采用Fluent、CFX、POLYFLOW，結構場求解可以采用顯式動力算法和隱式算法。不同的物理場對網格的要求不一樣，通常流場的網格比結構場要細密得多，因此選擇不同的物理場，也會有不同的網格劃分。網格劃分基礎Workbench的網格技術通過Mesh組件實現。M1.網格類型及單元階次2023/1/8107一維網格二維網格三維網格網格劃分基礎

1.網格類型及單元階次2023/1/815一維網格二維網格三一維網格1.網格類型及單元階次網格劃分基礎

二維網格二力桿：平面梁：空間梁：一維網格1.網格類型及單元階次網格劃分基礎

二維網格二力桿：三維網格1.網格類型及單元階次網格劃分基礎

三維網格1.網格類型及單元階次網格劃分基礎

1.網格類型及單元階次網格劃分基礎

1.網格類型及單元階次網格劃分基礎

2.網格劃分原則網格劃分基礎網格劃分沒有定式，只能根據經驗劃分網格，寬廣的有限元知識和豐富的經驗是保證劃分良好網格的前提。（1）網格數量（2）網格疏密（3）單元形狀及評價（4）單元階次（5）網格質量（6）網格分界面和分界點（7）位移協調性（8）細節處理2.網格劃分原則網格劃分基礎網格劃分沒有定式，只能根據經驗劃（1）網格數量2.網格劃分原則網格劃分基礎（1）網格數量2.網格劃分原則網格劃分基礎a.在靜力分析時，假如僅僅是計算結構的變形，網格數目可以少一些。假如需要計算應力，則在精度要求相同的情況下應取相對較多的網格。b.在響應計算中，計算應力響應所取的網格數應比計算位移響應多。c.在計算結構固有動力特性時，若僅僅是計算少數低階模態，可以選擇較少的網格，假如計算的模態階次較高，則應選擇較多的網格。d.在熱分析中，結構內部的溫度梯度不大，不需要大量的內部單元，這時可劃分較少的網格。

（1）網格數量1.網格劃分原則網格劃分基礎a.在靜力分析時，假如僅僅是計算結構的變形，網格數目可以少一網格疏密是指在結構不同部位采用大小不同的網格，這是為了適應計算數據的分布特點。在計算數據變化梯度較大的部位(如應力集中處、幾何形狀、厚度變化位置)，為了較好地反映數據變化規律，需要采用比較密集的網格。而在計算數據變化梯度較小的部位，為減小模型規模，則應劃分相對稀疏的網格。這樣，整個結構便表現出疏密不同的網格劃分形式。（2）網格疏密2.網格劃分原則網格劃分基礎網格疏密是指在結構不同部位采用大小不同的網格，這是為了適應計劃分疏密不同的網格主要用于應力分析(包括靜應力和動應力)，而計算固有特性時則趨于采用較均勻的鋼格形式。這是由于固有頻率和振型主要取決于結構質量分布和剛度分布，不存在類似應力集中的現象。同樣，在結構溫度場計算中也趨于采用均勻網格。

（2）網格疏密2.網格劃分原則網格劃分基礎劃分疏密不同的網格主要用于應力分析(包括靜應力和動應力)，而（2）網格疏密對稱結構盡量使用對稱網格。對稱結構若使用不對稱的網格可能導致錯誤的模態分析。2.網格劃分原則網格劃分基礎（2）網格疏密2.網格劃分原則網格劃分基礎（3）單元形狀及評價2.網格劃分原則網格劃分基礎（3）單元形狀及評價2.網格劃分原則網格劃分基礎（3）單元形狀及評價2.網格劃分原則網格劃分基礎（3）單元形狀及評價2.網格劃分原則網格劃分基礎很多單元都具有線性、二次和三次等形式，其中二次和三次形式的單元稱為高階單元。選用高階單元可進步計算精度，由于高階單元的曲線或曲面邊界能夠更好地逼近結構的曲線和曲面邊界，所以當結構外形不規則、應力分布或變形很復雜時可以選用高階單元。但高階單元的節點數較多，在網格數目相同的情況下由高階單元組成的模型規模要大得多，因此在使用時應權衡考慮計算精度和時間。（4）單元階次2.網格劃分原則網格劃分基礎很多單元都具有線性、二次和三次等形式，其中二次和三次形式的單圖中是一懸臂梁分別用線性和二次三角形單元離散時，其頂端位移隨網格數目的收斂情況。可以看出，但網格數目較少時，兩種單元的計算精度相差很大，這時采用低階單元是不合適的。當網格數目較多時，兩種單元的精度相差并不很大，這時采用高階單元并不經濟。例如在離散細節時，由于細節尺寸限制，要求細節四周的網格劃分很密，這時采用線性單元更合適。（4）單元階次2.網格劃分原則網格劃分基礎圖中是一懸臂梁分別用線性和二次三角形單元離散時，其頂端位移隨增加網格數目和單元階次都可以進步計算精度。因此在精度一定的情況下，用高階單元離散結構時應選擇適當的網格數目，太多的網格并不能明顯進步計算精度，反而會使計算時間大大增加。為了兼顧計算精度和計算量，同一結構可以采用不同階次的單元，即精度要求高的重要部位用高階單元，精度要求低的次要部位用低階單元。不同階次單元之間或采用特殊的過渡單元連接，或采用多點約束等式連接。

（4）單元階次2.網格劃分原則網格劃分基礎增加網格數目和單元階次都可以進步計算精度。因此在精度一定的情網格質量是指網格幾何形狀的合理性。質量好壞將影響計算精度。質量太差的網格甚至會中止計算。直觀上看，網格各邊或各個內角相差不大、網格面不過分扭曲、邊節點位于邊界等份點四周的網格質量較好。網格質量可用細長比、錐度比、內角、翹曲量、拉伸值、邊節點位置偏差等指標度量。劃分網格時一般要求網格質量能達到某些指標要求。在重點研究的結構關鍵部位，應保證劃分高質量網格，即使是個別質量很差的網格也會引起很大的局部誤差。而在結構次要部位，網格質量可適當降低。當模型中存在質量很差的網格(稱為畸形網格)時，計算過程將無法進行。（5）網格質量2.網格劃分原則網格劃分基礎網格質量是指網格幾何形狀的合理性。（5）網格質量2.網格劃分圖4是三種常見的畸形網格，其中a單元的節點交叉編號，b單元的內角大于180°，c單元的兩對節點重合，網格面積為零。

（5）網格質量2.網格劃分原則網格劃分基礎圖4是三種常見的畸形網格，其中a單元的節點交叉編號，b單元的結構中的一些特殊界面和特殊點應分為網格邊界或節點以便定義材料特性、物理特性、載荷和位移約束條件。即應使網格形式滿足邊界條件特點，而不應讓邊界條件來適應網格。常見的特殊界面和特殊點有材料分界面、幾何尺寸突變面、分布載荷分界線(點)、集中載荷作用點和位移約束作用點等。具有上述幾種界面的結構及其網格劃分形式。

（6）網格分界面和分界點2.網格劃分原則網格劃分基礎結構中的一些特殊界面和特殊點應分為網格邊界或節點以便定義材料位移協調是指單元上的力和力矩能夠通過節點傳遞相鄰單元。為保證位移協調，一個單元的節點必須同時也是相鄰單元的節點，而不應是內點或邊界點。相鄰單元的共有節點具有相同的自由度性質。圖6是兩種位移不協調的網格劃分。（7）位移協調性2.網格劃分原則網格劃分基礎位移協調是指單元上的力和力矩能夠通過節點傳遞相鄰單元。（7）（8）細節處理2.網格劃分原則網格劃分基礎（8）細節處理2.網格劃分原則網格劃分基礎對稱性模型對稱性模型對稱性模型對稱性模型對稱性模型對稱性模型對稱性模型對稱性模型3.ANSYSWorkbench網格劃分界面網格劃分基礎ANSYS網格劃分不能單獨啟動，只能在Workbench中調用分析系統或【Mesh】組件啟動，如圖所示。3.ANSYSWorkbench網格劃分界面網格劃分基礎A3.ANSYSWorkbench網格劃分界面網格劃分基礎選擇幾何模型后，進入網格劃分環境，工作界面如圖.3.ANSYSWorkbench網格劃分界面網格劃分基礎選3.ANSYSWorkbench網格劃分界面網格劃分基礎整體控制導航樹當前分析系統網格劃分工具模型和網格顯示區域3.ANSYSWorkbench網格劃分界面網格劃分基礎整4.網格劃分流程網格劃分基礎調整網格設置4.網格劃分流程網格劃分基礎調整網格設置確定物理場PhysicsPreference網格劃分基礎確定物理場PhysicsPreference網格劃分基網格劃分方法網格劃分基礎

自動網格劃分（Automatic）四面體網格劃分（Tetrahedrons）六面體網格劃分（HexDominant）掃掠網格劃分（Sweep）多域網格劃分（MultiZone）對于三維幾何體，共有六種不同的劃分網格法：網格劃分方法網格劃分基礎

自動網格劃分（Auto網格劃分方法網格劃分基礎

對于二維幾何體，首先設置分析類型網格劃分方法網格劃分基礎

對于二維幾何體，首先設置分析類型網格劃分方法網格劃分基礎

對于二維幾何體，共有四種不同的劃分網格法：自動網格劃分（Automatic）三角形網格劃分（Triangles）四邊形或三角形網格劃分（UniformQuad/Triangles）

四邊形網格劃分（UniformQuad）網格劃分方法網格劃分基礎

對于二維幾何體，共有四種不同的劃分主要內容一、模型導入

二、網格劃分

2023/1/8139網格劃分基礎全局網格控制局部網格控制虛擬拓撲網格檢查網格劃分實例主要內容一、模型導入2023/1/847網格劃分基全局網格控制全局網格設置通常用于整體網格劃分的部署，包括網格尺寸函數、inflation、平滑度、模型簡化、參數輸入、激活等。設置合適的全局網格參數可以減小后面具體網格參數的設置工作量，下面以結構分析為例對其展開描述。全局網格控制全局網格設置通常用于整體網格劃分的部署，全局網格控制全局網格控制全局網格控制全局網格控制全局網格控制全局網格控制基本的網格控制可以在“Mesh”

分支下操作“Relevance”

可以設置在–100和+100之間網格劃分傾向于高速度（-100）和高精度（+100）Relevance=-100Nodes:1349Elements:649Relevance=0Nodes:2619Elements:1334Relevance=+100Nodes:9122Elements:5149全局網格控制基本的網格控制可以在“Mesh”分支下操作Relevanc全局網格控制全局網格控制全局網格控制全局網格控制主要內容一、模型導入

二、網格劃分

2023/1/8147網格劃分基礎全局網格控制局部網格控制虛擬拓撲網格檢查網格劃分實例主要內容一、模型導入2023/1/855網格劃分基主要內容一、模型導入

二、網格劃分

2023/1/8148網格劃分基礎全局網格控制局部網格控制虛擬拓撲網格檢查網格劃分實例主要內容一、模型導入2023/1/856網格劃分基局部網格控制局部網格控制子菜單局部網格控制局部網格控制子菜單自動網格劃分（Automatic）四面體網格劃分（Tetrahedrons）六面體網格劃分（HexDominant）掃掠網格劃分（Sweep）多域網格劃分（MultiZone）局部網格控制方法控制自動網格劃分（Automatic）四局部網格控制自由劃分四面體劃分六面體劃分局部網格控制自由劃分四面體劃分六面體劃分局部網格控制掃掠法劃分結果多域劃分結果局部網格控制掃掠法劃分結果多域劃分結果局部網格控制尺寸控制局部網格設置主要確定以下參數,常采用如下兩類：局部尺寸控制elementsize：用來設置單元的平均邊長影響球控制sphereofinfluence:用球體來設定單元平均大小的范圍，球體的中心坐標采用的是局部坐標系，所有包含在球體內的實體，其單元網格大小均按設定的尺寸劃分。局部網格控制尺寸控制局部網格設置主要確定以下參數,常采用如下局部網格控制局部尺寸控制自動網格劃分影響球控制局部網格控制局部尺寸控制自動網格劃分影響球控制自動劃分結果局部網格控制邊界分段控制曲面邊界分段控制尺寸控制自動劃分結果局部網格控制邊界分段控制曲面邊界分段控制尺寸控制接觸尺寸控制（ContactSizing）允許在接觸面上產生大小一致的單元接觸面定義了零件間的相互作用，在接觸面上采用相同的網格密度對分析有利在接觸區域可以設定“ElementSize”或or“Relevance”局部網格控制接觸尺寸控制2mm直接生成接觸尺寸控制（ContactSizing）局部網格控制接觸網格細化（Refinement）對已經劃分的網格進行單元細化先進行整體和局部網格控制，然后對被選的邊、面進行網格細化。局部網格控制接觸尺寸控制局部網格細化refinement標準值范圍是1~3之間，其中為1時，單元邊界劃分為初始單元邊界的一半，這通常是在生成粗網格后，再細化網格的簡易方法。網格細化（Refinement）局部網格控制接觸尺寸控制局部使用尺寸控制和細化控制的區別尺寸控制在劃分前先給出網格單元的平均單元長度。通常來說，在定義的幾何體上可以產生一致的網格，網格過渡平滑。細化是打破原來的網格劃分。如有原來的網格不是一致的，細化后的網格也不是一致的。盡管對單元的過渡進行平滑處理，但是細化仍導致不平滑的過渡。在同一個表面進行尺寸和細化定義。在網格初始劃分時，首先應有尺寸控制，然后在進行第二步的細化。局部網格控制使用尺寸控制和細化控制的區別局部網格控制面映射網格劃分Mappedfacemeshing允許在面上生成結構網格,其特點是允許在面上生成結構網格，由于進行映射網格劃分可以得到一致的網格，所以這對計算求解是有益的。局部網格控制六面體網格控制映射網格面映射網格劃分Mappedfacemeshing局部網面映射網格劃分局部網格控制映射面網格的頂點類型可以設置三種點類型，對映射方式進行定義?！維pecifiedSides】指定夾角為136°～224°的相交邊頂點為映射面頂點，和1條網格線相交；【SpecifiedCorners】指定夾角為225°～314°的相交邊頂點為映射面頂點，和2條網格線相交；【SpecifiedEnds】指定夾角為0°～135°的相交邊頂點為映射面頂點，與網格線不相交，示例如圖所示。面映射網格劃分局部網格控制映射面網格的頂點類型匹配控制是將選擇的兩個面對象進行匹配控制，網格劃分完成后，兩個面對象上的網格結構是一致的，相當于做了一個鏡像操作。匹配控制放大圖局部網格控制這用于定義三維實體的周期面或二維面體的周期邊，從而在對稱面或對稱邊上劃分出一致的網格。Matchcontrol尤其適用于旋轉機械的旋轉對稱分析匹配控制是將選擇的兩個面對象進行匹配控制，網格劃分完成后，兩簡化控制被應用于網格的收縮控制，在劃分過程中系統會自動去除一些模型上的狹小特征，如邊、狹窄區等，但是只針對點和邊有效，對面和體無效，且不支持直角笛卡爾網格。簡化控制放大圖放大圖創建前創建后局部網格控制簡化控制被應用于網格的收縮控制，在劃分過程中系分層網格控制用于生成沿指定邊界法向的層狀單元。當一些物理參數在邊界層處的梯度變化恒定時，為了精確地描述這些參數，往往需要進行分層網格控制。分層網格控制放大圖放大圖創建前創建后局部網格控制分層網格控制用于生成沿指定邊界法向的層狀單元。當一些物理參數分層網格控制局部網格控制分層網格控制局部網格控制主要內容一、模型導入

二、網格劃分