第四講、網格劃分

幾何模型不參與有限元分析，所有施加在有限元邊界上的載荷或約束，必須最終傳遞到有限元模型上（節點和單元）進行求解。有限元模型---節點，單元----可通過對幾何模型進行網格劃分來實現1一、網格劃分的前提定義單元屬性：類型實常數材料21、單元類型不同的問題需要不同特性的單元，單元選擇不當影響計算和精度；Ansys中的每個單元有唯一編號。并按類型進行分類。Ansys中有100多種單元類型，如常用的單元類型有：桿、梁、管、2D實體、3D實體、殼定義單元類型的操作：Preprocessor—ElementType—Add/Edit/Delete32、實常數實常數是單元的一些輔助特性，如用面表示的實體單元SOLID82，要設單元厚度（深度）的實常數；SHELL單元的厚度特性；BEAM單元的橫截面特性等定義實常數操作：Preprocessor—RealConstants—Add/Edit/Delete4如：BEAM3單元的實常數Ansys中計算截面積與慣性矩的工具：Preprocessor—Sections--******Preview按鈕將顯示圖形的幾何形狀和主要參數的計算值5如：Preprocessor>Sections>Beam>CommonSections截面上劃分有限元網格，Apply后生效63、材料參數定義材料參數的操作：Preprocessor—MaterialProps—MaterialModels注意AddTemperature（不同溫度時的材料屬性）和Graph按鈕7例如：定義非線性材料Structural—Nonlinear—Inelastic--RateIndependent--IsotropicHardeningPlasticity--MisesPlasticity--Multilinear8二、網格劃分控制網格劃分工具欄Preprocessor—Meshing—MeshTool

給圖元定義單元屬性單元尺寸控制.同一實體不同的網格劃分

Smartsize分網控制

單元形狀控制.分網器選擇

網格劃分優化

執行網格劃分

91、設置單元屬性

（ElementAttributes欄）設置單元類型、材料屬性、實常數、坐標系及單元截面（不同的選項和情況會有不同的設置，如只有定義了BEAM單元或SHELL單元才有單元截面選項）102、Smartsize網格劃分控制

Smartsize是ANSYS提供的強大的自動分網工具，它有自己的內部計算機制，使用Smartsize在很多情況下更有利于在網格生成過程中生成形狀合理的單元。在自由分網時，建議使用Smartsize控制網格的大小。

11用Smartsize的分網水平值（大小從1到10）來控制網格劃分大小。12Smartsize的高級控制Smartsize的高級控制給用戶提供人工控制網格質量的可能，如用戶可以改變諸如小孔和小角度處的粗化選項。Preprocessor—Meshing—SizeCntrls—Smartsize—AdvOpts彈出AdvancedSmartSizeSettings對話框如下圖：1314【FAC】：用于計算默認網格尺寸的比例因子（與Smartsize下的滑動條對應）。當沒有使用類似于ESIZE的命令對對象劃分網格作出特殊指定時，該值的設置直接影響到單元的大小。取值范圍為0.2～5.0。下圖顯示了此參數的設置效果。

15FAC＝0.2FAC＝5FAC參數的控制效果16【EXPND】：分網脹縮因子。決定了面內部單元尺寸與邊緣處的單元尺寸的比例關系。取值范圍為0.5～4。下圖顯示了此參數的設置效果17EXPND＝2EXPND＝0.5EXPND＝2EXPND參數的控制效果

18TRANS--膨脹速度因子，從邊界向內部，膨脹的速度有多快，最好于1~4間TRANS=1TRANS=4其他參數為默認值，未見差別！19【ANGL】：對于低階單元，該值設置了每單元邊界中允許的最大跨越角度。ANSYS默認為22.5°（Smartsize的水平值為6時）?！続NGH】：對于高階單元，該值設置了每單元邊界中允許的最大跨越角度。ANSYS默認為30°（Smartsize的水平值為6時）。20FAC=3ANGL=10ANGH=10FAC=3ANGL=30ANGH=30小孔21SMHLC

小孔粗化鍵,ON–--抑制可能導致非常小的單元邊界的單元細化。

SMANC

小角度粗化鍵,ON---(defaultforalllevels)抑制面中非常接近的小角度單元細化

22注意：一旦拖動了Smartsize的滑塊后，高級控制對話框中的值就恢復為默認值，所以高級對話框中修改了參數后應該馬上進行網格劃分！！233、單元尺寸控制在【SizeControls】選項組里，提供了對于【Global】、【Layer】、【Areas】、【Lines】或【Keypoint】進行單元尺寸設置和網格清除的功能。

244、單元形狀控制在Mesh下拉列表框中可以選擇網格劃分的對像類型，如Volumes、Areas、Lines或Keypoint。當在下拉列表中選擇Areas時，Shape選項組的內容將變為Tri（三角形）和Quad（四邊形），可以控制用三角形還是四邊形單元對面進行劃分；當在下拉列表中選擇Volumes時，Shape選項組的內容將變為Hex（六面體）和Tet（四面體），可以控制用六面體還是四面體單元對體進行劃分。（與所選的單元類型有關）255、網格劃分器選擇Free或Mapped

應射網格劃分時要求邊的邊界由3或4條線組成。如果邊數大于4時，可通過線的聯結滿足映射要求：Preprocessor—Meshing—Concatenate—Line如果用pickCorner方式可以不限邊數，指定4個映射對應點（1對2，3對4），其他段自適應。體的映射網格劃分要注意：體模型應為六面體、楔形體或棱柱體（5個面）、四面體.266、網格劃分優化27三、實體模型網格劃分1、接受/拒絕網格劃分功能提示的設置Preprocessor—Meshing—MesherOpts2、關鍵點網格劃分對于質量單元如Mass21，可用于對關鍵點進行網格劃分。Preprocessor—Meshing—Mesh—Keypoints選點；OK。（也可用KMESH命令：KMESH，1，10----對關鍵點1到10進行網格劃分）注意：當MeshTool面板打開時Mesh菜單上看不到Keypoints和Lines?。。。?！283、線網格劃分可用LINK單元也可用BEAM單元LINK單元較簡單，直接Preprocessor—Meshing—Mesh—Lines即可（尺寸設置入前），BEAM單元除以上操作外還要：定義梁截面；控制截面網格劃分：梁的截面信息有梁的實常數信息和形狀尺寸Preprocessor—Sections--******在定義截面尺寸時同時進行網格粗細的調節，看網格的情況用Meshview按鈕。294、面網格劃分PLANE和SHELL單元可以對面進行網格劃分，操作方法同前5、體網格劃分Preprocessor—Meshing—Mesh—Volumes—free（無論單元類型是什么，free方式自動化分為四面體網格）（如果用meshtool，四面體單元只能free，六面體單元只能Map和sweep）30體網格的掃描網格劃分法先指定體積網格劃分的屬性Preprocessor—Meshing—MeshAttributes—PickedVolumes再設置掃描屬性（是否自動選面，掃描線上分多少格，和變化率）：Preprocessor—Meshing—Mesh—VolumeSweep—SweepOpts對原面進行預網格劃分設置（設置原面上的網格尺度）：Preprocessor—Meshing—SizeCntrls—ManualSize—Layers—PickedLines掃描生成網格：Preprocessor—Meshing—Mesh—VolumeSweep—Sweep（也可用VSWEEP命令，也可用meshtool直接做）316、網格的修改用新的單元尺寸重新定義劃分網格1、用“接受與拒絕”（accept/reject）提示對話框放棄生成的網格，然后重新劃分2、清除網格，重新定義網格控制并重新劃分網格細化局部網格用網格工具面板中的Refineat，設置細化水平（1--5），細化深度（細化的單元層數），細化要求。32對某一節點進行細化

對單元周圍進行細化

33對關鍵點周圍進行細化

對線周圍進行細化

34四、網格檢查不好的單元形狀會使分析結果不準。設置形狀檢查項目：Preprocessor—CheckingCtrls—ToggleChecksAspectRatioTests縱橫比檢查Shear/TwistAnglDeviationTests---SHELL28拐角處偏角檢查ParalledSideTests平行度偏差檢查MaximumAngleTests最大扭角檢查JacobianRatioTests----Jacobian

比率檢查WarpTests---扭曲因子檢查35形狀檢查控制對話框：（設置與檢查網格質量）Preprocessor—CheckingCtrls—ShapeChecking可用來關閉所有檢查項目（LevelofShapeChecking設為Off；SaveChange設為Yes）用來設置形狀限制參數（LevelofShapeChecking設為On；SaveChange設為Yes）用來顯示當前參數（LevelofShapeChecking設為Status；SaveChange設為No）同時也用來查看網格質量（LevelofShapeChecking設為Summary；SaveChange設為No）36五、自適應網格ANSYS提供的近似技術，可以自動估計特定分析類型中（如熱分析，但結構的應力應變分析中無此項目！）因為網格劃分帶來的誤差，通過這種誤差估計，程序可以確定網格是否足夠