ANSYS网格划分培训讲义(共94张).pptx

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1、有限元及主讲：任继文主讲：任继文华东交通大学机制教研室126: 139 7910 7921第四章网格划分A. 网格划分过程B. 网格划分控制C. 实体模型网格划分D. 网格划分练习E. 常用结构单元类型F. 网格划分基本原则主要内容A网格划分过程1. 定义单元属性2. 单元类型3. 定义实常数4. 定义材料参数5. 网格划分控制6. 生成网格网格划分过程注意：在划分网格前，必须定义单元类型，最好定义好单元属性。注意：在划分网格前，必须定义单元类型，最好定义好单元属性。B网格划分控制同一实体不同的网格划分较差的网格a) 42b) 42网格划分工具网格划分工具网格划分器选择单元属性设置网格划分控制

2、单元尺寸控制单元形状控制网格划分优化 单元属性设置或者菜单操作或者菜单操作单元属性设置在创建有限元模型的过程中，单元属性的设置一般有三种方法：分网前设置当前的缺省单元属性，即“”的、和， 然后对该实体模型相应区域分网，依次完成所有分网。分网前将单元属性预先赋予实体模型的相应部位，然后一起分网。分网后对单元属性进行修改。注意：如果没有设置单元属性，则自动将所有单元赋予 缺省值：1、1、和1。单元属性设置 当你在划分单元前忘记设置单元属性，划分后的单元属性1、1、1，怎么办？在这种情况下，有两种方法可以修改单元属性：一是先清除网格，再设置好单元属性，重新划分网格。二是先设置当前的单元属性，再修改网

3、格为当前单元属性。 : : 尺寸控制尺寸控制缺省单元尺寸 当第一次进入进行自由和映射网格划分时，程序自动设置为缺省单元尺寸。缺省单元尺寸以下列量为基础：最小未划分网格线的最小单元数和最大单元数每个单元的最大跨角单元最小和最大的边长缺省单元尺寸的控制可以改变: : 缺省尺寸改变结果缺省尺寸改变结果 42最小线的缺省等分数为3最小线的等分数修改为4网格划分控制网格划分控制o在进行自由网格划分时，建议采用控制网格的大小。o在进行自动网格划分时，智能网格给网格划分器创造合理的单元形状提供一个好的选择。注意：打开智能网格并不影响映射网格的划分，注意：打开智能网格并不影响映射网格的划分， 映射网格仍然使用

4、缺省尺寸。映射网格仍然使用缺省尺寸。网格划分控制网格划分控制打开智能网格，尺寸级别的范围从 1 (精细) 到10 (粗糙), 缺省级别为 6 ，级别越高说明网格越粗。1、基本控制、基本控制 注意：注意：只有关闭对话框，才只有关闭对话框，才会出现菜单。会出现菜单。或者：或者：网格划分控制网格划分控制1、基本控制、基本控制对同一模型，采用不同的对同一模型，采用不同的智能网格级别进行网格划智能网格级别进行网格划分时所得到的网格。分时所得到的网格。网格划分控制网格划分控制1、基本控制、基本控制不同水平值下的网格不同水平值下的网格划分结果划分结果网格划分控制网格划分控制2、高级控制、高级控制 比例因子比

5、例因子膨胀因子膨胀因子过渡因子过渡因子网格划分控制网格划分控制2、高级控制、高级控制：用于计算默认网格尺寸的比例因子，取值范围0.25。参数控制效果(82 )0.5 1 21 1 2网格划分控制网格划分控制2、高级控制、高级控制【】：网格划分膨胀因子。该值决定了面内部单元尺寸与边缘处的单元尺寸的比例关系。取值范围0.54。参数控制效果(82 )0.5 0.5 0.5 0.5 2 20.5 0.5 2 2 2 2网格划分控制网格划分控制2、高级控制、高级控制【】：网格划分过渡因子。该值决定了从面的边界上到内部单元尺寸涨缩的速度。该值必须大于1而且最好小于4。0.5 0.5 2 2 1.31.3参

6、数控制效果(82 )0.5 0.5 2 2 3 3尺寸控制尺寸控制 由于结构形状的多样性，在许多情况下，由缺省单元尺寸或智能尺寸使产生的网格并不合适，在这些情况下，进行网格划分时必须做更多的处理。可以通过指定下述的单元尺寸来进行更多的控制。对话框对话框o对应对应 方式方式 o 缺省单元尺寸缺省单元尺寸 o（) () () ( ) ()o 低低 高高o对应对应 方式方式 o 智能单元尺寸智能单元尺寸 o（ ) () () ( ) ()o 低低 高高设置单元尺寸优先等级设置单元尺寸优先等级尺寸控制举例尺寸控制举例例1：如图所示半圆环，外径和内径分别为20和1011、用缺省的单元大小来划分网格低价与

7、高价的缺省单元大小比较( )42(缺省3)82(缺省2)n 2、控制全局单元尺寸来划分网格划分方式：82 8（设置等分数，清除单元尺寸）（设置等分数，清除单元尺寸） 1（设置单元尺寸）（设置单元尺寸） 3、控制面单元尺寸来划分网格2（单元尺寸）（单元尺寸） 划分方式：82 4、控制线单元尺寸来划分网格（两直线）（两直线）=6（等分数）（等分数）划分方式：82 5、控制关键点附近单元尺寸来划分网格0.5（单元尺寸）（单元尺寸） 划分方式：82 单元形状控制单元形状控制1. 同一网格区域的面单元可以是三角形或者四边形，体单元可以是六面体或四面体形状。2. 在进行网格划分之前，应该决定是使用对于单元

8、形状的默认设置，还是自己指定单元形状。支持的单元形状和网格划分类型组合支持的单元形状和网格划分类型组合 单元形状控制单元形状控制单元的“退化”注意：同一模型尽量不要混用两种形状。注意：同一模型尽量不要混用两种形状。8245网格划分器选择网格划分器选择映射网格划分面的单元形状限制为四边形或三角形，体的单元限制为六面体 (方块)。通常有规则的形式，单元明显成行。仅适用于 “规则的” 面和体， 如矩形和方块。两种主要的网格划分方法: 自由网格划分和映射网格划分自由网格划分无单元形状限制。网格无固定的模式。适用于复杂形状的面和体。网格划分器选择自由网格划分网格划分器选择自由网格划分自由网格是面和体网格

9、划分时的缺省设置。生成自由网格比较容易：导出 工具, 划分方式设为自由划分.推荐使用智能网格划分 进行自由网格划分，激活它并指定一个尺寸级别。 存储数据库。按 按钮开始划分网格。按拾取器中 选择所有实体 (推荐)。网格划分器选择映射网格划分网格划分器选择映射网格划分限制条件限制条件面必须包含面必须包含 3 或或 4 条线条线 (三角形或四边形三角形或四边形).体必须包含体必须包含4, 5, 或或 6 个面个面 (四面体四面体, 三棱柱三棱柱, 或六或六面体面体).对边的单元分割必须匹配对边的单元分割必须匹配. 映射网格划分包含三个步骤:保证 “规则的”形状, 即面有 3 或4 条边, 或体有

10、4, 5, 或 6 个面；指定尺寸和形状控制；生成网格。网格划分器选择映射网格划分网格划分器选择映射网格划分1、保证规则的形状、保证规则的形状 在许多情况下，在许多情况下， 模型的几何形状上有多于模型的几何形状上有多于4条边的面，条边的面，有多于有多于6个面的体。个面的体。 为了将它们转换成规则的形状，为了将它们转换成规则的形状， 可能可能要进行如下的一项或两项操作要进行如下的一项或两项操作:分割：把面分割：把面 (或体或体) 切割成小的、简单的形状。切割成小的、简单的形状。连接：连接两条或多条线连接：连接两条或多条线 (或面或面) 以减少总的边数。以减少总的边数。角点选择：选择面上的角点选择

11、：选择面上的3个或个或4个角点暗示个角点暗示 一个连接。一个连接。网格划分器选择映射网格划分网格划分器选择映射网格划分o分割分割 可以通过布尔减运算实现可以通过布尔减运算实现.o您可以使用工作平面您可以使用工作平面, 一个面一个面, 或一条线或一条线 作为切割工具作为切割工具.网格划分器选择映射网格划分网格划分器选择映射网格划分o连接连接 操作是生成一条新线操作是生成一条新线 (为网格划分为网格划分)， 它通过连接两条它通过连接两条或多条线以减少构成面的线数。或多条线以减少构成面的线数。o使用命令使用命令 ，然后拾取须连接的线，然后拾取须连接的线.o对面进行连接，使用命令对面进行连接，使用命令

12、 连接这两条线使其成为一个由4条边构成的面网格划分器选择映射网格划分网格划分器选择映射网格划分o可简单地通过一个面上的3个或4个角点 暗示 一个连接. 此时, 内在地 生成一个连接.o在中选择 和网格.o将 3/4 变为 .o按 键, 拾取面, 然后拾取 3 或 4 角点形成一规则的形状.网格划分器选择映射网格划分网格划分器选择映射网格划分网格划分器选择映射网格划分网格划分器选择映射网格划分2 2、指定尺寸和形状控制、指定尺寸和形状控制选择单元形状非常简单选择单元形状非常简单. . 在在 中中, ,对面对面的网格划分选择的网格划分选择 , ,对体的网格划分选对体的网格划分选择择 , , 点击点

13、击 . .设置单元尺寸。设置单元尺寸。网格划分器选择映射网格划分网格划分器选择映射网格划分若指定线的分割数, 切记:对边的分割数必须匹配, 但只须指定一边的分割数. 映射网格划分器将把分割数自动传送到它的对边.若对边均指定分割数且不一致，则取较多值。如果模型中有连接线, 只能在原始(输入)线上指定分割数,而不能在合成线上指定分割数.每条初始线上指定6份分割.此线上将自动使用12 份分割 (合成线的对边).此线指定4份分割. 此线上将自动使用4 份分割网格划分器选择映射网格划分网格划分器选择映射网格划分3、生成映射网格、生成映射网格只要保证了规则的形状只要保证了规则的形状 并指定了合适的份数并指

14、定了合适的份数, 生成生成网格将非常简单网格将非常简单. 只须按中的只须按中的 键键, 然后按拾取器然后按拾取器中的中的 或选择需要的实体即可或选择需要的实体即可.映射网格划分举例映射网格划分举例待进行网格划分的五边形面待进行网格划分的五边形面对五边形进行映射网格对五边形进行映射网格划分时的提示划分时的提示2映射网格划分举例映射网格划分举例进行线连接进行线连接五边形面映射网格划分结果五边形面映射网格划分结果L6映射网格划分举例映射网格划分举例映射网格划分举例映射网格划分举例选取关键点选择角点映射网格划分选择角点映射网格划分通过角点选择进行映射网格划分通过角点选择进行映射网格划分映射网格划分举例

15、映射网格划分举例改变网格改变网格 如果你觉得生成的网格不好，可以通过下面的方法改变网格:采用新的指定重新划分网格.直接重划分使用提示清除网格，然后再重新划分局部细划.使用网格的提示使用网格的提示 1. 单击方框，将设单击方框，将设置改为置改为2.2.单击，则在完成网格划分单击，则在完成网格划分后，程序会提示你接受或后，程序会提示你接受或者拒绝此网格。者拒绝此网格。可使用户方便地放弃不想要的网格改变网格改变网格改变网格改变网格细化网格细化网格 在某些特定的结点，单元，关键点或在某些特定的结点，单元，关键点或线周围进行局部网格细划（得到更多的单线周围进行局部网格细划（得到更多的单元）。元）。1.

16、选择细划位置类型（即拾取选择细划位置类型（即拾取的节点、单元、关键点、线的节点、单元、关键点、线、面周围或所有的单元上）、面周围或所有的单元上）2. 单击单击改变网格改变网格细化网格细化网格3. 拾取细划位置，然后在拾取菜单上单击拾取细划位置，然后在拾取菜单上单击4. 选择细划级别：（从选择细划级别：（从15为为从最小到最大）从最小到最大）5. 如果想调整细划深度或控制如果想调整细划深度或控制其它的细划选项，则选择其它的细划选项，则选择.6. 单击单击网格细划前网格细划前网格细划后网格细划后C实体模型网格划分 实体模型网格划分实体模型网格划分对话框对话框主菜单主菜单对线网格划分：对线网格划分：

17、Link单元、单元、Beam单元单元对面网格划分：对面网格划分：Plane单元、单元、Shell单元单元对关键点网格划分：对关键点网格划分：Mass21对体网格划分：对体网格划分：Solid单元单元扫掠网格划分：扫掠网格划分：Solid单元单元体网格划分扫掠网格划分体网格划分扫掠网格划分扫掠网格划分是指从一个边界面（称为源面）网格扫掠贯穿整个体，将未进行网格划分的体划分成规则的网格。源面目标面体网格划分扫掠网格划分举例体网格划分扫掠网格划分举例待扫掠网格划分的实体模型源面46四面表网格目标面3体网格划分扫掠网格划分举例体网格划分扫掠网格划分举例（1）选择 命令，弹出图形选取对话框，在图形窗中选

18、择生成的体，单击【】按钮，弹出下图所示对话框，对体进行属性设置。体网格划分扫掠网格划分举例体网格划分扫掠网格划分举例（2）选择 命令，弹出图形选取对话框，按要求进行相关设置。体网格划分扫掠网格划分举例体网格划分扫掠网格划分举例（3）对源面（A6）进行预网格划分设置。假定要把源面划分为46的四面表网格，则分别将源面两条边界上的单元划分设置为4和6即可。选择 命令，弹出图形对话框，在图形视窗中选择A6面的上边线，单击按钮后将其单元划分数目设为6。体网格划分扫掠网格划分举例体网格划分扫掠网格划分举例（4）重复（3）操作，将面A6左边线的单元划分数目设为4。此时的模型如下图所示。64体网格划分扫掠网格

19、划分举例体网格划分扫掠网格划分举例（5）选择 命令，弹出图形选取对话框，先选取图形视窗中的实体，单击按钮，再选中源面A6并单击按钮，接着选中目标面A5并单击按钮。最到得到的网格如下图所示。D网格划分练习练习练习1连杆网格划分连杆网格划分 说明对一个二维连杆进行网格划分.拉伸这个已网格化的面，形成一个三维的网格化的体.5211.按教师指定的工作目录，用 “2”作为作业名，进入. 2.或清除 数据库，并把作业名改为 “2”:3. & .4. .5.2. 恢复数据库“21” :6. 7.选择 “21” 文件名, 然后选择 3. 进入前处理器，把单元类型设置为200 ，设置(1)=“ 8”: 按 .选

20、择 “ ” 和 “ 200”, 然后选择 按 .设置 K1为 “ 8”, 然后选择 按注：200仅用于网格划分，不用于求解，主要应用在需多步网格划分，如拉伸网格，需要由低维网格生成高维网格。4. 设置单元尺寸为 0.2 ，用四边形单元对模型进行自由网格划分: 设置大小控制为，按 设置 = 0.2按按拾取 5. 保存划分了网格的模型: 输入文件名“2” , 然后选择 6. 沿着已划分网格的面法向对该面拖拉，生成三维块体单元模型 :6a.添加三维块体单元类型: 按 .选择 “ ” 和 “ 20 95”, 然后选择 按6b.设置网格属性: 或 拾取 对话框最上面的按钮弹出对话框，选取单元类型95，按

21、6c.设置在拖拉方向的单元份数， 然后拖拉面: 输入1 = 3按 拾取 2号面, 然后选择 设置 = 0.5, 然后选择 7. 将模型置于等轴图方位: , , 选择8. 保存网格模型: 输入文件名“3”, 然后选择 9. 用 创建一个三维网格化的块体:9a. 恢复在练习 中创建的“” (或 1): 选择 “5” (或 “1”) , 然后选择 9b. 进入前处理器，设定单元类型为95: 按 .选择“ ” 和 “ 20 95”, 然后选择 按110e. 用对体进行网格划分: .设置大小控制为，按 输入 = 0.15按选择 “” 和 “”, 保留“ ”的缺省设置并激活它按拾取 10f.保存网格模型:

22、 输入文件名“” , 然后选择 = 0.15 = 0.3练习练习2轴类零件的网格划分轴类零件的网格划分1、定义单元类型 按 .选择“ ” 和 “ 10 187”, 然后选择 按2、划分网格 2、划分网格 练习练习3圆盘类零件的网格划分圆盘类零件的网格划分1、定义单元类型 按 .选择“ ” 和 “ 10 92”, 然后选择 按2、划分网格 2、划分网格 练习练习4练习练习4 = 6 = 3练习练习5 采用映射网格划分以下形体采用映射网格划分以下形体提示：先用工作平面把该图形分割成规则形状提示：先用工作平面把该图形分割成规则形状3D单元：95E E 典型结构单元类型典型结构单元类型o点单元o线单元

23、o平面单元o实体单元o壳单元类型典型单元自由度特点点单元21(质量单元), , , , , 每个自由度的质量和惯性矩分别定义 线单元1（二维杆）, 可承受单轴拉、压8（三维杆）, , 可承受单轴拉、压3（二维弹性梁）, , 可承受单轴拉、压、弯4（三维弹性梁）, , , , , 可承受单轴拉、压、弯、扭面单元42（低阶）182, 82（高阶）183, 适用于曲线边界体单元45（8节点，六面体，低阶）185, , 95（20节点，六面体，高阶）186, , 适用于不规则形状92（10节点，四面体，高阶）/ 187, , 适用于不规则形状壳单元63（弹性壳，低阶）, , , , , 93（曲壳，高

24、阶）, , , , , 适用于模拟弯曲壳体F网格划分基本原则网格划分原则网格划分原则o网格数量o网格疏密o单元阶次o网格质量网格数量网格数量 网格数量的多少将影响计算结果的精度和计算规模的大小。一般来讲，网格数量增加，计算精度会有所提高，但同时计算规模也会增加，所以在确定网格数量时应权衡两个因数综合考虑 网格较少时增加网格数量可以使计算精度明显提高，而计算时间不会有大的增加。当网格数量增加到一定程度后，再继续增加网格时精度提高甚微，而计算时间却有大幅度增加。 在静力分析时，如果仅仅是计算结构的变形，网格数量可以少一些。如果需要计算应力，则在精度要求相同的情况下应取相对较多的网格。网格疏密网格疏

25、密 在计算数据变化梯度较大的部位(如应力集中处)，为了较好地反映数据变化规律，需要采用比较密集的网格。而在计算数据变化梯度较小的部位，为减小模型规模，则应划分相对稀疏的网格。 图b中网格疏密相差更大，它比图a中的网格少48个，但计算出的孔缘最大应力相差1%，而计算时间却减小了36%。由此可见，采用疏密不同的网格划分，既可以保持相当的计算精度，又可使网格数量减小。 划分疏密不同的网格主要用于应力分析(包括静应力和动应力)，而计算固有特性时则趋于采用较均匀的网格形式。这是因为固有频率和振型主要取决于结构质量分布和刚度分布，不存在类似应力集中的现象，采用均匀网格可使结构刚度矩阵和质量矩阵的元素不致相

26、差太大，可减小数值计算误差。同样，在结构温度场计算中也趋于采用均匀网格。 决定网格疏密和数量的方法：先初分网格求得结果，与实验结果比较，对结果偏差较大的地方进行网格细化，重新求解，如果两者结果几乎相同，则网格足够。单元阶次单元阶次 选用高阶单元可提高计算精度，因为高阶单元的曲线或曲面边界能够更好地逼近结构的曲线和曲面边界，且高次插值函数可更高精度地逼近复杂场函数，所以当结构形状不规则、应力分布或变形很复杂时可以选用高阶单元。但高阶单元的节点数较多，在网格数量相同的情况下由高阶单元组成的模型规模要大得多，因此在使用时应权衡考虑计算精度和时间。 增加网格数量和单元阶次都可以提高计算精度。因此在精度

27、一定的情况下，用高阶单元离散结构时应选择适当的网格数量，太多的网格并不能明显提高计算精度，反而会使计算时间大大增加。为了兼顾计算精度和计算量，同一结构可以采用不同阶次的单元，即精度要求高的重要部位用高阶单元，精度要求低的次要部位用低阶单元。不同阶次单元之间或采用特殊的过渡单元连接，或采用多点约束等式连接。网格质量网格质量 网格质量是指网格几何形状的合理性。质量好坏将影响计算精度。质量太差的网格甚至会中止计算。直观上看网格各边或各个内角相差不大、网格面不过分扭曲、边节点位于边界等份点附近的网格质量较好。网格质量可用细长比、锥度比、内角、翘曲量、拉伸值、边节点位置偏差等指标度量。演讲完毕，谢谢观看！