建模与网格划分指南文档格式.docx

1、2.2指定单元形状用下列方法指定单元形状：命令：MSHAPE,KEY,DimensionGUI : Main MenuMeshToolMain Menu-Meshing-Mesher Opts-Meshing-Mesh-Volumes-Mapped4 to 6 sided指定单元形状时要考虑两个因素：想要的单元形状和要划分网格的模型的维数。2.2.1命令方法如果正在使用MSHAPE命令，维数变量（2D或3D）的值表明待划分网格模型的维数。KEY值（0或1）表示划分网格的单元形状：当KEY=0，如果Dimension=2D, ANSYS将用四边形单元划分网格，如果Dimension=3D，ANS

2、YS将用六面体形的单元划分网格。（只要单元类型分别支持四边形或六面体单元形状。）当KEY=1，如果Dimension=2D ANSYS 将用三角形单元划分网格，如果Dimension=3D，ANSYS将用四面体形单元划分网格（只要单元类型分别支持三角形或四面体单元形状。2.2.2. GUI方法（通过网格划分工具）为提高效率，网格划分工具是推荐的指定单元形状的方法。可以通过下列GUI途经打开网格划分工具：Preprocessor MeshTool。利用网格划分工具，只在让ANSYS对模型划分想要的单元形状上拾取即可。从网格划分工具中，也可拾取想让ANSYS所用的网格划分的类型（自由或映射）。使用

3、网格划分工具使选择单元形状得到简化，因为它只提供所要求网格划分类型和模型维数相容的单元形状。（参见表1）。注意：指定的单元形状与所要求的网格划分类型（自由或映射）密切相关，以便在指定单元形状之前阅读本手册的会有所帮助。有些情况下，MSHAPE命令及合适的网格划分命令（AMESH、VMESH，或其相应的菜单途径Main Menumeshing option）就是对模型网格划分所需的。每个单元的大小由指定的缺省单元大小（SMRTSIZE或DESIZE）确定。例如，下图模型可用VMESH命令生成右边的网格：图2 缺省单元尺寸以上模型程序选择的单元尺寸可能对分析是足够的或不够，取决于结构物理方面。改变

4、网格划分的另一途径是改变缺省的SmartSize 的级别SMRTSIZE并重新进行网格划分。3选择自由或映射网格划分除指定单元形状外，还要指定对模型进行网格划分的网格类型（自由或映射）。通过设置网格划分指令：MSHKEY单元形状MSHAPE和网格划分类型MSHKEY的设置共同影响网格的生成。表1列出了ANSYS程序支持的单元形状和网格划分类型。表1 ANSYS支持的单元形状和网格划分类型。单元形状自由网格划分映射网格划分如果可能用映射网格否则用打开智能单元尺寸的自由网格划分四边形是三角形六面体否四面体表2未指定单元形状和（或）网格划分类型将发生的情况。用户的操作如何影响网格的键入MSHAPE

5、命令且不定义开关ANSYS使用四边形或六面体单元对模型划分网格，取决于对面还是体进行网格划分不必指定单元形状，但必须指定划分网格的单元类型.ANSYS 利用缺省的单元形状对模型进行网格划分。它使用你定义的单元类型进行网格划分既不指定单元形状也不指定单元类型划分网格ANSYS 使用缺省的单元形状对模型进行网格划分。它使用缺省的单元形状进行网格划分4控制中间节点的位置当使用二次单元划分网格时，可以控制中间节点的位置。中间节点位置的选择有：边界区域单元上的中间节点沿着边界线或面的弯曲方向。这是缺省设置。设置所有单元的中间节点使单元边是直的。此选项允许沿曲线进行粗糙的网格划分。但是模型的弯曲并不与之匹

6、配。不生成中间节点（从单元中消除中间节点）。控制中间节点的位置：MSHMID5自由网格划分中单元的智能单元尺寸智能的单元大小（SmartSizing）是自由网格划分操作生成初始单元大小的网格划分特点。智能的单元尺寸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。这个特点由SMRTSIZE命令控制，提供了可供H方法和P方法模型使用的网格划分设置范围（从粗糙到细致的网格划分）。在自由网格划分中推荐使用Smartsizing。为打开Smartsizing,只要在SMRTSIZE命令中指定单元尺寸级别即可（见下面基本控制的讨论）。如果利用Smartsizing对只包含一个面的模型进行网格划分，则A

7、NSYS将利用此面去计算对此模型网格划分所用的向导单元的大小。另一方面，对既包含面又包含体的模型用 SmartSizing，ANSYS程序将用体去计算模型的向导单元尺寸。尽管第一个模型中的面（仅有面）和第二个模型中的面（面和体）相同， Smartsizing设置也相同，ANSYS用来对第一个模型划分网格的单元没有第二个模型中的单元粗糙。ANSYS这样做是为了防止体划分了过多的网格。可是，如果指定了总体单元尺寸ESIZE，两个模型的单元就会相同了，因为ANSYS将使用给定的尺寸作为向导单元的尺寸。当使用 SmartSizing时，建议指定想要的 SmartSizing设置SMRTSIZE，然后应

8、立即对整个模型进行网格划分AMESH，ALL或VMESH，ALL，而不是用面对面设置 SmartSizing 或用体对体设置SmartSizing，用面对面或体对体设置模型的SmartSizing会生成不令人满意的网格。5.1 SmartSizing的优点SmartSizing算法首先对待划分网格的面或体的所有线估算单元边长。然后对几何体中的弯曲和接近区域的线进行细化。由于所有的线和面在网格划分开始时已指定大小，生成网格的质量将与待划分网格的面或体的顺序无关。（记住，所有的面和体应当同时划分网格结果最好）。如果用四边形单元来给面划分网格，SmartSizing尽量给每一个面平均分配线数以使全部

9、划分为四边形成为可能。只有在迫使所有的网格都为四边形时会生成形状很差的单元或在边界出现奇异区域时在网格中才会出现三角形单元。5.2基本与高级的的SmartSizing控制这里有两种SmartSizing控制：基本的和高级的。5.2.1. 基本的控制利用基本控制，可以简单地指定网格划分尺寸从1（细网格）到10（粗网格）,程序会自动地设置一系列独立的控制值用来生成想要的尺寸级别。利用下列方法指定单元尺寸的级别：SMRTSIZE,SIZLVL-Meshing-Size Cntrls-SmartSize-Basic图3表示利用几个不同的SmartSizing设置（包括缺省值6在内）生成的网格。图3对同

10、一模型改变SmartSize的级别。5.2.2. 高级控制用户可能会乐于使用高级方法，分别设置人工控制网格质量。允许“拧”网格以更好地适应用户的需要。可以改变诸如小孔和小角度处的粗化选项。 网格扩展和过渡因子（见SMRTSIZE命令高级控制的完整叙述）。而且，可用ESIZE命令给SmartSizing设定初始单元尺寸。用下列方法设置高级SmartSizing控制：SMRTSIZE and ESIZEGUI:-SmartSize-Adv Opts5与其它网格控制交互使用局部单元尺寸控制可用来与SmartSizing相连。但是，当设置的单元尺寸发生冲突时，SmartSizing算法将做如下处理：将

11、考虑任何对面的单元尺寸定义（AESIZE命令或菜单途径Main Menu-Areas-option），但为适应曲率和几何的近似可能会替换它。给指定线的单元尺寸将作为定义尺寸使用。（LESIZE命令或菜单途径Main Menu-Lines-option）。（LESIZE的KYNDIV开关允许对需要替换的尺寸定义指定规则。任何对关键点指定的单元尺寸（KESIZE命令或菜单途径Main Menu -Keypoints-option）都会得到分配，但为适应曲率和几何近似将被替换。如果设置总体单元尺寸（ESIZE命令或菜单途径Main Menu Preprocessor-Global-Size），为适应

12、弯曲和几何近似它将会在必要时被替换。如果希望单元尺寸一致，应当设定总体单元尺寸，并将SmartSizing关闭（SMRTSIZE，OFF或菜单途径Main Menu-SmartSize-Basic）。用DESIZE命令（Main Menu- Global Other）指定的缺省单元尺寸在SmartSizing打开时将被忽略。6对映射网格划分的缺省单元尺寸DESIZE命令可以改变下列缺省值：未划分网格的线上最少和最多的单元数，每个单元的最大跨角，最小及最大边长。DESIZE命令（菜单途径Main Menu -Meshing- Size Cntrls-Global-Other）常用来控制映射网格划

13、分的单元尺寸。DESIZE命令也用在自由网格划分的缺省设置。但是，对自由网格划分建议使用SmartSizing（SMRISIZE）。作为一个例子，在图7-8中生成的映射网格的尺寸是进入程序缺省的单元尺寸的结果。右边生成的网格是用DESIZE命令修改了最少单元数目（MINL）和每单元的最大跨角（ANGL）的结果。图4改变缺省单元尺寸。对于较大的模型，通过DESIZE命令查看缺省的网格尺寸是明智的。可通过显示线的分割来实现。预查看缺省的网格尺寸的步骤如下：1、建立实体模型。2、选择单元类型3、选择容许的单元形状MSHAPE4、选择网格划分器（自由或映射）MSHKEY。5、键入LESIZE，ALL（

14、通过DESIZE规定调整线的分割数。6、画线LPLOT。例如：ET,1,45 ! 8 node hexahedral-shaped elementMSHAPE,0 ! Use hexahedraMSHKEY,1 ! Use mapped meshingLESIZE,ALL !Adjust line divisions based on DESIZELPLOT图5预览缺省的网格DESIZE,5,30,15 ! Change default element sizesLESIZE,ALL,1 ! Adjustline divisions based on DESIZE, force adjustm

15、ents图6预览修改的网格7局部网格划分控制在许多情况下，对结构的物理性质来说用缺省单元尺寸生成的网格不合适。例如有应力集中或奇异的模型。在这种情况下，需要深入网格划分过程。可用下列定义单元尺寸的方法来更多地进行控制：通过表面的边界（线）所用的单元边长控制总体单元尺寸，或控制每条线划分的单元数：ESIZE-Global-Size-Modeling-OperateExtrude/SweepSize控制给定关键点附近的单元尺寸：KESIZE-Keypoints-All KPs-Keypoints-Picked KPs-Keypoints-Clr Size控制给定线上的单元数：LESIZE-Line

16、s-All Lines-Lines-Picked Lines-Lines-Clr Size当用GUI方法对给定线设置单元数时，任何与一个或更多的已划分网格的线、面或体相连的线，ANSYS程序提示用户决定是否清除已划分网格的图元。如果肯定提示，那么ANSYS就会清除已划分了网格的图元。（只有在通过GUI执行此项操作时出现；在使用LESIZE命令方法时ANSYS并不提示用户）以上叙述的所有定义尺寸的方法都可以一起使用。当使用一个以上上述命令并发生尺寸冲突的情况，遵守一定的级别。这种级别与使用DESIZE还是SMRTSIZE方法定义缺省单元尺寸而会有不同。用DESIZE定义单元尺寸命令的级别。对任何

17、给定线，沿线定义的单元尺寸如下：用LESIZE命令给线分割常是高级别。如果未对线进行分割，则用KESIZE在其关键点（如有）处定义。如果未在线上或其关键点上指定尺寸，可用ESIZE定义单元尺寸。如果没有上述任何尺寸定义，则用DESIZE命令控制线上的单元尺寸。用SMRTSIZE定义单元尺寸的优先级。对任何给定线，沿着线生成的单元尺寸如下：用LESIZE定义的线分割常是高优先级。如果没有给线分割，则用KESIZE在其关键点上定义，但在曲率和一些小的几何区域将被替换。如果在线上或其关键点上未定义任何分割，ESIZE定义将作为起始单元尺寸，但考虑到曲率和小几何特点可能会被替换。如果没有任何上述尺寸定

18、义，则SMRTSIZE命令会控制线的单元尺寸。对于用KESIZE或ESIZE命令建立的线分割和网格划分操作，在线列表LLIST时会出现负的编号。而由LESIZE建立的线分割则为正的编号。这些号码的符号反映在清除网格（ACLEAR, VCLEAR 命令, 或菜单途径Main Menu -Meshing-Clearentity）之后ANSYS如何处理线分割。如果线分割的号码为正，则在ANSYS清除网格操作时不消除线分割；如果号码为负，则ANSYS在清除网格操作时也将消除线分割（在后来的线列表中会表现为零）。对线性静态结构分析和线性稳态热分析可用自适应网格划分功能自动建立网格划分控制，这种控制基于使

19、分析的估计误差低于某个目标值。自适应网格划分程序在4在ANSYS Advanced Analysis Techniques Guide中有论述。8内部网格划分控制关于网格划分尺寸的讨论是集中在实体模型边界的外部单元尺寸的定义（LESIZE，ESIZE等）。然而，也可以在面的内部没有可以引导网格划分的尺寸线处控制网格划分。可用下列方法实现：MOPT-Global-Area Cntrls8.1控制网格的扩展MOPT命令中的Lab=EXPND项可以用来引导在一个面的边界处将网格划分得较细，而在内部划分得相对粗糙（如图7-11所示）。图7没有网格扩展及有网格扩展的面网格划分。图7中，网格（a）是由ES

20、IZE命令（Main Menu-Global-Size）对面进行设定而生成的。注意到单元形状较好，但由于单元尺寸较均匀，所以需要698个单元来填充这个面。（这个模型仅由一个面组成。）利用MOPT命令的扩展功能（Lab=EXPND），网格（b）生成较少的单元，因为这种网格划分容许面上网格从边界上的较小尺寸的单元扩展到内部较大的单元。但是，有些用这种方法划分的网格单元，尺寸比较差（例如，小孔附近）。样式（b）的另一缺点是从小单元到大单元的单元尺寸变化较大。尤其是在小孔附近更加明显。尽管讨论局限在面网格扩展LAB=EXPND，仍可用MOPT命令控制四面体网格的扩展LAB=TETEXPND，详见ANS

21、YS Commands Reference中有关MOPT命令的叙述。8.2控制网格过渡为改善（b）中的网格，需要从边界的小单元到内部的大单元的更平缓过渡。MOPT命令中的Lab=TRANS项可用来控制从细到粗网格的过渡。图8为用MOPT，TRAN，1.3命令对上述相同区域划分的网格，这个网格比图7中的（a）网格数少，但从小单元到大单元的过渡却是相当平缓。而且单元的尺寸比图7图中的（b）网格好得多。图8用扩展和过渡控制（MOPT命令）划分的面网格。3控制ANSYS使用的网格划分器。可用MOPT命令控制ANSYS使用哪一个表面网格划分器（三角形和四边形）和哪一个四面体网格划分器执行网格划分操作AM

22、ESH、VMESH。四边形的表面网格划分与选择三角形表面网格划分器划分的网格是不同的。这是对的，因为所有的自由四边形网格划分算法用三角形网格作为起点。上述菜单选项可以打开网格划分器功能对话框。参见贯穿本节中的网格划分器功能对话框。3.1表面网格划分功能以下功能针对三角形表面网格划分：让ANSYS选择使用哪一个三角形表面网格划分器。这是建议设置和缺省设置。多数情况下，ANSYS选择主三角网格划分器，即Riemann空间网格划分器。无论何种原因网格划分器失效，ANSYS都要变换网格划分器并重新执行网格划分操作。选择此功能，键入MOPT，AMESH，DEFAULT命令。通过GUI途径，打开网格划分器

23、功能对话框并在三角网格划分器功能菜单中选择程序（ Program Chooses）。主三角表面网格划分器（Riemann空间网格划分器）ANSYS使用主网格划分器，并且在主网格划分器失效时并不会更换网格划分器。Riemann空间网格划分器适于大多数表面。选择此项功能，键入MOPT，AMSEH，MAIN。通过GUI途径，打开网格划分器功能对话框并在三角网格划分器功能菜单中选择主网格划分器（Main）第一替换三角表面网格划分器（3-D tri网格划分器）。ANSYS使用第一替换三角网格划分器，在此网格划分器失效时程序不会更换其它网格划分器。出于速度考虑建议不使用它。但是，对在参数空间中的退化表面，

24、这种网格划分器却有最好的结果。对高度各向异性的区域划分网格也建议使用这个划分器。选择此项功能，键入命令MOPT，AMESH，ALTERNATE。通过GUI途径，打开网格划分器对话框并在三角网格划分器功能菜单中选择替换项（Alternate）。第二替换三角表面网格划分器（2-D参数空间网格划分器）ANSYS使用第二替换三角网格划分器，在此网格划分器失效时程序不会更换其它网格划分器。对于退化的表面（球、圆锥等）或参数化较差的表面建议不使用它，因为生成的网格质量较差。选择此项功能，键入命令MOPT，AMESH，ALT2。通过GUI途径，打开网格划分器对话框并在三角网格划分器功能菜单中替换项2（Alt

25、ernate 2）以下功能针对四边形表面网格划分。注意四边形的表面网格划分与三角形表面网格划分器划分的网格是不同的。让ANSYS程序选择四边形表面网格划分器。在多数情况下，ANSYS会选择主四边形网格划分器，即Q-Morph （quad-morphing）网格划分器。对十分粗糙的网格划分，ANSYS会选择替换的四边形网格划分器。无论何种原因使网格划分器失效，ANSYS 选择其它网格划分器并重新开始网格划分操作。选择此项功能，键入MOPT，QMESH，DEFAULT命令，通过GUI途径，打开网格划分功能对话框 ，从四边形网格划分器功能菜单选择程序选择（Program Chooses）主四边形表面网格划分器（Q-Morph），ANSYS使用主网格划分器，如果主网格划分器失效ANSYS并不会更换网格划分器。在多数情况下，Q-Morph网格划分器会得到高质量的单元（见图四边形和Q-Morph网格划分器）。Q-Morph网格划分器对要求边界敏感的应用及高度有规则的节点和单元时尤其有用。图