由CAD到ANSYS再到FLAC3D建模过程揭密详细步骤.docx

1、由CAD到ANSYS再到FLAC3D建模过程揭密详细步骤由CAD到ANSYS再到FLAC3D建模过程揭密详细步骤2008-05-28 17:38:54|分类： 默认分类 |标签：无 |字号订阅1.首先把纸上的建模图形，在autocad中建立由点线弧线组成的模型，注意线和线加在一起，2.使用autocad to ansys 转换软件，将autocad的图形转换为ansys命令流后。保存为文本文件.txt。3.在ansys中建模导入命令流：read 建立面：通过createareaby key points ，依次选择四个角点，建立面。分离线和面：operate（操作）divide（分开）area

2、 by line参数全选pick alls。划分线：使用mesh tool 工具，将模型的每条边线进行划分，划分过程中要注意线与线的对应关系。一般划分的断数为偶数，如6、8、10等。拷贝点并连线：使用copy(拷贝)命令，将四个角点中的一个沿Z方向上拷贝生成一个新的点。拷贝的距离视个人计算情况来确定，一般二维选择1个单位。使用createlinesby key points将中的两点连起来，建立线，并划分成1个单元。拉伸面成体：operate（操作）extrude（拉伸）area along linesarea参数全选, lines 选择生成的线。设置不同体、不同材料属性参数。调用vatt.t

3、xt文件来设定。vatt.txt文件内容如下：*do,i,1,154vsel,s,ivatt,i,*enddoalls设置单元类型，在命令行键入“et,1,45” 。划分体单元，利用mesh tool 工具选择volumes体项中的 hex项中的mesh或swap项。由里到外，按顺序进行划分，先用mesh进行划分，mesh划分不了的用swap进行划分。建立导入到FLAC的文件：先在菜单中选择listnodes按缺省设置进行保存。生成节点文件nodes.txt。然后在processorcreateelementwrite element dat.file，保存到上面nlist目录下。导出ansy

4、s中elemnt 和node的属性参数，存入txt,4.运行node.exe。查看节点数。5.运行ansystoflac.exe。输入节点数，单元数生成。6.在flac中callansystoflac.dat文件，即可。关于建模后使用计算。 建模：ansys7.1 单元类型soild 45 建模后，用list命令显示结点信息，并save as文件名为nlist.lis. 单元信息的输出用processor-create-element-write to file 单元信息输出文件名为element.dat 然后运行node.exe 生成node.dat 运行ansys to flac3d，按提

5、示输入结点数，单元数，生成文件outforflac.dat 通过flac3d中call 命令读入outforfl3c3d即可。或者运行cjiao2000版主的 程序，后出现如下界面，调入节点文件nlist.lis和单元文件element.dat。单击转换，将生成的文字拷贝并保存成文本文件。然后在FLAC中调用保存的文本文件即可。Christian 的 原创.Ansys划分网格第二章 划分网格学习要点分配单元属性网格划分的控制有限元网格模型生成编号控制本章小结2.1 有限元网格概论生成节点和单元的网格划分过程包括以下3个步骤： 定义单元属性 定义网格生成控制（非必须），ANSYS程序提供了大量的

6、网格生成控制，用户可按需要选择。 生成网格。2.2设定单元属性在生成节点和单元网格之前，必须定义合适的单元属性，包括如下几项： 单元类型（例如。BEAM3,SHELL61等）。 实常数（例如厚度和横截面积）。 材料性质（例如杨氏弹性模量、热传导系数等）。 单元坐标系。 截面号（只对BEAM44,BEAM188,BEAM189单元有效）。注意：对于梁结构网格的划分，用户有时候需要指定方向关键点。2.2.1生成单元属性表为了定义单元属性，首先必须建立一些单元属性表。典型的包括单元类型、实常数、材料性质。利用LACAL、CLOCAL等命令可以创建坐标系表。这个表用来给单元分配单元坐标系。注意：并非所

7、有的单元类型都可用这种方式来分配单元坐标系。对于用BEAM44、BEAM188、BEAM189单元划分的梁网格，可利用命令SECTYPE和SECDATA创建截面号表格。注意：方向关键点是线的属性而不是单元属性，用户不能创建方向关键点表格。用户可以用 命令ETLIST来显示单元类型，用 命令RLIST来显示实常数，用命令MPLIST来显示材料属性。另外，用户还可以用命令CSLIST来显示坐标系，用命令SLIST来显示截面号。2.2.2在划分网格之前分配单元属性一旦建立了单元属性表，用过指向表中合适的条目即可对模型的不同部分分配单元属性。指针就是参考号码集，包括材料号（MAT）、实常数号（TEAL

8、）、单元类型号（TYPE）、坐标系号（ESYS），以及使用BEAM188和BEAM189单元时的截面号（SECNUM）。可以直接给所选的实体模型图元分配单元属性，或者定义默认的属性在生成单元的网格划分中使用。注意：如前面所提到的，在给梁划分网格时，给线分配的方面关键点是线的属性而不是单元属性，所以必须是直接分配给所选线，而不能定义默认的方向关键点以备后面划分网格时直接使用。1 直接给实体模型图元分配单元属性给实体模型分配单元属性时，允许对模型的每个区域预置单元属性，从而避免在网格划分过程中重置单元属性。清除实体模型的节点和单元不会删除直接分配给图元的属性。利用下列命令和对应的GUI路径可以直接

9、给实体模型分配单元属性。2 分配默认属性用户可以通过指向属性表的不同条目来分配默认的属性，在开始划分网格时，ANSYS程序会自动将默认属性分配给模型。直接分配给模型的单元属性将取代上述默认属性，而且，当清除实体模型图元的节点和单元时，其默认的单元属性也将被删除。3自动选择维数正确的单元类型有些情况下，ANSYS程序能对网格划分或拖拉操作选择正确的单元类型，当选择明显正确时，用户不必认为转换单元类型。特殊的，当未将单元类型（xATT）直接分配给实体模型时，或者默认的单元属性（TYPE）对于要执行的操作维数不对时，而且已定义的单元属性表中只有已个维数正确的单元，ANSYS程序会自动利用该种单元类型

10、执行这个操作。受此影响的网格划分和拖拉操作命令有：KMESH、LMESH、AMESH、VMESH等。4 在节点处定义不同的厚度用户可以利用下列方式对壳单元在节点处定义不同的厚度（RTHICK）。壳单元可以模拟复杂的厚度分布。以SHELL63为例，允许给每个单元的4个角点指定不同的厚度，单元内部的厚度假定是在四个角点厚度之间光滑变化。给一群单元指定复杂的厚度变化是有一定难度的，特别是没一个单元都需要单独指定其角点厚度的时候，在这种情况下，利用命令RTHICK能大大简化模型定义。2.3 网格划分的控制网格划分控制能建立用在实体模型划分网格时的因素，例如单元形状、中间节点位置、单元大小等。此步骤时整

11、个分析种最重要的步骤之一，因为此阶段得到的有限员网格将对分析的准确性和经济性起决定作用。2.3.1 ANSYS网格划分工具（MESH TOOL）ANSYS网格划分工具提供了最常用的网格划分控制和网格划分操作的便捷途径。其功能主要包括： 控制SMARTSIZING水平。 设置单元尺寸控制。 指定单元形状。 指定网格划分类型（自由或映射）。 对实体模型图元划分网格。 细化网格。2.3.2单元形状ANSYS程序允许在同一个划分区域出现多种单元形状，例如同一区域的面单元可以是四边形也可以是三角形，但建议尽量不要在同一个模型中混用六面体或四面体单元。下面简单介绍一下单元形状的退化。如图24所示，用户在划

12、分网格时，应该尽量避免使用退化单元。如果正在使用MSHAPE命令，维数（2D或3D）的值表明待划分的网格模型的维数，KEY值（0或1）表示划分网格的形状：有些情况下，MSHAPE命令及合适的网格划分命令（AMESH、YMESH或相应的GUI路径）确定。例如2.3.3选择网格划分类型除了指定单元形状外，还需要指定对模型进行网格划分的类型（自由划分或映射划分）。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21列出了ANSYS程序支持的单元形状和网格划分类型。表21 ANSYS支持的单元形状和网格划分类型 单元形状自由划分映射划分既可以映射有可以自由四边形YES

13、YESYES三角形YESYESYES六面体NOYESNO四面体YESNONO2.3.4控制单元边中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。有以下两种选择： 边界区域单元在中间节点沿着边界线或面的弯曲方向，这是默认设置。 设置所有单元的中间节点且单元边是直的，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相配。可用如下方法控制中间节点的位置：命令：MSHMIDGUI：MAINPREPROCESSORMESHINGMESHER OPTS。2.3.5划分自由网格时的单元尺寸控制（SmartSizing）默认的，DESIZE命令方法控制单元大小在自由网格划分中的使用，但一

14、般推荐使用SmartSizing，为打开SmartSizing，只要在SMARTSIZE命令中指定单元大小即可。ANSYS中有两种SmartSizing控制：基本控制和高级控制。1基本控制利用基本控制，可以简单指定网格划分的粗细程度，从1（细网格）到10（粗网格），程序会自动设置一系列独立的控制值用来生成想要的网格大小，方法如下：命令：SMRTSIZE，SIZLVL。GUI：Main MenuPreprocessorMeshingMeshTool Main MenuPreprocessorMeshingSize CntrlsSmartSizeBasic2高级控制ANSYS还允许用户使用高级方法

15、专门设置人工控制网格质量，方法如下：命令：SMRTSIZE和ESIZE2.3.6映射网格划分中单元的默认尺寸DESIZE命令常用来控制映射网格划分的单元尺寸，同时也用在自由网格划分的默认设置，但是，对于自由网格划分，建议使用SmartSizing(SMRTSIZE)。对于较大的模型，通过DESIZE命令查看默认的网格尺寸是明智的，可通过显示线的分割来观察将要划分的网格情况。查看网格划分的步骤如下 建立实体模型 选择单元类型 选择容许的单元形状（MSHAPE） 选择网格划分类型（自由或映射）(MSHKEY) 输入LESIZE，ALL（通过DESIZE规定调整线的分割数）。 显示线（LPLOT）。

16、如果觉得网格太粗糙，可用通过改变单元尺寸或者线上的单元分数来加密网格，方法如下。选择GUI路径Main MenuPreprocessorMeshingSize CntrlsManualSizeLayersPicked Lines将弹出“Elements Size on Picked Lines”菜单，单击屏幕上的相应线段，单击OK按钮，将弹出“Elements Size in Picked Lines”对话框，如图28所示。在“SIZE Element edge length”后面输入具体数值（他表示单元尺寸），或者是在“NDIV No of element division”后面输入正整数（

17、它表示所选择的线段上的单元份数），然后单击OK按钮，即可重新划分网格。2.3.7局部网格划分控制在许多情况下，对结构的物理性质来说，用默认单元尺寸生成的网格不合适，例如有应力集中或者奇异的模型。在这个情况下，需要将网格局部细化，有如下3种方法：1通过表面的边界的单元尺寸控制总体的单元尺寸，或者控制每条线划分的单元数。命令：ESIZE2控制关键点附件的单元尺寸：命令：KESIZE3控制给定线上的单元数：命令：LESIZE以上叙述的所有定义尺寸的方法都可以一起使用，但应遵循一定的优先级别，具体说明如下：l 用DESIZE定义单元尺寸时，对任何给定线，沿线定义的单元尺寸优先级是：用LESIZE指定的

18、为最高级，KESIZE次之，ESIZE再次之，DESIZE最低级。l 用SMRTSIZE定义单元尺寸时，优先级是：LESIZE为最高级，KESIZE次之，AMRTSIZE为最低级。2.3.8内部网格划分控制前面关于网格尺寸的讨论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（即非边界处）没有可以引导网格划分的尺寸线处控制网格划分，方法如下：命令：MOPT1控制网格的扩展MOPT命令种的Lab=EXPND选项可以用来引导在一个面的边界处将网格划分得较细，而内部则较粗，如图210所示。图210中，左边网格是由ESIZE命令（GUI路径：Main Men

19、uPreprocessorMeshingSize CntrlsGlobalSize）对面进行设定生成得，右边网格是利用MOPT命令得扩展功能（Lab=EXPND）生成的，其区别显而易见。2控制网格的过渡如图210（b）种的网格还可以进一步改善，MOPT命令中的Lab=TRANS项可以用来控制网格从细到粗的过渡，如图211所示。3控制ANSYS的网格划分器可用MOPT命令控制表面网格划分器（三角形和四边形）和 四面体网格划分器，使ANSYS执行网格划分操作（AMESH、VMESH）。命令：MOPTGUI：Main MenuPreprocessorMeshingMesher Opts。弹出Mesh

20、er Options对话框，如图212所示。在该对话框，AMESH后面的下拉列表对应三角形表面网格划分，包括Program chooses（默认）、main、Alternate和Alternate2四个选项：QMESH下拉列表对应四边形表面网格划分，包括“main和Alternate 3项，其中main又称为Q-Morph(quad-morphing)网格划分器，它多数情况下能得到高质量的单元，如图2-13所示，另外Q-Morph网格划分器要求面的边界线的分割总数是偶数，否则将产生三角形单元；VMESH对应四面体网格划分，包括“Program choose(默认)”、Alternate 和ma

21、in3项。4控制四面体单元的改进ANSYS程序允许对四面体单元作进一步改进，方法如下：命令：MOPT,TIMP,ValueGUI：Main MenuPreprocessorMeshingMesher Opts。弹出”Mesher Options”对话框，如图212所示。在该对话框中，TIMP后面的下拉列表中显示四面体单元改进的程度，从1到6，1表示提供最小的改进，5表示对线性四面体单元提供最大的改进，6表示对二次四面体单元提供最大的改进。2.3.9生成过渡棱锥单元ANSYS程序在下列情况下会生成过渡的棱锥单元：l 用户准备对体用四面体单元划分网格，待划分的体直接与已用六面体单元划分网格的体相连

22、。l 用户准备用四面体单元划分网格，而目标体上至少由一个面已经用四边形网格划分。当对体用四面体单元进行网格划分时，为生成过渡棱锥单元，应先满足如下条件：设定单元属性时，需确定给体分配的单元类型可以退化为棱锥形状，这种单元包括SOLID62，VISCO89，SOLID95，SOLID96，SOLID97，SOLID117，HF120，SOLID122，FLUID142和SOLID186，ANSYS对除此以外的任何单元都不支持过渡的棱锥单元。设置网格划分时，激活过渡单元表面使三维单元退化。激活过渡单元（默认的方法如下）：命令：MOPT,PYRA,ONGUI: MainPreprocessorMes

23、hingMesher Opts生成退化三维单元的方法如下：命令：MSHAPE,1,3DGUI: Main MenuPreprocessorMeshingMesher Opts2.3.10 将退化的四面体单元转化为非退化的形式在模型中生成过渡的棱锥单元之后，可将模型中的20节点退化四面体单元转化成相应的10节点非退化单元，方法如下：命令：TCHG,ELENM1,ELEM2,ETYPE2GUI: Main MenuPreprocessorMeshingModify MeshChange Tets不论是使用命令方法还是GUI路径，用户都将按表22转换合并的单元。表22物理特性ELEM1ELEM2结构

24、SOLID95或95SOLID92或92热学SOLID90或90SOLID87或87静力学SOLID122或122SOLID123或123执行单元转化的好处在于节省内存空间，加快求解速度。2.3.11执行层网格划分ANSYS程序的层网格划分功能（当前只能对2维面）能生成线性梯度的自由网格： 沿线只有均匀的单元尺寸（或适当的变化）。 垂直于线的方向，单元尺寸和数量有急剧过渡。这样的网格适于模拟CFD边界层的影响以及电磁表面层的影响等。用户可以通过ANSYS GUI，也可以通过命令对选定的线设置层网格划分控制。如果用GUI路径，则选择Main MenuPreprocessorMeshingMesh

25、 Tool，显示网格划分工具控制器，单击Layer相邻的设置按钮打开选择线的对话框，接下来是“Area Layer Mesh Controls on Picked Lines”对话框，可在其上指定单元尺寸（SIZE）、线分割数（NDIV）、线间距比率（SPACE）、内部网格的厚度（LAYER1）和外部网格的厚度（LAYER2）。注意：LAYER1的单元是均匀尺寸的，等于在线上给定的单元尺寸；LAYER2的单元尺寸会从LAYER1的尺寸缓慢增加到总体单元的尺寸；另外，LAYER1的厚度可以用数值指定也可以利用尺寸系数（表示网格层数）表示，如果是数值，则应该大于或等于给定线的单元尺寸；如果是尺寸稀

26、疏，则应该大于1，如图215所示是层网格的实例。如果想删除选定线上的层网格划分控制，选择网格划分工具控制器上包含LAYER的清除按钮即可。用户也可以用LESIZE命令定义层网格划分控制和其他单元特性，在此不再细说。用下列方法可查看层网格划分尺寸规格：命令：LLISTGUI: Utility MenuListLines2.4自由网格划分和映射网格划分控制前面主要讲述可用的网格划分控制，现在集中讨论适合于自由网格划分和映射网格划分的控制。2.4.1自由网格划分自由网格划分，对实体模型无特殊要求。任何几何模型，尽管是不规则的，也可以进行自由网格划分。所用单元形状依赖于对面还是对体进行网格划分。对面时

27、，自由网格可以是四边形，也可以是三角形，或两者混合；对体时，自由网格一般是四面体单元，棱锥单元作为过渡单元也可以加入到四面体网格中。如果选择的单元类型严格的限定为三角形或四面体（例如PLANE2和SOLID92），程序划分网格时只用这种单元。但是，如果选择的单元类型允许多于一种形状（例如PLANE82和SOLID95），可通过下列方法指定用哪一种（或几种）形状。：命令：MSHAPEGUI: Main MenuPreprocessorMeshingMesher Opts另外还必须指定对模型用自由网格划分：命令：MSHKEY,0GUI: Main MenuPreprocessorMeshingMe

28、sher Opts对于支持多于一种形状的单元，默认的会生成混合形状（通常四边形单元占多数）。可用“MSHAPE,1,2D和MSHKEY,0”来要求全部生成三角形网格。注意：可能会遇到全部网格都必须为四边形网格的情况。当面边界上总的线分割数为偶数时，面的自由网格划分会全部生成四边形网格，并且四边形单元质量还比较好，通过打开SmartSizing项并让它来决定合适的单元数，可以增加面边界的缝总数为偶数的几率（而不是通过LESIZE命令人工设置任何边界划分的单元数）。应保证四边形分裂项关闭“MOPT,SPLIT,OFF”，以使ANSYS不将形状较差的四边形单元分裂成三角形。使体生成一种自由网格，应当

29、选择只允许一种四面体形状的单元类型，或利用支持多种形状的单元类型并设置四面体一种形状功能“MSHAPE,1,3D和MSHKEY,0”。自由网格划分操作生成的单元尺寸依赖于DESIZE3E,ESIZE,KESIZE和LESIZE的当前设置。如果SmartSizing打开，单元尺寸将由AMRTSIZE及ESIZE,DESIZE和LESIZE决定。对自由网格划分推荐使用SmartSizing。另外，ANSYS程序有一种成为扇形网格划分的特殊自由网格划分，适于设计TARGE170单元对三边面进行网格划分的特殊接触分析。当三个边中有两个边只有一个单元分割数，且另外一边有任意单元分割数时，其结果成为扇形网格，如图216所示。记住，使用扇形网格必须满足下列3个条件：必须对三边面进行网格划分，其中两边必须只分一个网格，第三边分任何数目。必须使用TARGE170单元进行网格划分。必须使用自由网格划分。2.4.2映射网格划分映射网格划分要求面或体有一定的形状规则，它可以指定程序全部用四边形面单元、三角形单元或者六面体单元生成网格模型。映射网格划分生成的单元尺寸依赖于DESIZE及ESIZE,KESIZE,LESIZE和AESIZE的设置（或相应GUI路径：Main MenuPreprocessorMeshingSize Cntrlso