有限元法與程序-ANSYS網(wǎng)格劃分

1、1ANSYS網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分2主要內(nèi)容網(wǎng)格劃分方法網(wǎng)格劃分方法單元特性定義單元特性定義網(wǎng)格劃分器的使用網(wǎng)格劃分器的使用實體模型網(wǎng)格劃分實體模型網(wǎng)格劃分網(wǎng)格檢查網(wǎng)格檢查直接生成有限元模型直接生成有限元模型33.1兩種創(chuàng)建有限元模型的方法兩種創(chuàng)建有限元模型的方法1、直接法：創(chuàng)建節(jié)點；由節(jié)點創(chuàng)建單元（適合桿梁單元）、直接法：創(chuàng)建節(jié)點；由節(jié)點創(chuàng)建單元（適合桿梁單元）2、幾何模型網(wǎng)格劃分法、幾何模型網(wǎng)格劃分法準備工作準備工作1、定義單元類型、定義單元類型2、定義實常數(shù)、定義實常數(shù)3、定義材料屬性、定義材料屬性43.2 定義單元特性定義單元特性1、ANSYS單元介紹單元介紹ANSYS有有200多種單元多種

2、單元1)學(xué)科領(lǐng)域?qū)W科領(lǐng)域:結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu);熱熱;流體流體;電電;磁磁;耦合耦合2)單元維數(shù)與拓撲形式單元維數(shù)與拓撲形式3)階數(shù)與節(jié)點數(shù)階數(shù)與節(jié)點數(shù). .點點 (質(zhì)量質(zhì)量)線線(彈簧，梁，桿，間隙彈簧，梁，桿，間隙)面面 (薄殼薄殼, 二維實體二維實體,軸對稱實體軸對稱實體)線性線性二次二次體體(三維實體三維實體)線性線性二次二次. . . . .5常用單元的形狀常用單元的形狀6常用單元的形狀常用單元的形狀7Solid452、定義單元、定義單元Main Menu Preprocessor Element TypeAdd/Edit/Delete 8單元關(guān)鍵字設(shè)置單元關(guān)鍵字設(shè)置(Key Option)Pl

3、ane stress-(平面應(yīng)力）平面應(yīng)力）Axisymmetric-(軸對稱）軸對稱）Plane strain-(平面應(yīng)變）平面應(yīng)變）Plane strs w/thk-(帶厚度的平面應(yīng)力）帶厚度的平面應(yīng)力）93 .定義實常數(shù)定義實常數(shù)Main Menu Preprocessor Real Constant Add/Edit/Delete 彈簧單元彈簧單元剛度系數(shù)剛度系數(shù)桿單元桿單元面積面積梁單元梁單元面積、慣性矩、高度面積、慣性矩、高度平面應(yīng)力單元平面應(yīng)力單元厚度厚度板殼單元板殼單元厚度厚度三維實體單元三維實體單元一般不輸入實常數(shù)一般不輸入實常數(shù)10定義截面類型定義截面類型114. 定義材料

4、（只講線性材料）定義材料（只講線性材料）各向同性線彈性材料：各向同性線彈性材料：彈性模量，泊松比彈性模量，泊松比重力、慣性力分析：重力、慣性力分析：需要輸入密度需要輸入密度123.3 使用使用Meshtool劃分網(wǎng)格劃分網(wǎng)格分配單元屬性分配單元屬性網(wǎng)格劃分器網(wǎng)格劃分器尺寸控制尺寸控制分網(wǎng)器選項分網(wǎng)器選項實體模型網(wǎng)格化實體模型網(wǎng)格化修改網(wǎng)格修改網(wǎng)格網(wǎng)格檢查網(wǎng)格檢查清除網(wǎng)格清除網(wǎng)格13MainMenuPreprocessor MeshingMeshTool設(shè)置單元屬性設(shè)置單元屬性單元尺寸控制單元尺寸控制網(wǎng)格劃分器選擇網(wǎng)格劃分器選擇SmartSize網(wǎng)格劃分控制網(wǎng)格劃分控制單元形狀控制單元形狀控制網(wǎng)

5、格劃分優(yōu)化網(wǎng)格劃分優(yōu)化141、分配單元屬性、分配單元屬性選擇實體類型后按選擇實體類型后按 SET鍵鍵.拾取您想要指定屬性的實體拾取您想要指定屬性的實體.在后續(xù)的對話框設(shè)置適當?shù)脑诤罄m(xù)的對話框設(shè)置適當?shù)膶傩詫傩?15實例實例材料 2 = 混凝土材料 1 = 鋼實常數(shù) 1 = 3/8” 厚度實常數(shù) 2 = 梁單元特性實常數(shù) 3 = 1/8” 厚度類型 1 = 殼單元類型 2 = 梁單元162、智能網(wǎng)格劃分控制、智能網(wǎng)格劃分控制尺寸級別的范圍從尺寸級別的范圍從 1 (精細精細) 到到10 (粗糙粗糙). 缺省級別為缺省級別為 6173、人工尺寸控制、人工尺寸控制總體單元尺寸總體單元尺寸 您可以為整個

6、模型指定最大的單元邊長 (或每條線的份數(shù))18面、線、層、關(guān)鍵點單元尺寸控制面、線、層、關(guān)鍵點單元尺寸控制194、ANSYS三種網(wǎng)格劃分方法三種網(wǎng)格劃分方法1）自由網(wǎng)格劃分）自由網(wǎng)格劃分Free（面和體）（面和體）2）映射網(wǎng)格劃分）映射網(wǎng)格劃分Mapped（面和體）（面和體）3）掃掠網(wǎng)格劃分）掃掠網(wǎng)格劃分Sweep（體）（體）201）自由網(wǎng)格劃分）自由網(wǎng)格劃分FreeA 面上可畫三角形網(wǎng)格和四邊形網(wǎng)格面上可畫三角形網(wǎng)格和四邊形網(wǎng)格體上只能畫四面體網(wǎng)格體上只能畫四面體網(wǎng)格對于自由網(wǎng)格劃分使用智能網(wǎng)格劃分更好一些對于自由網(wǎng)格劃分使用智能網(wǎng)格劃分更好一些212）映射網(wǎng)格劃分）映射網(wǎng)格劃分Mapped

7、A 一般的說，面的形狀限制為四邊形一般的說，面的形狀限制為四邊形體限制為六面體體限制為六面體B 只能對于只能對于“規(guī)則規(guī)則”的體和面，不適合復(fù)的體和面，不適合復(fù)雜幾何體雜幾何體222）映射網(wǎng)格劃分）映射網(wǎng)格劃分MappedA 只能對于只能對于“規(guī)則規(guī)則”的體和面，不適合復(fù)的體和面，不適合復(fù)雜幾何體雜幾何體B 面：面：3條或條或4條邊；體條邊；體4、5、6個面?zhèn)€面C 面是奇數(shù)條邊，每邊上分割成偶數(shù)面是奇數(shù)條邊，每邊上分割成偶數(shù)體為體為4面時，三角形面上單元數(shù)必須為偶數(shù)面時，三角形面上單元數(shù)必須為偶數(shù)D 面和體對邊上必須劃分相同的單元數(shù)面和體對邊上必須劃分相同的單元數(shù)E 面多于面多于4條邊，體多于

8、條邊，體多于6個面需要連接、個面需要連接、合并、分割合并、分割23連接這兩條線使其成為一個由4條邊構(gòu)成的面24過渡網(wǎng)格劃分過渡網(wǎng)格劃分 自由網(wǎng)格劃分自由網(wǎng)格劃分, 生成一個生成一個 全四面體全四面體 網(wǎng)網(wǎng)格格. 這很容易實現(xiàn)但在某些情況下并這很容易實現(xiàn)但在某些情況下并不令人滿意不令人滿意,. 映射網(wǎng)格劃分映射網(wǎng)格劃分, 生成一個生成一個 全六面體全六面體 網(wǎng)網(wǎng)格格. 這一方法令人滿意但通常很難實這一方法令人滿意但通常很難實現(xiàn)現(xiàn). Hex-to-tet meshing 提供了第三種選提供了第三種選擇擇,它它 “集兩家之長集兩家之長.” 將四面體和將四面體和六面體網(wǎng)格很好地結(jié)合起來六面體網(wǎng)格很好地

9、結(jié)合起來 而不而不破壞網(wǎng)格的整體性破壞網(wǎng)格的整體性.258-節(jié)點六面體9-節(jié)點金字塔10-節(jié)點四面體六面體網(wǎng)格六面體網(wǎng)格過渡網(wǎng)格過渡網(wǎng)格四面體網(wǎng)格四面體網(wǎng)格二次二次到到二次二次線性線性到到二次二次10-節(jié)點四面體13-節(jié)點金字塔20-節(jié)點六面體SOLID95SOLID95SOLID92SOLID82SOLID92263）掃掠網(wǎng)格劃分）掃掠網(wǎng)格劃分Sweep要求幾何體有一對要求幾何體有一對拓撲結(jié)構(gòu)相同的源拓撲結(jié)構(gòu)相同的源面和目標面面和目標面27在不可采用掃掠劃分的體中生成四面體網(wǎng)格是一個十分有用的掃在不可采用掃掠劃分的體中生成四面體網(wǎng)格是一個十分有用的掃掠選項掠選項.Preprocessor -

10、Meshing- Mesh -Volume Sweep- Sweep Opts28294）網(wǎng)格拖拉）網(wǎng)格拖拉拖拉面單元面單元: 選擇選擇 MESH200 四四邊形單元邊形單元. MESH200 是一種是一種 僅劃分網(wǎng)格僅劃分網(wǎng)格 (不求解不求解) 的單元的單元沒有與之相關(guān)的自由度或材沒有與之相關(guān)的自由度或材料特性料特性體單元體單元: 應(yīng)與應(yīng)與 MESH200 單單元類型匹配元類型匹配. 30MainMenuPreprocessor-Modeling-OperateExtrudeElemExtOpts設(shè)置拖拉選項設(shè)置拖拉選項拖拉后的單元拖拉后的單元號，材料號，號，材料號，實常數(shù)號及單實常數(shù)號及單元坐標系元坐標系拖拉單元份數(shù)拖拉單元份數(shù)是否清除面網(wǎng)格是否清除面網(wǎng)格31MainMenuP