workbench網(wǎng)格劃分.ppt

1、網(wǎng)格劃分,網(wǎng)格劃分,網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)和單元參與有限元求解 對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，結(jié)果網(wǎng)格在矩陣方程中求解。 在求解開(kāi)始，自動(dòng)生成默認(rèn)的網(wǎng)格。 用戶(hù)可以預(yù)覽網(wǎng)格，檢查是否滿(mǎn)足要求。,Model shown is from a sample Inventor assembly., 網(wǎng)格劃分,用戶(hù)需要權(quán)衡計(jì)算成本和網(wǎng)格劃分份數(shù)之間的矛盾。 細(xì)密的網(wǎng)格可以使結(jié)果更精確，但是會(huì)增加CPU計(jì)算時(shí)間和需要更大的存儲(chǔ)空間。 在理想情況下，用戶(hù)需要的網(wǎng)格密度是結(jié)果不再隨網(wǎng)格的加密而改變的密度（例如，當(dāng)網(wǎng)格細(xì)化后解沒(méi)有什么改變）。 收斂控制（稍后討論）可以達(dá)到這樣的目的 但是，細(xì)化網(wǎng)格不能彌補(bǔ)不準(zhǔn)確的假設(shè)和輸入引起的

2、錯(cuò)誤。, 整體網(wǎng)格劃分控制,基本的網(wǎng)格控制可以在“Mesh” 分支下操作 當(dāng)“Global Controls” 為“Basic” (默認(rèn))時(shí),用戶(hù)可以通過(guò)滑移塊進(jìn)行控制 。 “Relevance” 可以設(shè)置在 100 和 +100之間 網(wǎng)格劃分傾向于高速度（-100）和高精度（+100） 默認(rèn)的 Relevance值是0，但可以通過(guò)“Tools Control Panel Meshing: Relevance”改變值。, 整體網(wǎng)格劃分控制,用戶(hù)可以變?yōu)?“Advanced” 整體網(wǎng)格控制 向用戶(hù)提供了五種控制選項(xiàng): “Element Size” 定義了平均的單元邊的長(zhǎng)度 一種方法是通過(guò)“edg

3、e”選擇器選取具有代表性的邊（像筋板的厚度）進(jìn)行控制。 “Curv/Proximity” 使DS可以定義單元之間的有更加相近的曲率 并且更加接近。 設(shè)定滑塊從100 到 +100 ，如果單元尺寸靠近左邊的“Default”， “Curv/Proximity” 的作用和“Relevance” 相同。 線(xiàn)的“Proximity”僅僅對(duì)可掃掠體有效或者是加入“Part Proximity”分支后 “Shape Checking” 用于對(duì)單元質(zhì)量的檢驗(yàn)。 對(duì)于線(xiàn)性分析，用 “Standard” 就可以。對(duì)于非線(xiàn)性分析和場(chǎng)分析，需要嚴(yán)格的檢驗(yàn)(“Aggressive”)。,向用戶(hù)提供了五種控制選項(xiàng)(續(xù))

4、: “Solid Element Order”允許用戶(hù)建立 低階和 (default) 實(shí)體單元之間的連接。 單元默認(rèn)是高階 不允許在結(jié)構(gòu)分析時(shí)使用低階四面體單元因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致常應(yīng)變（剛化）。在使用“Hex-Dominant meshing ”時(shí)不能使用低階實(shí)體單元進(jìn)行結(jié)構(gòu)和熱分析因?yàn)椴恢С纸鹱炙螁卧?不支持形狀優(yōu)化分析 “Initial Size Seed” 控制網(wǎng)格基準(zhǔn),Part-Based Mesh Seeding Nodes: 52,484 Elements: 19,816 (Mesh seeding is based on parts, so less uniform betwee

5、n parts),Assembly-Based Mesh Seeding Nodes: 13,001 Elements: 5,666 (Mesh seeding is more uniform between parts), 整體網(wǎng)格劃分控制,實(shí)體網(wǎng)格形狀,“Method”選項(xiàng)可以提供選擇實(shí)體劃分的方法： “Auto Sweep if Possible”:采用六面體單元或者楔形單元對(duì)實(shí)體進(jìn)行掃略； “All Tetrahedrons”:對(duì)所有實(shí)體采用四面體單元?jiǎng)澐郑?“Hex Dominant”:主要采用六面體單元?jiǎng)澐郑前倭康慕鹱炙卧退拿骟w單元（ 僅對(duì)ANSYS Structura

6、l licenses或者更高有效）；,掃略劃分： 可以?huà)呗缘膶?shí)體劃分后具有的是六面體單元（也可能包含楔形單元），其他實(shí)體采用四面體單元?jiǎng)澐郑?掃略劃分要求實(shí)體在某一方向上具有相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)； 在“Mesh” 分支上點(diǎn)擊右鍵選擇“show sweepable bodies”可以看到能夠采用掃略劃分的體，此時(shí)該體被選中；,實(shí)體網(wǎng)格形狀, 局部網(wǎng)格控制,Part Relevance 允許控制部件網(wǎng)格 “Part Relevance” 和 “Basic” 整體控制類(lèi)似,但它僅針對(duì)所選部件 可用滑塊設(shè)置“Relevance” (-100 to +100),“Sizing”允許設(shè)置局部單元大小 可以設(shè)置單

7、元平均大小, 作用大小, 或每邊的單元數(shù)目 “Element Size” 設(shè)置單元平均邊長(zhǎng) “Number of Divisions” 設(shè)定邊上的單元數(shù)目 “Sphere of Influence” 設(shè)定控制單元平均大小的范圍 Sizing 設(shè)定局部網(wǎng)格密度。 可選選項(xiàng)見(jiàn)上, 局部網(wǎng)格控制,采用紅色顯示的作用范圍（“Sphere of Influence” ）如圖所示，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的單元將采用給定的平均尺寸。,球體的中心坐標(biāo)采用的是局部坐標(biāo)系； 所有包含在球域內(nèi)的實(shí)體單元網(wǎng)格尺寸按給定尺寸劃分；, 局部網(wǎng)格控制, 局部網(wǎng)格控制,“Contact Sizing”允許在接觸面上產(chǎn)生大小一致的單元

8、接觸面定義了零件間的相互作用，在接觸面上采用相同的網(wǎng)格密度對(duì)分析有利 在接觸區(qū)域可以設(shè)定“Element Size”或or “Relevance”, 局部網(wǎng)格控制,可以對(duì)已經(jīng)劃分的網(wǎng)格進(jìn)行單元細(xì)化 盡管用戶(hù)很清楚，先進(jìn)行整體和局部網(wǎng)格控制，然 后對(duì)被選的邊、面進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化。 推薦使用“1“級(jí)別細(xì)化。這使單元邊界劃分為初始單元邊界的一半。 在生成粗網(wǎng)格后，網(wǎng)格細(xì)化的得到更加密的網(wǎng)格的簡(jiǎn)易方法。,如圖所示，左邊的進(jìn)行了1級(jí)別的細(xì)化，然而右邊仍保持原來(lái)的默認(rèn)網(wǎng)格。 注意，如果原有的網(wǎng)格不是一致的，細(xì)化后的網(wǎng)格也不是一致的，細(xì)化后的網(wǎng)格是原來(lái)的一半。, 局部網(wǎng)格控制,下面討論使用尺寸控制和細(xì)化控制的區(qū)

9、別 尺寸控制在劃分前先給出網(wǎng)格單元的平均單元長(zhǎng)度。通常來(lái)說(shuō)，在定義的幾何體上可以產(chǎn)生一致的網(wǎng)格，網(wǎng)格過(guò)渡平滑。 細(xì)化是打破原來(lái)的網(wǎng)格劃分。如有原來(lái)的網(wǎng)格不是一致的，細(xì)化后的網(wǎng)格也不是一致的。盡管對(duì)單元的過(guò)渡進(jìn)行平滑處理，但是細(xì)化仍導(dǎo)致不平滑的過(guò)渡。 在同一個(gè)表面進(jìn)行尺寸和細(xì)化定義。在網(wǎng)格初始劃分時(shí)，首先應(yīng)有尺寸控制，然后在進(jìn)行第二步的細(xì)化。, 映射面網(wǎng)格劃分,映射面網(wǎng)格劃分允許在面上生成結(jié)構(gòu)網(wǎng)格： 下面例子，對(duì)內(nèi)圓柱面進(jìn)行映射網(wǎng)格劃分可以得到很 一致的網(wǎng)格。這樣對(duì)計(jì)算求解有益。 如果因?yàn)槟承┰虿荒苓M(jìn)行映射面網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格劃分仍將繼續(xù)，這時(shí)將在Outline Tree 上出現(xiàn)標(biāo)志：, 映射面網(wǎng)

10、格劃分,對(duì)surface可以進(jìn)行四邊形和三角形映射網(wǎng)格劃分。 Surface可以劃分四邊形或是三角形網(wǎng)格。（不推薦使用三角形殼體單元，這樣會(huì)影響結(jié)果精度）,. . . 面匹配網(wǎng)格劃分,對(duì)稱(chēng)面上網(wǎng)格一致有利于典型的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)分析 因?yàn)樾D(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)所使用的約束方程其連接的截面上節(jié)點(diǎn)的位置除偏移外必須一致（見(jiàn)下）,. . .面匹配網(wǎng)格劃分,步驟: 在“Mesh branch”中插入 “Match Face Meshing”控制 確定對(duì)稱(chēng)邊界的表面 確定坐標(biāo)系 (Z 軸為旋轉(zhuǎn)軸), Hex-Dominant 網(wǎng)格劃分,Advanced Meshing Module 高級(jí)網(wǎng)格劃分模塊介紹: hex-

11、dominant網(wǎng)格算法先生成一個(gè)平面網(wǎng)格，經(jīng)過(guò)向內(nèi)拖拉形成塊/錐。再在內(nèi)部添加錐形四面體單元。這種外面上六面體單元，里面是四面體單元的計(jì)算結(jié)果很好。 注意，在“Element Shape” 分支只有相應(yīng)的licenses（ ANSYS Structural license以上）才能使用Advanced Meshing Module. 如果體不能進(jìn)行hex-dominant劃分， “Control Messages” 將給出警告。, Hex-Dominant 網(wǎng)格劃分,hex-dominant 網(wǎng)格劃分例子: 10,918 brick (39%) 6,289 tetra (23%) 907 w

12、edges (3%) 9,631 pyramids (35%), Hex-Dominant 網(wǎng)格劃分,在某些情況下，針對(duì)hex-dominant 網(wǎng)格劃分可以用 FE Modeler來(lái)確定可能的退化單元數(shù)目, 零件鄰近設(shè)置,Part Proximity 設(shè)置會(huì)影響網(wǎng)格密度的鄰近的小線(xiàn)段 對(duì)薄壁零件和特征區(qū)域很近的零件非常有用 掃掠體總是打開(kāi)Proximity 程度由總體 “Relevance” or “Curv/Proximity”設(shè)置, 網(wǎng)格劃分失效,如果進(jìn)行網(wǎng)格劃分不能生成合適形狀的單元，就將生成error信息： 在屏幕上有問(wèn)題的幾何體會(huì)顯示出來(lái)，在a named selection gr

13、oup 將生成“Problematic Geometry”。這要用戶(hù)可以看見(jiàn)模型。, 網(wǎng)格劃分失效,在 “ Tools menu Options Simulation: Meshing,” 可以設(shè)置有些默認(rèn)值 設(shè)置 “Unmeshable Areas” 為 “Show All Failed” 允許用戶(hù)改變網(wǎng)格劃分的狀態(tài)，如果有問(wèn)題幾何體，mesher會(huì)找出所有劃分失敗的問(wèn)題幾何體，而不是在找到第一個(gè)后就停止。, 網(wǎng)格劃分失效,引起網(wǎng)格失效可能原因： 在surface上的尺寸控制不協(xié)調(diào), 這樣可以導(dǎo)致畸形單元出現(xiàn)。 有問(wèn)題的CAD幾何模型，例如有小的縫隙和是卷曲的面 太嚴(yán)格的形狀檢查 (設(shè)置“A

14、ggressive”) 可以避免網(wǎng)格劃分失敗的方法: 對(duì)幾何體定義更多的合理單元尺寸控制 定義更小的尺寸控制，生成形狀規(guī)則的單元。 在CAD系統(tǒng)中，利用hidden line 刪除可見(jiàn)的縫或是不想要的體。 利用 virtual cells 連接縫和小面。 這樣的選項(xiàng)在下面介紹, 虛拓?fù)?虛拓?fù)湓试S用戶(hù)合并面，為了更好的進(jìn)行網(wǎng)格劃分 “Virtual Topology” 分支在默認(rèn)時(shí)沒(méi)有，可以在“Model” 分支中的Context Toolbar 添加 “Virtual Cell”就是用多個(gè)相鄰的面定義的面 。先選擇面，在加 “Virtual Cell” 為了進(jìn)行網(wǎng)格劃分，Virtual ce

15、lls 可以把縫的面合并到一個(gè)大的面中。小的縫可能不能執(zhí)行網(wǎng)格密度劃分，可能導(dǎo)致網(wǎng)格劃分失敗。 屬于virtual cell的原始面上的內(nèi)部線(xiàn)，不再影響網(wǎng)格劃分。所以劃分這樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能和原始幾何體會(huì)有不同。 對(duì)于其他操作（例如加載）個(gè)別的面就不在被承認(rèn)，這時(shí)用virtual cell 代替。, 虛拓?fù)?當(dāng)生成virtual cells,要先選面，再將其加入一個(gè)virtual cell: 不能首先加virtual cell ，因?yàn)镈S要檢測(cè)要合并的面，看其能否完成這個(gè)程序。 只有DS確定面能合并，新的Virtual Cell 分支才會(huì)生成。 當(dāng)加入virtual cell，其中元素就不能改變 具體可以看 “Geometry” 成灰色（不可修改） 在定義virtual cell 之前要對(duì)面進(jìn)行評(píng)估， 那么在此之后面就不能再改變 如果需要改變，應(yīng)該刪除已經(jīng)存在的分支， 選擇新的面再重新建立 有”Virtual Topology”的“Model”分支不能被復(fù)制或拷貝。, 虛拓?fù)浞独?考慮下面的例子:, 虛拓?fù)淅},注意拓?fù)涞淖兓苌伲?將斜面加入到上表面生成virtual cell B，內(nèi)部的線(xiàn)將不在被辨認(rèn)。 因?yàn)檫@樣，網(wǎng)格的位置就比原來(lái)的變的低了，拓?fù)溆辛宋⑿〉淖兓?虛拓?fù)?典型的錯(cuò)誤信息： 面法線(xiàn)明顯不同會(huì)阻止虛單元地生成 需要選取多個(gè)表面: 需要選擇相鄰表面: 不能生成包含其它