--机械零件有限元分析--5--第四讲--网格划....ppt

单击此处编辑母版标题样式,-,*,-,第四讲、网格划分,几何模型不参与有限元分析，所有施加在有限元边界上的载荷或约束，必须最终传递到,有限元模型,上（节点和单元）进行求解。,有限元模型,-,节点，单元,-,可通过对几何模型进行,网格划分,来实现,1,一、网格划分的前提,定义单元属性：,类型,实常数,材料,2,1,、单元类型,不同的问题需要不同特性的单元，单元选择不当影响计算和精度；,Ansys,中的每个单元有唯一编号。并按类型进行分类。,Ansys,中有,200,多种单元类型，如常用的单元类型有：,杆、梁、管、,2D,实体、,3D,实体、壳,定义单元类型的操作：,PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete,3,2,、,实常数,实常数是单元的一些辅助特性，如用面表示的实体单元,SOLID82,，要设单元厚度（深度）的实常数；,SHELL,单元的厚度特性；,BEAM,单元的横截面特性等,定义实常数操作：,PreprocessorReal ConstantsAdd/Edit/Delete,4,如：,BEAM3,单元的实常数,Ansys,中计算截面积与惯性矩的工具：,PreprocessorSections-*,Preview,按钮将显示图形的几何形状和主要参数的计算值,5,如：,Preprocessor Sections Beam Common Sections,截面上划分有限元网格，,Apply,后生效,6,3,、,材料参数,定义材料参数的操作：,PreprocessorMaterial PropsMaterial Models,注意,Add Temperature,（不同温度时的材料属性）和,Graph,按钮,7,例如：定义非线性材料,StructuralNonlinearInelastic-Rate Independent-Isotropic Hardening Plasticity-,Mises,Plasticity-,Multilinear,8,二、网格划分控制,网格划分工具栏,PreprocessorMeshingMesh Tool,给图元定义单元属性,单元尺寸控制,.,同一实体不同的网格划分,Smartsize,分网控制,单元形状控制,.,分网器选择,网格划分优化,执行网格划分,9,1,、设置单元属性（,Element Attributes,栏）,设置单元类型、材料属性、实常数、坐标系及单元截面（不同的选项和情况会有不同的设置，如只有定义了,BEAM,单元和,SHELL,单元才有单元截面选项）,10,2,、,Smartsize,网格划分控制,Smartsize,是,ANSYS,提供的强大的自动分网工具，它有自己的内部计算机制，使用,Smartsize,在很多情况下更有利于在网格生成过程中生成形状合理的单元。,在自由分网时，建议使用,Smartsize,控制网格的大小。,11,用,Smartsize,的分网水平值（大小从,1,到,10,）来控制网格划分大小。,12,Smartsize,的高级控制,Smartsize,的高级控制给用户提供人工控制网格质量的可能，如用户可以改变诸如小孔和小角度处的粗化选项。,PreprocessorMeshingSize,Cntrls,Smartsize,Adv Opts,弹出,Advanced,SmartSize,Settings,对话框如下图：,13,14,【FAC】,：用于计算默认网格尺寸的,比例因子（与,Smartsize,下的滑动条对应）,。当没有使用类似于,ESIZE,的命令对对象划分网格作出特殊指定时，该值的设置直接影响到单元的大小。取值范围为,0.2,5.0,。下图显示了此参数的设置效果。,15,FAC,0.2,FAC,5,FAC,参数的控制效果,16,【EXPND】,：分网胀缩因子。决定了面内部单元尺寸与边缘处的单元尺寸的比例关系。取值范围为,0.5,4,。下图显示了此参数的设置效果,17,EXPND,2,EXPND,0.5,EXPND,2,EXPND,参数的控制效果,18,TRANS-,膨胀速度因子，从边界向内部，膨胀的速度有多快，最好于,14,间,TRANS=1,TRANS=4,其他参数为默认值,，,未见差别！,19,【ANGL】,：对于低阶单元，该值设置了每单元边界中允许的最大跨越角度。,ANSYS,默认为,22.5,（,Smartsize,的水平值为,6,时）。,【,ANGH,】,：对于高阶单元，该值设置了每单元边界中允许的最大跨越角度。,ANSYS,默认为,30,（,Smartsize,的水平值为,6,时）。,20,FAC=3,ANGL=10,ANGH=10,FAC=3,ANGL=30,ANGH=30,小孔,21,SMHLC,小孔粗化键,ON-,抑制可能导致非常小的单元边界的单元细化。,SMANC,小角度粗化键,ON-(default for all levels),抑制面中非常接近的小角度单元细化,22,注意：一旦拖动了Smartsize,的滑块后，高级控制对话框中的值就恢复为默认值，所以高级对话框中修改了参数后应该马上进行网格划分！,23,3,、单元尺寸控制,在,【Size Controls】,选项组里，提供了对于,【Global】,、,【Layer】,、,【Areas】,、,【Lines】,或,【,Keypoint,】,进行单元尺寸设置和网格清除的功能。,24,4,、单元形状控制,在,Mesh,下拉列表框中可以选择网格划分的对像类型，如,Volumes,、,Areas,、,Lines,或,Keypoint,。,当在下拉列表中选择,Areas,时，,Shape,选项组的内容将变为,Tri,（三角形）和,Quad,（四边形），可以控制用三角形还是四边形单元对面进行划分,；,当在下拉列表中选择,Volumes,时，,Shape,选项组的内容将变为,Hex,（六面体）和,Tet,（四面体），可以控制用六面体还是四面体单元对体进行划分。,（与所选的单元类型有关）,25,5,、网格划分器选择,Free,或,Mapped,映射网格划分时要求边的边界由,3,或,4,条线组成。如果边数大于,4,时，可通过线的联结满足映射要求：,PreprocessorMeshingConcatenateLine,如果用,pick Corner,方式可以不限边数，指定,4,个映射对应点（,1,对,2,，,3,对,4,），其他段自适应。,体的映射网格划分要注意：体模型应为六面体、楔形体或棱柱体（,5,个面）、四面体,.,26,6,、网格划分优化,27,三、实体模型网格划分,1,、,接受,/,拒绝网格划分功能提示的设置,PreprocessorMeshing,Mesher,Opts,2,、关键点网格划分,对于质量单元如,Mass21,，可用于对关键点进行网格划分。,PreprocessorMeshingMesh,Keypoints,选点；,OK,。,（也可用,KMESH,命令：,KMESH,，,1,，,10-,对关键点,1,到,10,进行网格划分）,注意：当,Mesh Tool,面板打开时,Mesh,菜单上看不到,Keypoints,和,Lines,！,28,3,、,线网格划分,可用,LINK,单元也可用,BEAM,单元,LINK,单元较简单，直接,PreprocessorMeshingMeshLines,即可（尺寸设置入前），,BEAM,单元除以上操作外还要：定义梁截面；控制截面网格划分：,梁的截面信息有梁的实常数信息和形状尺寸,PreprocessorSections-*,在定义截面尺寸时同时进行网格粗细的调节，看网格的情况用,Meshview,按钮。,29,4,、面网格划分,PLANE,和,SHELL,单元可以对面进行网格划分，操作方法同前,5,、体网格划分,PreprocessorMeshingMeshVolumesfree,（无论单元类型是什么，,free,方式自动化分为四面体网格）,（如果用,meshtool,，四面体单元只能,free,，六面体单元只能,Map,和,sweep,）,30,体网格的扫描网格划分法,先指定体积网格划分的属性,PreprocessorMeshingMesh AttributesPicked Volumes,再设置扫描属性（是否自动选面，扫描线上分多少格，和变化率）：,PreprocessorMeshingMeshVolume Sweep,Sweep,Opts,对原面进行预网格划分设置（设置原面上的网格尺度）：,PreprocessorMeshingSizeCntrls,ManualSize,LayersPicked Lines,扫描生成网格：,PreprocessorMeshingMeshVolume Sweep,Sweep,（也可用,VSWEEP,命令，,也可用,meshtool,直接做,）,31,6,、网格的修改,用新的单元尺寸重新定义划分网格,1,、用“接受与拒绝”（,accept/reject,）提示对话框放弃生成的网格，然后重新划分,2,、清除网格，重新定义网格控制并重新划分网格,细化局部网格,用网格工具面板中的,Refine at,，设置细化水平（,1-5,），细化深度（细化的单元层数），细化要求。,32,对某一节点进行细化,对单元周围进行细化,33,对关键点周围进行细化,对线周围进行细化,34,四、网格检查,不好的单元形状会使分析结果不准。,设置形状检查项目：,PreprocessorChecking,Ctrls,Toggle Checks,Aspect Ratio Tests,纵横比检查,Shear/Twist,Angl,Deviation Tests -SHELL28,拐角处偏角检查,Paralled,Side Tests,平行度偏差检查,Maximum Angle Tests,最大扭角检查,Jacobian,Ratio Tests -,Jacobian,比率检查,Warp Tests-,扭曲因子检查,35,形状检查控制对话框：（设置与检查网格质量）,PreprocessorChecking,Ctrls,Shape Checking,可用来关闭所有检查项目（,Level of Shape Checking,设为,Off,；,Save Change,设为,Yes,）,用来设置形状限制参数（,Level of Shape Checking,设为,On,；,Save Change,设为,Yes,）,用来显示当前参数（,Level of Shape Checking,设为,Status,；,Save Change,设为,No,）,同时也用来查看网格质量（,Level of Shape Checking,设为,Summary,；,Save Change,设为,No,）,36,五、自适应网格,ANSYS,提供的近似技术，可以自动估计特定分析类型中,（如热分析，但结构的应力应变分析中无此项目！）,因为网格划分带来的误差，通过这种误差估计，程序可以确定网格是否足够细。如果不够，程序可以自动细化网格以减少误差（然后通过求解过程使误差低于用户指定的数值或直到用户指定的最大求解次数）。,-,这一过程叫自适应网格划分。,37,自适应网格划分,命令,SolutionSolveAdaptive Mesh,（,注意：在自适应网格划分前需要关闭,Smartsize,自动网格划分功能：,PreprocessorMeshingSize,Cntrls,Smartsize,Basic,；需要将约束与载荷等边界条件设好,）,38,