Ansys基础培训2-1-网格划分-材料输入.ppt

July 30, 1999 主要内容 本章目的是讨论单元网格属性及ANSYS中各种建立网格的方法， ANSYS中不用实体模型求解，而是用有限元模型求解。 定义单元属性 单元类型 实常数和截面特性 材料特性 网格工具MeshTool 分配单元属性 网格密度控制 生成和改变网格 网格划分方式 自由网格、映射网格，扫掠网格 网格拖拉 过渡单元 网格划分是用节点、单元填充实体模型，建立有限元模型的过程。 请记住，有限元求解时需要有限元模型，而不是实体模型。实体模型不参与有限元求解。 网格划分有三个步骤： 定义单元属性 指定网格控制 生成网格 单元属性是网格划分前必须指定的有限元模型的特性，包括： 单元类型（TYPE） 实常数（REAL） （某些单元） 截面属性（SECTYPE） （某些梁、壳单元） 材料属性（MAT） 单元类型 单元类型是一个重要选项，它决定如下单元特性： 自由度(DOF)设置。 例如，热单元类型有一个自由度： TEMP，而一个结构单元可能有六个自由度：UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ. 单元形状 – 六面体，四面体，四边形，三角形等。 维数 -- 2-D (只有X-Y 平面), 或 3-D。 假设的位移形函数 – 线性及二次函数。 ANSYS 有一个超过200多种单元供用户选择，稍后将介绍如何选取单元类型，现在请看如何定义单元类型。 单元种类 ANSYS 提供了许多不同种类的单元。经常采用的单元有： 线单元 壳 二维实体 三维实体 线单元： 梁 单元用于模拟，薄壁管，各种截面构件，角钢，细长薄壁构件（只考虑膜应力和弯曲应力）。 杆 单元用于模拟螺杆，预应力螺栓和珩架。 弹簧 单元用于模拟弹簧，螺杆或细长构件，或用等效刚度替代复杂结构。 壳单元： 用来模拟平面或曲面。如板材、飞机的蒙皮等 厚度和大小取决于实际应用，一般，壳单元用于主尺寸不小于10倍厚度的结构。 二维实体单元： 用于模拟实体的截面。 必须在整体直角坐标系 X-Y 平面内建立模型。 所有荷载作用在 X-Y 平面内，其响应（位移）也在 X-Y 平面内。 单元特性可能是下边的一种： 平面应力 平面应变 轴对称 轴对称简谐 广义平面应变 平面应力 假设Z轴方向应力等于零。 用于Z方向尺寸远小于X、Y方向尺寸的模型。 Z方向应变不等于零。 可选择不同厚度 (Z 方向)。 用于分析诸如只受面内荷载的平板，承受压力或离心力的薄板等结构。 平面应变 沿Z方向应变等于零。 用于Z方向尺寸远大于X、Y方向尺寸的模型。 Z方向应力不等于零。 用于等截面细长结构，例如梁。轧制过程，坝体 轴对称 假定三维模型及其荷载是由二维模型绕Y轴旋转 360°生成的。 对称轴必须与整体坐标Y轴重合。 不允许有负的 X 坐标。 Y 方向是轴向，X方向是径向，Z与Z- 轴同向。 轴向位移为零，轴向应力和应变非常明显。 用于压力容器，直管道，轴等。 三维实体单元： 用于几何属性，材料属性，荷载或分析要求考虑细节，而无法采用更简单的单元进行建模的结构。 也用于从三维CAD系统转化而来的几何模型，而这些几何模型转化成二维模型或壳体会花费大量的时间和精力。 单元阶次 单元阶次是指单元形函数的多项式阶次。 回顾一下形函数的概念 形函数是指给出单元内结果形态的数值函数。因为FEA的解答只是节点自由度值，需要通过形函数用节点自由度的值来描述单元内任一点的值。 形函数根据给定的单元特性给出。 每一个单元的形函数反映单元真实特性的程度，直接影响求解精度，这一点将在下边说明。 线性单元 线性单元内部位移按线性变化，因此（大多数）单元内应力是不变的。 线性单元对单元扭曲变形很敏感。 如果只想得到名义上的应力时，可以采用线性单元。 在应力梯度大的地方，应该划分大量的单元。 二次单元 二次单元内的位移是二次变化的，因此，单元内应力是线性变化的。 二次单元在描述曲线或曲面边界时比线性单元更精确。但对单元扭曲变形反映不明显。 如果想得到高精度的应力，应采用二次单元。 一般情况下，与线性单元相比，所用单元个数较少，自由度较少，结果较好。 定义单元类型: Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete [Add]添加新单元类型 选择想要的类型 (比如 SOLID92) 并按 OK [Options] 指定附加单元选项。 或使用 ET 命令： et,1,solid92 实常数和截面特性 实常数用于描述那些用单元几何形状不能完全确定的几何参数。例如： 梁单元是由连接两个节点的线定义的，这只定义了梁长度，要指明梁的横截面属性，如面积，惯性矩就要用实常数。 壳单元是由四边形和三角形来定义的，这只定义了壳的表面，要指明壳的厚度，必须用实常数。 多数三维实常数单元不