CAE培訓课件五.doc

实体模型的分网 1 单元属性 为更好地掌握网格划分，有必要先了解一下单元类型。单元类型与分析类型、形状特征、计算数据特点、精度要求和计算条件等因素有关。单元类型是否选择合理，单元特征是否定义正确，对计算结果都将产生很大影响。 经典ANSYS的结构有限元分析中，主要有以下单元类型： 平面应力单元 平面应变单元 轴对称实体单元 空间实体单元 板单元 壳单元 轴对称壳单元 杆单元 梁单元 弹簧单元 接触单元 刚体单元 按照不同的分类方法，上述单元可分为以下不同形式。 1）根据网格的维数特征，单元可以分为一维单元、二维单元和三维单元。 一维单元的网格为一条直线或曲线。如杆单元、梁单元、轴对称壳单元等都属于一维单元。 二维单元的网格是一个平面或曲面，它没有厚度方向的尺寸。如平面单元、轴对称实体单元、板单元、壳单元等。二维单元的形状通常有三角形、四边形两种。 三维单元的网格具有空间三个方向的尺寸，其形状有四面体、五面体和六面体，这类型单元包括空间实体单元、厚壳单元等。 2）根据单元插值函数完整多项式的最高阶次数的多少，单元可以分为线性单元、二次单元和三次单元。 线性单元具有线性形式的差值函数，其优点是节点数少，在精度要求不高或结果数据梯度不大的场合使用。 二次单元的差值函数是二次多项式，其优点是几何和物理离散精度都较高，单元内位移呈二次变化，应力呈线性变化，因此单元边界上的应力是连续的。但其节点数比线性单元多，模型规模大。 三次单元的差值函数是三次多项式，其离散精度更高，但由于单元节点数较多，模型规模很大，一般用于具有特殊精度要求的场合。 3）根据有限元分析的类型不同，单元可以分为位移单元和温度单元，电磁场单元及塑料单元等。 在workbench进行实体分析时主要是利用四面体单元和六面体单元。 四面体单元的边界适应能力较强，可以用于具有复杂边界曲面的不规则结构的分网。 六面体单元如图所示，多用于形状较规则的结构。 2 网格划分 2.1划分网格时一般要考虑一下原则。 1)网格数量 网格数量主要影响结果精度和计算规模。 网格数量增加，结果精度一般会随之提高。理想情况下，用户需要的网格密度是结果不再随网格的加密而改变（即，当网格细化后，结果没有什么改变）。 但应注意，当网格数量太大时数值计算的累积误差反而会降低计算精度。 网格数量增加，计算规模会随之提高，即计算时间会增加。包括单元形成时间，网格划分时间以及求解时间。 一般原则是用户需要权衡计算规模和网格数量之间的矛盾。保证精度要求的前提下，选用适当的网格。 2）网格疏密 网格疏密是指结构不同部位采用不同大小的网格。实际应力场很少有均匀分布的，存在不同程度的应力集中。为了反映应力场的局部特征和准确的计算结果，应力集中区应该采用比较密集的网格，而在非应力集中区影采用比较疏密的网格。 2.2 整体网格划分控制 基本的网格控制可以在“Mesh”分支下操作 ? 当“physics preference” 为“Mechanical”时，用户可以通过滑移块进行控制。 “Relevance” 可以设置在–100 和+100之间 默认的Relevance值是0 用户还可以在“Advanced”中进行整体网格的其他控制，如 ?“Element Size”定义了平均的单元边的长度 ?“Shape Checking”用于对单元质量的检验。对于线性分析，用“Standard”就可以。对于非线性分析和场分析，需要严格的检验选用“Aggressive”。 2.3 局部网格划分控制 1) 单元形状控制 ·右键单击“Mesh”，选择“Insert”，单击“Method”进行单元形状控制 · “Geomentry”中选择要划分的体 · “Method”中选择单元形状，其形状有四面体、六面体以及Sweep ·默认情况下Sweep网格划分，被划分成六面体单元，其他的体划分成四面体单元。 ·Sweep-meshing 可以应用在某一方向上拓扑一致的结构上。 ·在“Mesh”分支上点击右键，可以预览能够sweep的体。可以选取要sweep的体 2) 单元大小控制 ·右键单击“Mesh”，选择“Insert”，单击“Sizing”进行单元形状控制 · “Geomentry”中选择要划分的体 · “Element Size”中定义单元尺寸大小 3）映射面网格划分 ?映射面网格划分允许在面上生成结构网格 ?下面例子，对内圆柱面进行映射网格划分可以得到很一致的网格。这样对计算求解有益。 ?如果因为某些原因不能进行映射面网格划分，网格划分仍将继续 Surface可以划分四边形或是三角形网格。（不推荐使用三角形壳体单元，这