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Ansys划分网格  第二章 划分网格学习要点分配单元属性网格划分的控制有限元网格模型生成编号控制本章小结 2.1 有限元网格概论生成节点和单元的网格划分过程包括以下3个步骤：①              定义单元属性②              定义网格生成控制（非必须），ANSYS程序提供了大量的网格生成控制，用户可按需要选择③              生成网格2.2设定单元属性在生成节点和单元网格之前，必须定义合适的单元属性，包括如下几项：①              单元类型（例如BEAM3,SHELL61等）②              实常数（例如厚度和横截面积）③              材料性质（例如杨氏弹性模量、热传导系数等）④              单元坐标系⑤              截面号（只对BEAM44,BEAM188,BEAM189单元有效）注意：对于梁结构网格的划分，用户有时候需要指定方向关键点2.2.1生成单元属性表为了定义单元属性，首先必须建立一些单元属性表典型的包括单元类型、实常数、材料性质利用LACAL、CLOCAL等命令可以创建坐标系表。

这个表用来给单元分配单元坐标系注意：并非所有的单元类型都可用这种方式来分配单元坐标系对于用BEAM44、BEAM188、BEAM189单元划分的梁网格，可利用命令SECTYPE和SECDATA创建截面号表格注意：方向关键点是线的属性而不是单元属性，用户不能创建方向关键点表格用户可以用 命令ETLIST来显示单元类型，用 命令RLIST来显示实常数，用命令MPLIST来显示材料属性另外，用户还可以用命令CSLIST来显示坐标系，用命令SLIST来显示截面号2.2.2在划分网格之前分配单元属性一旦建立了单元属性表，用过指向表中合适的条目即可对模型的不同部分分配单元属性指针就是参考号码集，包括材料号（MAT）、实常数号（TEAL）、单元类型号（TYPE）、坐标系号（ESYS），以及使用BEAM188和BEAM189单元时的截面号（SECNUM）可以直接给所选的实体模型图元分配单元属性，或者定义默认的属性在生成单元的网格划分中使用注意：如前面所提到的，在给梁划分网格时，给线分配的方面关键点是线的属性而不是单元属性，所以必须是直接分配给所选线，而不能定义默认的方向关键点以备后面划分网格时直接使用。

1 直接给实体模型图元分配单元属性给实体模型分配单元属性时，允许对模型的每个区域预置单元属性，从而避免在网格划分过程中重置单元属性清除实体模型的节点和单元不会删除直接分配给图元的属性利用下列命令和对应的GUI路径可以直接给实体模型分配单元属性2 分配默认属性用户可以通过指向属性表的不同条目来分配默认的属性，在开始划分网格时，ANSYS程序会自动将默认属性分配给模型直接分配给模型的单元属性将取代上述默认属性，而且，当清除实体模型图元的节点和单元时，其默认的单元属性也将被删除3自动选择维数正确的单元类型有些情况下，ANSYS程序能对网格划分或拖拉操作选择正确的单元类型，当选择明显正确时，用户不必认为转换单元类型特殊的，当未将单元类型（xATT）直接分配给实体模型时，或者默认的单元属性（TYPE）对于要执行的操作维数不对时，而且已定义的单元属性表中只有已个维数正确的单元，ANSYS程序会自动利用该种单元类型执行这个操作受此影响的网格划分和拖拉操作命令有：KMESH、LMESH、AMESH、VMESH等4 在节点处定义不同的厚度用户可以利用下列方式对壳单元在节点处定义不同的厚度（RTHICK）。

壳单元可以模拟复杂的厚度分布以SHELL63为例，允许给每个单元的4个角点指定不同的厚度，单元内部的厚度假定是在四个角点厚度之间光滑变化给一群单元指定复杂的厚度变化是有一定难度的，特别是没一个单元都需要单独指定其角点厚度的时候，在这种情况下，利用命令RTHICK能大大简化模型定义2.3 网格划分的控制网格划分控制能建立用在实体模型划分网格时的因素，例如单元形状、中间节点位置、单元大小等此步骤时整个分析种最重要的步骤之一，因为此阶段得到的有限员网格将对分析的准确性和经济性起决定作用2.3.1 ANSYS网格划分工具（MESH TOOL）ANSYS网格划分工具提供了最常用的网格划分控制和网格划分操作的便捷途径其功能主要包括：①              控制SMARTSIZING水平②              设置单元尺寸控制③              指定单元形状④              指定网格划分类型（自由或映射）⑤              对实体模型图元划分网格⑥              细化网格2.3.2单元形状ANSYS程序允许在同一个划分区域出现多种单元形状，例如同一区域的面单元可以是四边形也可以是三角形，但建议尽量不要在同一个模型中混用六面体或四面体单元。

下面简单介绍一下单元形状的退化如图2－4所示，用户在划分网格时，应该尽量避免使用退化单元如果正在使用MSHAPE命令，维数（2D或3D）的值表明待划分的网格模型的维数，KEY值（0或1）表示划分网格的形状：有些情况下，MSHAPE命令及合适的网格划分命令（AMESH、YMESH或相应的GUI路径）确定例如……2.3.3选择网格划分类型除了指定单元形状外，还需要指定对模型进行网格划分的类型（自由划分或映射划分）单元形状（MSHAPE）和网格划分类型（MSHKEY）的设置共同影响网格的生成，表2－1列出了ANSYS程序支持的单元形状和网格划分类型表2－1 ANSYS支持的单元形状和网格划分类型单元形状自由划分映射划分既可以映射有可以自由四边形YESYESYES三角形YESYESYES六面体NOYESNO四面体YESNONO2.3.4控制单元边中点的位置当使用二次单元划分网格时，可以控制中间节点的位置有以下两种选择：①              边界区域单元在中间节点沿着边界线或面的弯曲方向，这是默认设置②              设置所有单元的中间节点且单元边是直的，此选项允许沿曲线进行粗糙的网格划分，但是模型的弯曲并不与之相配。

可用如下方法控制中间节点的位置：命令：MSHMIDGUI：MAIN>PREPROCESSOR>MESHING>MESHER OPTS2.3.5划分自由网格时的单元尺寸控制（SmartSizing）默认的，DESIZE命令方法控制单元大小在自由网格划分中的使用，但一般推荐使用SmartSizing，为打开SmartSizing，只要在SMARTSIZE命令中指定单元大小即可ANSYS中有两种SmartSizing控制：基本控制和高级控制1基本控制利用基本控制，可以简单指定网格划分的粗细程度，从1（细网格）到10（粗网格），程序会自动设置一系列独立的控制值用来生成想要的网格大小，方法如下：命令：SMRTSIZE，SIZLVLGUI：Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool     Main Menu>Preprocessor>Meshing>Size Cntrls>SmartSize>Basic2高级控制ANSYS还允许用户使用高级方法专门设置人工控制网格质量，方法如下：命令：SMRTSIZE和ESIZE2.3.6映射网格划分中单元的默认尺寸DESIZE命令常用来控制映射网格划分的单元尺寸，同时也用在自由网格划分的默认设置，但是，对于自由网格划分，建议使用SmartSizing(SMRTSIZE)。

对于较大的模型，通过DESIZE命令查看默认的网格尺寸是明智的，可通过显示线的分割来观察将要划分的网格情况查看网格划分的步骤如下①              建立实体模型②              选择单元类型③              选择容许的单元形状（MSHAPE）④              选择网格划分类型（自由或映射）(MSHKEY)⑤              输入LESIZE，ALL（通过DESIZE规定调整线的分割数）⑥              显示线（LPLOT）如果觉得网格太粗糙，可用通过改变单元尺寸或者线上的单元分数来加密网格，方法如下选择GUI路径Main Menu>Preprocessor>Meshing>Size Cntrls>ManualSize>Layers>Picked Lines将弹出“Elements Size on Picked Lines”菜单，单击屏幕上的相应线段，单击OK按钮，将弹出“Elements Size in Picked Lines”对话框，如图2－8所示在“SIZE Element edge length”后面输入具体数值（他表示单元尺寸），或者是在“NDIV No of element division”后面输入正整数（它表示所选择的线段上的单元份数），然后单击OK按钮，即可重新划分网格。

2.3.7局部网格划分控制在许多情况下，对结构的物理性质来说，用默认单元尺寸生成的网格不合适，例如有应力集中或者奇异的模型在这个情况下，需要将网格局部细化，有如下3种方法：1通过表面的边界的单元尺寸控制总体的单元尺寸，或者控制每条线划分的单元数命令：ESIZE2控制关键点附件的单元尺寸：命令：KESIZE3控制给定线上的单元数：命令：LESIZE以上叙述的所有定义尺寸的方法都可以一起使用，但应遵循一定的优先级别，具体说明如下：l         用DESIZE定义单元尺寸时，对任何给定线，沿线定义的单元尺寸优先级是：用LESIZE指定的为最高级，KESIZE次之，ESIZE再次之，DESIZE最低级l         用SMRTSIZE定义单元尺寸时，优先级是：LESIZE为最高级，KESIZE次之，AMRTSIZE为最低级2.3.8内部网格划分控制前面关于网格尺寸的讨论集中在实体模型边界的外部单元尺寸的定义（LESIZE、ESIZE等），然而，也可以在面的内部（即非边界处）没有可以引导网格划分的尺寸线处控制网格划分，方法如下：命令：MOPT1控制网格的扩展MOPT命令种的Lab=EXPND选项可以用来引导在一个面的边界处将网格划分得较细，而内部则较粗，如图2－10所示。

图2－10中，左边网格是由ESIZE命令（GUI路径：Main Menu>Preprocessor>Meshing>Size Cntrls>Global>Size）对面进行设定生成得，右边网格是利用MOPT命令得扩展功能（Lab=EXPND）生成的，其区别显而易见2控制网格的过渡如图2－10（b）种的网格还可以进一步改善，MOPT命令中的Lab=TRANS项可以用来控制网格从细到粗的过渡，如图2－11所示3控制ANSYS的网格划分器可用MOPT命令控制表面网格划分器（三角形和四边形）和 四面体网格划分器，使ANSYS执行网格划分操作（AMESH、VMESH）命令：MOPTGUI：Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesher Opts弹出Mesher Options对话框，如图2－12所示在该对话框，AMESH后面的。