博士對(duì)Ansys網(wǎng)格劃分心得體會(huì)

1、博士對(duì)Ansys網(wǎng)格劃分心得體會(huì)映射網(wǎng)格劃分一直困擾著大家，我即將博士畢業(yè)，現(xiàn)把鄙人使用ansys的一些經(jīng)驗(yàn)體會(huì)寫給大家，希望可以幫到你們。2013-3-27寫于課題組4171.對(duì)于面來(lái)說(shuō)，使用映射網(wǎng)格劃分需要滿足以下幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一些條件：*面必須有三條或四邊線的邊界組成*一般來(lái)說(shuō)，對(duì)邊的應(yīng)劃分成相等的個(gè)數(shù)ansys執(zhí)行映射網(wǎng)格劃分的條件是：對(duì)于面，必須是三角形或四邊形，對(duì)于體，必須是四面體、五面體或六面體，這是眾所周知的，但往往忽略了另一個(gè)條件：劃分?jǐn)?shù)的匹配問(wèn)題，對(duì)于四邊形而言必須滿足對(duì)邊劃分?jǐn)?shù)相等的條件，對(duì)于三角形，在后面作專門介紹。其實(shí)ansys不僅可以對(duì)三角形和四邊形執(zhí)行映射網(wǎng)格劃分

2、，對(duì)任意多邊形原則上（劃分?jǐn)?shù)匹配）都可以執(zhí)行影射網(wǎng)格劃分，這些方法包括：面的切割、線的合并等，這些方法也可以用在體的映射網(wǎng)格劃分上。我今天要介紹的是另一種方法（可能在論壇上已經(jīng)有類似的介紹，但我還沒(méi)有看到，如果有，就算重溫吧）也即amap命令（基于面的角點(diǎn)的映射網(wǎng)格劃分）的使用，它需要指定要?jiǎng)澐值拿娴木幪?hào)，以及以任意順序指定該面上的任意4個(gè)角點(diǎn)（注意：任意四個(gè)角點(diǎn)是有前提的，即劃分?jǐn)?shù)的匹配，為了不再羅嗦，以后不在重復(fù)強(qiáng)調(diào)這個(gè)問(wèn)題）。看一個(gè)簡(jiǎn)單的例子（如圖1，尺寸見(jiàn)坐標(biāo)），這個(gè)圖形由3個(gè)面組成其中A2和A3滿足映射網(wǎng)格劃分的條件，A1看起來(lái)是個(gè)矩形但其實(shí)由5條邊組成，要實(shí)現(xiàn)A1的影射網(wǎng)格劃分，你

3、可以用工作平面將其沿著L6切開(kāi)，但這樣就會(huì)多出一條線，某些情況是不希望有多余元素生成的，比如把圖1看成是一塊樓板，線就是梁，如果切割后就多出了一條線，對(duì)以后定義梁造成不便。這個(gè)問(wèn)題不能用lcomb命令將線2和線4合并（自己可以試一下），另一個(gè)方法就是用amap,l,4,7,8,6。理論上amap命令可以用于任何多邊形，但往往理論是實(shí)際是有差距的，還是剛才那個(gè)例子，如果你將線的劃分尺寸定義為1（lesize,all,1）,則線10的劃分?jǐn)?shù)為1,線2和線4各為1,然后你再用同樣的命令amap丄4,7,8,6,看看有什么結(jié)果劃分?jǐn)?shù)不匹配，不能進(jìn)行映射網(wǎng)格劃分。相關(guān)命令流如下：/PREP7k,1kge

4、n,3,1,2,1,1a,1,2,4,3a,3,4,6,5et,1,42wprota,90wpoffs,0.5asbw,1,deleamap,2,3,4,5,6aclear,alllesize,all,1amap,2,3,4,5,6以上命令流所建模型的編號(hào)跟圖1有些不同。從這個(gè)簡(jiǎn)單的例子大家應(yīng)該能夠體會(huì)到劃分?jǐn)?shù)匹配的重要性了，實(shí)際工程中的圖形遠(yuǎn)比這個(gè)復(fù)雜得多，要想完全滿足劃分?jǐn)?shù)匹配的條件是很不容易的，甚至可以說(shuō)幾乎不可能，除非全部分割成4邊或3邊形，但這樣會(huì)產(chǎn)生很多小面影響網(wǎng)格劃分的質(zhì)量，這在建筑結(jié)構(gòu)中是很常見(jiàn)的，我做過(guò)幾個(gè)實(shí)際工程，深有體會(huì)。因此amap命令的使用也有局限性，在實(shí)際工程中可以

5、綜合使用多種方法以達(dá)到最優(yōu)化。二、映射網(wǎng)格劃分如何用程序?qū)崿F(xiàn)面僅介紹平面四邊形（直邊）映射網(wǎng)格劃分實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)過(guò)程，其他僅給出思路。2.521.510.50-0.511-0.500.511.522.5圖312345610.50-0.5-1oeeee-12ii+1NN+1123456圖4123456From,www.SimW首先將某對(duì)邊線按劃分?jǐn)?shù)N,比例因子R離散為N+1個(gè)點(diǎn)，如圖2。如果第1個(gè)點(diǎn)的x坐標(biāo)為XI，第N+1個(gè)點(diǎn)的x坐標(biāo)為XN+1,則第i個(gè)點(diǎn)的X坐標(biāo)為:Xi=X1+(XN+1-X1)*(RA(i-1)-1)/(RAN-1)(R主1)Xi=X1+(XN+1-X1)*(i-1)/N(R=1

6、)Y、Z坐標(biāo)以此類推，這是遞增和遞減的情況，由中心向外遞增和遞減的情況可以自己推導(dǎo)。離散后的情況如圖3，并連接各離散點(diǎn)，得到N+1條線，然后根據(jù)這N+1條線的劃分?jǐn)?shù)M及比例因子S在這個(gè)方向進(jìn)行離散，結(jié)果如圖4。在離散的過(guò)程中順便給節(jié)點(diǎn)編上號(hào)并賦其坐標(biāo)值，節(jié)點(diǎn)編號(hào)的原則一般為從左到右，從下往上遞增（編號(hào)方式與ansys不同）。然后給單元編號(hào)賦值（節(jié)點(diǎn)、材料等），也是按從左到右，從下往上編號(hào)遞增。如第5個(gè)單元的節(jié)點(diǎn)編號(hào)為7，8，11，10（一般按順時(shí)針或逆時(shí)針的順序賦節(jié)點(diǎn)編號(hào)），單元的節(jié)點(diǎn)編號(hào)是有規(guī)律的可以通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)。這樣就完成了一個(gè)面的四節(jié)點(diǎn)映射網(wǎng)格劃分，然后再按同樣的步驟劃第2、3個(gè)面，不過(guò)

7、要進(jìn)行節(jié)點(diǎn)重合的檢查。對(duì)于三角形單元，可以先劃分成四邊形單元，然后按單元數(shù)循環(huán)，將每個(gè)四邊形單元?jiǎng)澐殖蓛蓚€(gè)三角形單元。舉例如下：Fori=1:1:enNn=elem.nodei;Elem.nodetri2*i-1=Nn(1)Nn(2)Nn(3);Elem.nodetri2*i=Nn(3)Nn(4)Nn(1);End以上是MATLAB語(yǔ)言，進(jìn)行以上操作以后就可以得到2en個(gè)三角形單元，單元的節(jié)點(diǎn)編號(hào)存放在Elem.nodetri中。對(duì)于8節(jié)點(diǎn)等二次單元可以在四節(jié)點(diǎn)單元的基礎(chǔ)上，在各單元邊中分別產(chǎn)生一個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)即兩個(gè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的平均值。如果組成平面的邊有圓弧則按柱坐標(biāo)離散，然后再轉(zhuǎn)換成直角坐標(biāo)

8、，但要考慮圓弧所在象限的問(wèn)題。如果是其他曲線則須給出曲線方程如果是三角形，可以先將其分割成3個(gè)四邊形，然后按上訴方法離散。分割的方式與劃分?jǐn)?shù)的設(shè)置有關(guān)（如圖5）。從圖5可以看出三角形映射網(wǎng)格劃分需要滿足的劃分?jǐn)?shù)匹配條件：1）、有兩條邊的劃分?jǐn)?shù)相等；2）、第三條邊的劃分?jǐn)?shù)必須為偶數(shù)；3）、第三條邊的劃分?jǐn)?shù)必須小于另外兩條邊的劃分?jǐn)?shù)的2倍-2。在ansys里還有其他條件，比如圖6的劃分?jǐn)?shù)在ansys里是不能進(jìn)行映射網(wǎng)格劃分的，但實(shí)際上它是可以的。對(duì)于曲面的情況，其做法是先做等參變換將其變換為平面，然后對(duì)變換后的平面劃分網(wǎng)格，在變回原坐標(biāo)系。體的情況類似，只是多了一次離散。三、用MATLAB做有限元軟件開(kāi)發(fā)MATLAB是目前主流的數(shù)值計(jì)算軟件，有強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算、數(shù)值積分微分、解線性方程組的能力