workbench網格劃分.ppt

1、網格劃分,網格劃分,網格的節(jié)點和單元參與有限元求解 對實體模型進行網格劃分，結果網格在矩陣方程中求解。 在求解開始，自動生成默認的網格。 用戶可以預覽網格，檢查是否滿足要求。,Model shown is from a sample Inventor assembly., 網格劃分,用戶需要權衡計算成本和網格劃分份數之間的矛盾。 細密的網格可以使結果更精確，但是會增加CPU計算時間和需要更大的存儲空間。 在理想情況下，用戶需要的網格密度是結果不再隨網格的加密而改變的密度（例如，當網格細化后解沒有什么改變）。 收斂控制（稍后討論）可以達到這樣的目的 但是，細化網格不能彌補不準確的假設和輸入引起的

2、錯誤。, 整體網格劃分控制,基本的網格控制可以在“Mesh” 分支下操作 當“Global Controls” 為“Basic” (默認)時,用戶可以通過滑移塊進行控制 。 “Relevance” 可以設置在 100 和 +100之間 網格劃分傾向于高速度（-100）和高精度（+100） 默認的 Relevance值是0，但可以通過“Tools Control Panel Meshing: Relevance”改變值。, 整體網格劃分控制,用戶可以變?yōu)?“Advanced” 整體網格控制 向用戶提供了五種控制選項: “Element Size” 定義了平均的單元邊的長度 一種方法是通過“edg

3、e”選擇器選取具有代表性的邊（像筋板的厚度）進行控制。 “Curv/Proximity” 使DS可以定義單元之間的有更加相近的曲率 并且更加接近。 設定滑塊從100 到 +100 ，如果單元尺寸靠近左邊的“Default”， “Curv/Proximity” 的作用和“Relevance” 相同。 線的“Proximity”僅僅對可掃掠體有效或者是加入“Part Proximity”分支后 “Shape Checking” 用于對單元質量的檢驗。 對于線性分析，用 “Standard” 就可以。對于非線性分析和場分析，需要嚴格的檢驗(“Aggressive”)。,向用戶提供了五種控制選項(續(xù))

4、: “Solid Element Order”允許用戶建立 低階和 (default) 實體單元之間的連接。 單元默認是高階 不允許在結構分析時使用低階四面體單元因為它會導致常應變（剛化）。在使用“Hex-Dominant meshing ”時不能使用低階實體單元進行結構和熱分析因為不支持金字塔形單元。 不支持形狀優(yōu)化分析 “Initial Size Seed” 控制網格基準,Part-Based Mesh Seeding Nodes: 52,484 Elements: 19,816 (Mesh seeding is based on parts, so less uniform betwee

5、n parts),Assembly-Based Mesh Seeding Nodes: 13,001 Elements: 5,666 (Mesh seeding is more uniform between parts), 整體網格劃分控制,實體網格形狀,“Method”選項可以提供選擇實體劃分的方法： “Auto Sweep if Possible”:采用六面體單元或者楔形單元對實體進行掃略； “All Tetrahedrons”:對所有實體采用四面體單元劃分； “Hex Dominant”:主要采用六面體單元劃分，但是包含少量的金字塔單元和四面體單元（ 僅對ANSYS Structura

6、l licenses或者更高有效）；,掃略劃分： 可以掃略的實體劃分后具有的是六面體單元（也可能包含楔形單元），其他實體采用四面體單元劃分； 掃略劃分要求實體在某一方向上具有相同的拓撲結構； 在“Mesh” 分支上點擊右鍵選擇“show sweepable bodies”可以看到能夠采用掃略劃分的體，此時該體被選中；,實體網格形狀, 局部網格控制,Part Relevance 允許控制部件網格 “Part Relevance” 和 “Basic” 整體控制類似,但它僅針對所選部件 可用滑塊設置“Relevance” (-100 to +100),“Sizing”允許設置局部單元大小 可以設置單

7、元平均大小, 作用大小, 或每邊的單元數目 “Element Size” 設置單元平均邊長 “Number of Divisions” 設定邊上的單元數目 “Sphere of Influence” 設定控制單元平均大小的范圍 Sizing 設定局部網格密度。 可選選項見上, 局部網格控制,采用紅色顯示的作用范圍（“Sphere of Influence” ）如圖所示，在這個區(qū)域內的單元將采用給定的平均尺寸。,球體的中心坐標采用的是局部坐標系； 所有包含在球域內的實體單元網格尺寸按給定尺寸劃分；, 局部網格控制, 局部網格控制,“Contact Sizing”允許在接觸面上產生大小一致的單元

8、接觸面定義了零件間的相互作用，在接觸面上采用相同的網格密度對分析有利 在接觸區(qū)域可以設定“Element Size”或or “Relevance”, 局部網格控制,可以對已經劃分的網格進行單元細化 盡管用戶很清楚，先進行整體和局部網格控制，然 后對被選的邊、面進行網格細化。 推薦使用“1“級別細化。這使單元邊界劃分為初始單元邊界的一半。 在生成粗網格后，網格細化的得到更加密的網格的簡易方法。,如圖所示，左邊的進行了1級別的細化，然而右邊仍保持原來的默認網格。 注意，如果原有的網格不是一致的，細化后的網格也不是一致的，細化后的網格是原來的一半。, 局部網格控制,下面討論使用尺寸控制和細化控制的區(qū)

9、別 尺寸控制在劃分前先給出網格單元的平均單元長度。通常來說，在定義的幾何體上可以產生一致的網格，網格過渡平滑。 細化是打破原來的網格劃分。如有原來的網格不是一致的，細化后的網格也不是一致的。盡管對單元的過渡進行平滑處理，但是細化仍導致不平滑的過渡。 在同一個表面進行尺寸和細化定義。在網格初始劃分時，首先應有尺寸控制，然后在進行第二步的細化。, 映射面網格劃分,映射面網格劃分允許在面上生成結構網格： 下面例子，對內圓柱面進行映射網格劃分可以得到很 一致的網格。這樣對計算求解有益。 如果因為某些原因不能進行映射面網格劃分，網格劃分仍將繼續(xù)，這時將在Outline Tree 上出現標志：, 映射面網

10、格劃分,對surface可以進行四邊形和三角形映射網格劃分。 Surface可以劃分四邊形或是三角形網格。（不推薦使用三角形殼體單元，這樣會影響結果精度）,. . . 面匹配網格劃分,對稱面上網格一致有利于典型的旋轉機械的旋轉對稱分析 因為旋轉對稱所使用的約束方程其連接的截面上節(jié)點的位置除偏移外必須一致（見下）,. . .面匹配網格劃分,步驟: 在“Mesh branch”中插入 “Match Face Meshing”控制 確定對稱邊界的表面 確定坐標系 (Z 軸為旋轉軸), Hex-Dominant 網格劃分,Advanced Meshing Module 高級網格劃分模塊介紹: hex-

11、dominant網格算法先生成一個平面網格，經過向內拖拉形成塊/錐。再在內部添加錐形四面體單元。這種外面上六面體單元，里面是四面體單元的計算結果很好。 注意，在“Element Shape” 分支只有相應的licenses（ ANSYS Structural license以上）才能使用Advanced Meshing Module. 如果體不能進行hex-dominant劃分， “Control Messages” 將給出警告。, Hex-Dominant 網格劃分,hex-dominant 網格劃分例子: 10,918 brick (39%) 6,289 tetra (23%) 907 w

12、edges (3%) 9,631 pyramids (35%), Hex-Dominant 網格劃分,在某些情況下，針對hex-dominant 網格劃分可以用 FE Modeler來確定可能的退化單元數目, 零件鄰近設置,Part Proximity 設置會影響網格密度的鄰近的小線段 對薄壁零件和特征區(qū)域很近的零件非常有用 掃掠體總是打開Proximity 程度由總體 “Relevance” or “Curv/Proximity”設置, 網格劃分失效,如果進行網格劃分不能生成合適形狀的單元，就將生成error信息： 在屏幕上有問題的幾何體會顯示出來，在a named selection gr

13、oup 將生成“Problematic Geometry”。這要用戶可以看見模型。, 網格劃分失效,在 “ Tools menu Options Simulation: Meshing,” 可以設置有些默認值 設置 “Unmeshable Areas” 為 “Show All Failed” 允許用戶改變網格劃分的狀態(tài)，如果有問題幾何體，mesher會找出所有劃分失敗的問題幾何體，而不是在找到第一個后就停止。, 網格劃分失效,引起網格失效可能原因： 在surface上的尺寸控制不協(xié)調, 這樣可以導致畸形單元出現。 有問題的CAD幾何模型，例如有小的縫隙和是卷曲的面 太嚴格的形狀檢查 (設置“A

14、ggressive”) 可以避免網格劃分失敗的方法: 對幾何體定義更多的合理單元尺寸控制 定義更小的尺寸控制，生成形狀規(guī)則的單元。 在CAD系統(tǒng)中，利用hidden line 刪除可見的縫或是不想要的體。 利用 virtual cells 連接縫和小面。 這樣的選項在下面介紹, 虛拓撲,虛拓撲允許用戶合并面，為了更好的進行網格劃分 “Virtual Topology” 分支在默認時沒有，可以在“Model” 分支中的Context Toolbar 添加 “Virtual Cell”就是用多個相鄰的面定義的面 。先選擇面，在加 “Virtual Cell” 為了進行網格劃分，Virtual ce

15、lls 可以把縫的面合并到一個大的面中。小的縫可能不能執(zhí)行網格密度劃分，可能導致網格劃分失敗。 屬于virtual cell的原始面上的內部線，不再影響網格劃分。所以劃分這樣的拓撲結構可能和原始幾何體會有不同。 對于其他操作（例如加載）個別的面就不在被承認，這時用virtual cell 代替。, 虛拓撲,當生成virtual cells,要先選面，再將其加入一個virtual cell: 不能首先加virtual cell ，因為DS要檢測要合并的面，看其能否完成這個程序。 只有DS確定面能合并，新的Virtual Cell 分支才會生成。 當加入virtual cell，其中元素就不能改變 具體可以看 “Geometry” 成灰色（不可修改） 在定義virtual cell 之前要對面進行評估， 那么在此之后面就不能再改變 如果需要改變，應該刪除已經存在的分支， 選擇新的面再重新建立 有”Virtual Topology”的“Model”分支不能被復制或拷貝。, 虛拓撲范例,考慮下面的例子:, 虛拓撲例題,注意拓撲的變化很少！ 將斜面加入到上表面生成virtual cell B，內部的線將不在被辨認。 因為這樣，網格的位置就比原來的變的低了，拓撲有了微小的變化,虛拓撲,典型的錯誤信息： 面法線明顯不同會阻止虛單元地生成 需要選取多個表面: 需要選擇相鄰表面: 不能生成包含其它