ANSYS六面体网格划分规则(map or sweep)

虽说是ansys网格划分,但是同时也适用于其他的软件,因为网格生成思想是一样的。 1、面映射网格划分(map) 需满足以下条件:1)该面必须是3或4条边;面的对边必须划分为相同数目的单元或与一个过渡形状网格的划分匹配。2)该面如果有三条边,则划分的单元必须为偶数且各边单元数相等。3)网格划分必须设置为映射网格,结果得到全部四边形网格单元或三角形单元的映射网格,依赖于当前单元类型和单元形状设置。 如果变的数目多于4条,可以通过合并或连结线使面中连接线的数目减少到4条。建议采用AMAP替代连接线,对拾取面的3或4个角点对面进行映射网格划分。 2、体映射网格划分(vmap) 需满足条件:1)该体的外形应为块状(6个面)、楔形(5个面)或四面体。2)体的对边必须划分相同的单元数或分割符合过渡网格形式适用于六面体网格划分。3)如果体是棱柱或四面体,三角形面上的单元分割数必须是偶数。 组成体的面数超过上述条件限制时,需减少面数以进行映射网格划分。可以对面进行加或连接操作,如果连接面有交界线,则线必须连接在一起,必须连接面后连接线。 3、体扫掠方法(VSWEEP) 可以从一边界面网格扫掠贯穿整个体(该体必须存在且未划分网格)生成体单元。如果源面网格有四边形网格组成,则生成六面体网格。如果面由三角形网格组成,则生成楔形单元。如果面有三角形和四边形组成,则体由楔形和六面体共同填充。 ==============================个人================================== 同时划分体单元的还有(VROTAT,VEXT,VOFFST,VDRAG),这些划分方式需要先建立一个已划分网格的面,然后利用该面进行旋转、拉伸、偏移等。 很多时候,我们需要将一个体进行切割,分成许多个适合划分的体,切割的技巧很多,以后慢慢的再谈。ansys建模计算-常用单元和材料类型 土木计算过程中常用的单元和材料类型! 一、单元 (1)link(杆)系列: link1(2D)和link8(3D)用来模拟珩架,注意一根杆划一个单元。 link10用来模拟拉索,注意要加初应变,一根索可多分单元。 link180是link10的加强版,一般用来模拟拉索。 (2)beam(梁)系列: beam3(2D)和beam4(3D)是经典欧拉梁单元,用来模拟框架中的梁柱,画弯据图用etab读入smisc数据然后用plls命令。注意:虽然一根梁只划一个单元在单元两端也能得到正确的弯矩图,但是要得到和结构力学书上的弯据图差不多的结果还需多分几段。该单元需要手工在实常数中输入Iyy和Izz,注意方向。beam44适合模拟薄壁的钢结构构件或者变截面的构件,可用"/eshape,1"显示单元形状。 beam188和beam189号称超级梁单元,基于铁木辛科梁理论,有诸多优点:考虑剪切变形的影响,截面可设置多种材料,可用"/eshape,1"显示形状,截面惯性矩不用自己计算而只需输入截面特征,可以考虑扭转效应,可以变截面(8.0以后),可以方便地把两个单元连接处变成铰接(8.0以后,用ENDRELEASE 命令)。缺点是:8.0版本之前beam188用的是一次形函数,其精度远低于beam4等单元,一根梁必须多分几个单元。8.0之后可设置“KEYOPT(3)=2”变成二次形函数,解决了这个问题。可见188单元已经很完善,建议使用。beam189与beam188的区别是有3个结点,8.0版之前比beam188精度高,但因此建模较麻烦,8.0版之后已无优势。 (3)shell(板壳)系列 shell41一般用来模拟膜。 shell63可针对一般的板壳,注意仅限弹性分析。 它的塑性版本是shell43。 加强版是shell181(注意18*系列单元都是ansys后开发的单元,考虑了以前单元的优点和缺陷,因而更完善),优点是:能实现shell41、shell63、shell43...的所有功能并比它们做的更好,偏置中点很方便(比如模拟梁版结构时常要把板中面望上偏置),可以分层,等等。 (4)solid(体)系列 土木中常用的就solid45、46、65、95等。 45就不用多说了,95是它的带中结点版本。 solid46可以容忍单元的长厚比达到20比1,可以用来模拟钢板碳纤维板钢管等。 solid65是专门的混凝土单元,可以考虑开裂,这个讨论得很多了,清华的陆新征写的一个讲义(www.luxizheng.net)里面有详细解释。 (5)combin(弹簧)系列 常用的有7、14、39、40等。 7可以用来模拟铰接点。14是最简单的带阻尼弹簧。39是非线性弹簧,在实常数中可以灵活定义力-位移关系,可用来模拟钢筋与混凝土的粘结滑移等。40可模拟隔震结构(据说)。 (6)contact(接触)系列 常用的有conta52,可用来模拟橡胶垫支座。这个很简单,可以用命令流添加(eintf)。TARGE16*和CONTA17*系列可用接触向导添加,三维的接触往往会造成收敛困难,和混凝土非线性分析一样,需要凭经验调参数反复试算。 二、材料 弹性部分(必需)用MP命令输入,非线性部分用TB命令输入。 (1)TB,DP 即Drucker-Prager模型,ansys中唯一用来模拟土的模型。可以和几乎所有单元类型(2维和3维)配合使用,所以有时也会在计算2维的混凝土模型时用到它。 (2)TB,CONCR 用来模拟混凝土,采用w-w五参数破坏准则,只能和solid65配合使用。同样参见陆新征的讲义。 (3)TB,BKIN(BISO,MKIN,MISO) 一般用来模拟钢材。 双线形随动强化(双线形等向强化、多线形随动强化、多线形等向强化)模型。 顾名思义,双线形和多线形的区别就是应力应变曲线是两段还是很多段;随动强化和等向强化的区别就是考不考虑包辛格效应。 如果不和其他准则配合的话,默认是von mises屈服准则。 有限元的网格划分技术 对于有限元分析来说,网格划分是其中最关键的一个步骤,网格划分的好坏直接影响到解算的精度和速度。网格化有三个步骤:定义单元属性(包括实常数)、在几何模型上定义网格属性、划分网格。 定义网格的属性主要是定义单元的形状、大小。单元大小基本上在线段上定义,可以用线段数目或长度大小来划分,可以在线段建立后立刻声明,或整个实体模型完成后逐一声明。采用Bottom-Up方式建立模型时,采用线段建立后立刻声明比较方便且不易出错。例如声明线段数目和大小后,复制对象时其属性将会一起复制,完成上述操作后便可进行网格化命令。 网格化过程也可以逐步进行,即实体模型对象完成到某个阶段就进行网格话,如所得结果满意,则继续建立其他对象并网格化。 网格的划分可以分为自由网格(free meshing)、映射网格(mapped meshing)和扫略网格(sweep meshing)等。 一、自由网格划分 自由网格划分是自动化程度最高的网格划分技术之一,它在面上可以自动生成三角形或四边形网格,在体上自动生成四面体网格。通常情况下,可利用ANSYS的智能尺寸控制技术(SMARTSIZE命令)来自动控制网格的大小和疏密分布,也可进行人工设置网格的大小(AESIZE、LESIZE、KESIZE、ESIZE等系列命令)并控制疏密分布以及选择分网算法等(MOPT 命令)。 对于复杂几何模型而言,这种分网方法省时省力,但缺点是单元数量通常会很大,计算效率降低。同时,由于这种方法对于三维复杂模型只能生成四面体单元,为了获得较好的计算精度,建议采用二次四面体单元(92号单元)。 如果选用的是六面体单元,则此方法自动将六面体单元退化为阶次一致的四面体单元,因此,最好不要选用线性(一阶次)的六面体单元(没有中间节点,比如45号单元),因为该单元退化后为线性的四面体单元,具有过大的刚度,计算精度较差;如果选用二次的六面体单元(比如95号单元),由于其是退化形式,节点数与其六面体原型单元一致,只是有多个节点在同一位置而已,因此,可以利用TCHG命令将模型中的退化形式的四面体单元变化为非退化的四面体单元(如92号单元),减少每个单元的节点数量,提高求解效率。 在有些情况下,必须要用六面体单元的退化形式来进行自由网格划分,比如,在进行混合网格划分(后面详述)时,只有用六面体单元才能形成金字塔过渡单元。对于计算流体力学和考虑集肤效应的电磁场分析而言,自由网格划分中的层网格功能(由LESIZE命令的LAYER1和LAYER2域控制)是非常有用的。 二、映射网格划分 映射网格划分是对规整模型的一种规整网格划分方法,映射网格要求面或体的形状是规则的,也就是说它们必须遵循一定的规则。 给面划分四边形映射网格时,必须满足3个条件: 1. 此面必须由3或4条线围成。 2. 在对边上必须有相等的单元划分数。 3. 如果此面由3条线围成,则三条边上的单元划分数必须相等则必须是偶数。 给体划分六边形单元映射网格时,必须满足4个条件: 1. 它必须是砖形(六面体),楔形体(五面体)或四面体形。 2. 在对面和侧边上所定义的单元划分数必须相等。 3. 如果体是棱柱形或四面体形,在三角形面上的单元划分数必须是偶数。 4. 相对棱边上划分的单元数必须相等,但不同方向的对应边可以不相等。 对于三维复杂几何模型而言,通常的做法是利用ANSYS布尔运算功能,将其切割成一系列四、五或六面体,然后对这些切割好的体进行映射网格划分。也可以用连接的方式来得到规则的面和体,连接后生成的线或面对任何实体建模操作都是无效的,仅用于网格的划分。 面可以是三角形、四边形、或其它任意多边形。对于四边以上的多边形,必须用LCCAT命令将某些边联成一条边,以使得对于网格划分而言,仍然是三角形或四边形;或者用AMAP命令定义3到4个顶点(程序自动将两个顶点之间的所有线段联成一条)来进行映射划分。注意线与线的夹角不要太大或太小。 体可以是四面体、五面体、六面体或其它任意多面体。对于六面以上的多面体,必须用ACCAT 命令将某些面联成一个面,以使得对于网格划分而言,仍然是四、五或六面体。 面的三角形映射网格划分往往可以为体的自由网格划分服务,以使体的自由网格划分满足一些特定的要求,比如:体的某个狭长面的短边方向上要求一定要有一定层数的单元、某些位置的节点必须在一条直线上、等等。这种在进行体网格划分前在其面上先划分网格的方式对很多复杂模型可以进行良好的控制,但别忘了在体网格划分完毕后清除面网格(也可用专门用于辅助网格划分的虚拟单元类型-MESH200-来划分面网格,之后不用清除)。 三、扫略网格划分 对于由面经过拖拉、旋转、偏移(VDRAG、VROTAT、VOFFST、VEXT等系列命令)等方式生成的复杂三维实体而言,可先在原始面上生成壳(或MESH200)单元形式的面网格,然后在生成体的同时自动形成三维实体网格;对于已经形成好了的三维复杂实体,如果其在某个方向上的拓扑形式始终保持一致,则可用(人工或全自动)扫略网格划分(VSWEEP命令)功能来划分网格;这两种方式形成的单元几乎都是六面体单元。 通常,采用扫略方式形成网格是一种非常好的方式,对于复杂几何实体,经过一些简单的切分处理,就可以自动形成规整的六面体网格,它比映射网格划分方式具有更大的优势和灵活性。 四、混合网格划分