ANSYS第3章网格划分技术及技巧完全版.docx
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ANSYS第3章网格划分技术及技巧完全版
ANSYS入门教程(5)-网格划分技术及技巧之
网格划分技术及技巧、网格划分控制及网格划分高级技术
第3章网格划分技术及技巧
3.1定义单元属性
单元类型/实常数/材料属性/梁截而/设置几何模型的单元属性
3.2网格划分控制
单元形状控制及网格类型选择/单元尺寸控制/部网格划分控制/划分网格
3.3网格划分高级技术
而映射网格划分/体映射网格划分/扫掠生成体网格/单元有效性检查/网格修改
3.4网格划分实例
基本模型的网格划分/复杂而模型的网格划分/复杂体模型的网格划分
创建几何模型后,必须生成有限元模型才能分析计算,生成有限元模型的方法就是对几何模型进行网格划分,网格划分主要过程包括三
个步骤:
(1)定义单元属性
单元属性包括:
单元类型、实常数、材料特性、单元坐标系和截而号等。
⑵定义网格控制选项
★对几何图素边界划分网格的大小和数目进行设置:
★没有固定的网格密度可供参考:
★可通过评估结果来评价网格的密度是否合理。
⑶生成网格
★执行网格划分,生成有限元模型;
★可淸除已经生成的网格并重新划分;
★局部进行细化。
3.1定义单元属性
一、定义单元类型
1.定义单元类型
命令:
ET,ITYPE,Ename,K0P1,K0P2,K0P3,K0P4,K0P5,K0P6,INOPR
ITYPE-用户定义的单元类型的参考号。
Ename-ANSYS单元库中给楚的单元划或编号,它由一个类别前缀和惟一的编号组成,类别前缀可以省略,而仅使用单元编号。
KOP广K0P6-单元描述选项,此值在单元库中有明确的泄义,可参考单元手册。
也可通过命令KEYOPT进行设置。
INOPR-如果此值为1则不输出该类单元的所有结果。
例如:
et,l,linkS!
泄义LINK8单元,其参考号为1:
也可用ET,1,8
淀义
et,3,beam4!
立义BEAM4单元,英参考号为3;也可用ET,3,4宅
义
2.单元类型的KEYOPT
命令:
KEYOPT,ITYPE,KNUM,VALUE
ITYPE-由ET命令定义的单元类型参考号。
KNUM-要泄义的KEYOPT顺序号。
VALUE-KEYOPT值。
该命令可在定义单元类型后,分別设置各类单元的KEYOPT参数。
例如:
et,l,beam4!
左义BEAM4单元的参考号为1
et,3,beaml89!
定义BEAM189单元的参考号为3
keyopt,1,2,1!
BEAN14单元考虑应力刚度时关闭一致切线刚度矩阵
keyopt,3,1,1!
考虑BEAM189的第7个自由度,即翘曲自由度
!
当然这些参数也可在ET命令中一并上义,如上述四条命令与下列两条命令等效:
et,1,bearnl,,1
et,3,beaml89,1
3.自由度集
命令:
DOF,Labi,Lab2,Lab3,Lab4,Lab5,Lab6,Lab7,Lab&Lab9,Lab10
4.改变单元类型
命令:
ETCHG,Cnv
5.单元类型的删除与列表
删除命令:
ETDELE,ITYP1,ITYP2,INC
列表命令:
ETLIST,ITYP1,ITYP2,INC
二、建义实常数
1.定义实常数
命令:
R,NSET,Rl,R2,R3,R4,R5,R6
续:
RMORE,R7,R8,R9,RIO,R11,R12
其中:
NSET-实常数组号(任意),如果与既有组号相同,则覆盖既有组号泄义的实常数。
R1〜R12-该组实常数的值。
使用R命令只能一次定义6个值,如果多于6个值则采用续行命令RM0RE增加另外的值。
每重复执行RM0RE一次,则该组实常数增加6个值,如7〜12、13〜18、19〜24等。
★各类单元有不同的实常数值,其值的输入必须按单元说明中的顺序:
★如果实常数值多于单元所需要的,则仅使用需要的值:
如果少于所需要的,则以零值补充。
★一种单元可有多组实常数,也有一些单元不需要实常数(如实体单元)。
例如BEAM4单元,需要的实常数值有12个:
AREA.IZZ.IYY、TKZ、TKY、THETA和ISTRN.IXX.SHEARZ.SHEARY.SPIN、
ADDMAS
设采用直径为O・lm的圆杆,夷实常数可上义为:
D二0.1
PI=acos(-l)a0=pi*d*d/4
I0=pi*D**4/64
IX=pi*D**4/32
!
立义第3组实常数的AREA、IZZ、IYY、TKZ、TKY、
!
左义第3组实常数的其它实常数值
R,3,aO,iO,iO,d,d,0
THETA
Rmore,0,ix,0,0,0,2.0
2.变厚度壳实常数左义
命令:
RTHICK,Par,ILOC,JLOC,KLOC,LLOC
Par-节点厚度的数组参数(以节点号引用),如mythick(19)表示在节点19的壳体厚度。
ILOC-单元I节点的厚度在实常数组中的位置,缺省为1。
JLOC—单元J节点的厚度在实常数组中的位置,缺省为2o
KLOC—单元《节点的厚度在实常数组中的位巻,缺省为3。
LLOC—-单元「节点的厚度在实常数组中的位亂缺省为4。
该命令后而的四个参数顺序与节点厚度的关系比较复杂.例如设某个单元:
节点厚
度数组为MYTH:
单元节点顺序:
IJKL:
Xi点编号:
NINJNKNL:
RTHICK命令参数:
3241:
IJKL节点厚度:
MYTH(NL)、MYTH(NJ).MYTH(NI).MYTH(NK)o
典型的如壳厚度为位垃的函数,其命令流如下:
finishS/clear$/PREP7
ET,1,63$blc4,,,10,10$ESIZE,0.5$AMESH,1
!
得到最大节点号
!
泄义数组,以
!
以节
!
赋壳厚度
!
带厚度显示
MXNODE二NDINQR(0,14)
*DIM,THICK,,MXNODE
存放节点厚度
*D0,i,l,MXNODE
点号循环对厚度数组赋值
THICK(i)=0.5+0.2*NX(i)+0・02*NY(i)**2
*ENDDO
!
结束循环
RTHICK,THICK(l),1,2,3,4
/ESHAPE,1.0$eplot
壳单元
3.实常数组的删除与列表
删除命令:
RDELE,NSET1,NSET2,NINC
列表命令:
RLIST,NSET1,NSET2,NINC
其中NSET1,NSET2,NINC-实常数组编号囤和编号增量,缺省时NSET2等于NSET1且NINC二1。
NSET1也可为ALL。
3.材料属性
每一组材料属性有一个材料参考号,用于识别各个材料特性组。
一个模型中可有多种材料特性组。
1.左义线性材料属性
命令:
MP,Lab,MAT,CO,Cl,C2,C3,C4
Lab-材料性能标识,其值可取:
EX:
弹性模量(也可为EY、EZ)o
ALPX:
线膨胀系数(也可为ALPY、ALPZ)。
PRXY:
主泊松比(也可为PRYZ、PRXZ)。
NUXY:
次泊松比(也可为NUYZ、NUXZ)。
GXY:
剪切模量(也可为GYZ、GXZ)。
DAMP:
用于阻尼的K矩阵乘子,即阻尼比。
DMPR:
均质材料阻尼系数。
MU:
摩擦系数。
DENS:
质疑密度。
MAT-材料参考号,缺省为当前的MAT号(由MAT命令确泄)。
CO-材料属性值,如果该属性是温度的多项式函数,则此值为多项式的常数项。
C1〜C4-分别为多项式中的一次、二次、三次、四次项系数,如为0或空,则定义一个常数的材料性能。
2.左义线性材料属性的温度表
命令:
MPTEMP,STLOC,Tl,T2,T3,T4,T5,T6
3.泄义与温度对应的线性材料特性
命令:
MPDATA,Lab,MAT,STLOC,Cl,C2,C3,C4,C5,C6
4.复制线性材料属性组
命令:
MPCOPY,—,MATF,MATT
5.改变指左单元的材料参考号
命令:
MPCHG,MAT,ELEM
6.线性材料属性列表和删除
列表命令:
MPLIST,MAT1,MAT2,INC,Lab,TEVL
删除命令:
MPDELE,Lab,MAT1,MAT2,1NC
7.修改与线胀系数相关的温度
命令:
MPAMOD,MAT,DEFTEMP
8.计算生成线性材料温度表
命令:
MPTGEN,STLOC,NUM,TSTRT,TINC
9.绘制线性材料特性曲线
命令:
MPPLOT,Lab,MAT,TMIN,TMAX,PMIN,PMAX
10.设宜材料库读写的缺省路径
命令:
AIPLIB,R-W_opt,PATH
11.读入材料库文件
命令:
MPREAD,Fname,Ext,―,LIB
12.将材料属性写入文件
命令:
MPWRITE,Fname,Ext,—,LIB,MAT
13.激活非线性材料属性的数据表
命令:
TB,Lab,MAT,NTEMP,NPTS,TBOPT,EOSOPT
14.定义TB温度值
命令:
TBTEMP,TEMP,KMOD
15.泄义TB数据表中的数据
命令:
TBDATA,STLOC,Cl,C2,C3,C4,C5,C6
16.定义非线性数据曲线上的一个点
命令:
TBPT,Oper,X,Y
17.非线性材料数据表的删除和列表
删除命令:
TBDELE,Lab,MAT1,MAT2,INC
列表命令:
TBLIST,Lab,MAT
18.非线性材料数据表的绘图
命令:
TBPLOT,Lab,MAT,TBOPT,TEMP,SEGN
四、梁截面
★BEAMlSx单元,需泄义单元的横截而(称为梁截面);
★BEAM44也可使用梁截而也可输入截面特性实常数;
★仅BEAM18x可使用多种材料组成的截而;
★仅BEAM18x可使用变截而梁截而,而BEAM44可输入实常数。
1.建义截而类型和截而ID
命令:
SECTYPE,SECID,Type,Subtype,Name,REFINEKEY
SECID-截面识别号,也称为截面ID号。
Type-截而用途类型,其值可取:
BEAM:
定义梁截面,应用于等截面时,见下文。
TAPER:
定义渐变梁截面(变截面梁)。
SHELL:
定义壳
PRETENSION:
定义预紧截而
JOINT:
连接截面,如万向较。
Subtype-截面类型,对于不同的Type该截而类型不同,如:
当Type二BEAM时,Subtype可取:
RECT:
矩形截而;QUAD:
四边形截而;CSOLID:
实心圆形截而;CTUBE:
圆管截而:
CHAN:
槽形截而;I:
工字形截而;Z:
Z形截而;L:
L形截面;
T:
T形截面:
HATS:
帽形截而;HREC:
空心矩形或箱形:
ASEC:
任意截面:
MESH:
自定义截而
当Type二JOINT(有刚度可大角度旋转)时,Subtype可取:
UNIV:
万向铁:
REVO:
销狡或单向钱;
Name-8个字符的截面名,字符可包含字母和数字。
REFINEKEY-设豊薄壁梁截而网格的精细水平,有0(缺省)〜5(最精细)六个水平。
2.泄义梁截而几何数据(Type二BEAM)
命令:
SECDATA,VAL1,VAL2,VAL3,VAL4,VAL5,VAL6,VAL7,VAL8,VAL9,VAL10其中VALrVALlO为数值,如厚度、边长、沿边长的栅格数等,每种截面的值是不同的。
ANSYS立义了11种常用的截而类型,每种截而输入数据如下:
⑴Subtype=RECT:
矩形截而
输入数据:
B,H,Nb,Nh
B-截面宽度。
H-截而高度。
Nb-沿宽度B的栅格数(cell),缺省为2。
Nh-沿髙度H的栅格数,缺省为2。
⑵Subtype=QUAD:
四边形截而
输入数据:
yl,zl,yj,zj,yK,zK,yL,zL,Ng,Nhyl,zl,yj,zj,yK,zK,yL,zL-各点坐标值。
Ng,Nh-沿g和h的栅格数,缺省均为2。
如果输入一个相同的坐标,可以退化为三角形。
⑶Subtype二CSOLID:
实心圆截而
输入数据:
R,N,T
R-半径。
N-圆周方向划分的段数,缺省为8。
T-半径方向划分的段数,缺省为2。
(4)
Subtype=CTUBE:
圆管截面输入数据:
Ri,RO,N
Ri-管的半径。
R0-管的外半径。
N-沿圆周的栅格数,缺省为8。
2
Ro
/
\j/上y
⑸Subtype=CHAN:
槽形截而输入数据:
Wl,W2,W3,tl,t2,t3W1,W2-翼缘宽度。
W3-全髙。
tl,t2-翼缘厚度。
t3-腹板厚度
(6)Subtype=I:
工字形截而
输入数据:
W1,W2,W3,tl,t2,t3W1,W2-翼缘宽度。
W3-全髙。
tl,t2-翼缘厚度。
t3-腹板厚度
IW2|
I—:
力严12
么3
¥
丿/i,-tl
L—
(7)Subtype=Z:
Z形截面输入数据:
Wl,W2,W3,tl,t2,t3W1,W2-翼缘宽度。
W3-全髙。
tl,t2-翼缘厚度。
t3-腹板厚度
W2
(8)Subtype=L:
L形截而输入数据:
Wl,W2,tl,t2W1,W2-腿长。
tl,t2-腿厚度。
12
T
JLi—11
J1-
(9)Subtype=T:
T形截而输入数据:
Wl,W2,tl,t2
W1-翼缘宽长。
W2-全髙。
tl-翼缘厚度。
t2-腹板厚度。
(10)Subtype二HATS:
帽形截而
输入数据:
Wl,W2,W3,W4,tl,t2,t3,t4,t5W1,W2-帽沿宽度。
W3-帽顶宽度。
W4-全髙。
tl,t2-帽沿厚度。
t3-帽顶厚度。
t4,t5-腹板厚度。
(11)Subtype=HREC:
空心矩形截面或箱形截而
输入数据:
Wl,W2,tl,t2,t3,t4
W1-截而全宽。
W2-截而全高。
tl,t2,t3,t4-壁厚。
02)Subtype二ASEC:
任意截而
输入数据:
A,Iyy,Iyz,Izz,Iw,J,CGy,CGz,SHy,SHzA-截而而积。
Iyy-绕y轴惯性矩。
Iyz-惯性积。
Izz-绕Z轴惯性矩。
Iw-翘曲常数。
J-扭转常数。
Cgy-质心的y坐标。
!
泄义矩形截而,ID=1
!
泄义四边形截而,ID二2
!
定义实心圆截面,1X3
!
立义圆管截面,ID二4
!
泄义槽形截面,ID二5
!
左义工字形截而,
!
泄义Z形截
!
泄义L形截而,
!
定义T形截
!
立义帽形截面,ID二10
!
总义箱形截而,ID二11
CGz-质心的z坐标。
SHy-剪切中心的y坐标。
SHz-剪切中心的z坐标。
(13)Subtype二MESH:
自定义截而
当截面不是常用的11个截而时,可采用自左义截面。
自立义截而具有很大的灵活性,可左义任意形状的截而,材料也可不同,因此对于梁截面该自泄义截而可满足各种情况下的使用要求。
自泄义截而要使用SECWRITE命令和SECREAD命令。
梁截而左义示例:
finishS/clear$/prep7
sectype,1,beam,rect
secdata,2,3
sectype,2,beam,quad
secdata,-1,-1,1.2,-1.2,1.4,1.3,-1.1,1.2
sectype,3,beam,csolid
secdata,4
sectype,4,beam,ctube
secdata,8,9
sectype,5,beam,chan
secdata,80,90,160,10,12,8
sectype,6,beam,i
ID二6secdata,80,60,150,10,&12
sectype,7,beam,z
而,IDh
secdata,70,80,120,10,10,8
sectype,8,beam,1
ID=8secdata,120,70,8.5,8.5
sectype,9,beam,t
而,ID=9
secdata,120,140,10,12
sectype,10,beam,hats
secdata,40,50,60,130,10,12,16,10,10
sectype,11,beam,hrec
secdata,40,50,10,10,10,10
!
可采用SECPLOT,ID(ID输入相应的号)查看截面及数据。
3.定义变截而梁几何数据(Type二TAPER)
命令:
SECDATA,Sec.IDn,XLOC,YLOC,ZLOC
Sec.IDn-已经左义的梁截而识别号,用于端点1(I)和2(J)截面ID。
Sec.IDn的位宜坐标。
变截面梁的泄义首先需要左义两个梁截而,然后根据拟左义的变截而梁再泄义各个梁截而ID所在的空间位置。
两端的两个截而拓扑关系相同,即必须具有相同的Subtype类型、相同的栅格数和相同的材料号。
例如下而给岀了工字形截而的变截而应用示例。
finishS/clear$/prep7
sectype,1,beam,I
secdata,160,120,200,10,10,8
!
泄义梁截而ID二1及其数据
sectype,2,beam,I
secdata,320,240,300,16,16,12
!
左义梁截而ID二2及其数据
!
创建3个关键点和一条线
k,1$k,2,800,300$k,100,400,400
$1,1,2
sectype,3,taper
!
定义变截面梁
Id=3
secdata,1,kx(l),ky
(1),kz(l)
!
一个端点的截而采用ID1,位
置用坐标给出
secdata,2,kx
(2),ky
(2),kz
(2)
!
另一端点的截而采用ID2,位
置用坐标给岀
et,1,beaml89$mp,ex,1,2・le5$mp,
prxy,1,0.3!
立义单元及材料属性
lesize,all,,,8Slatt,1,,1,,100,,3
$lmesh,all!
网分控制、为线赋单元属性、网
分
/eshape,1$eplot
!
查
4・泄义截而偏移
当Type二BEAM时命令:
SECOFFSET,Location,OFFSETY,OFFSETZ,CG-Y,CG-Z,SH-Y,SH-ZLocation-偏移有4个选择位置,分别为:
CENT:
梁节点偏移到质心(缺省)。
SHRC:
梁节点偏移到剪心。
ORIGIN:
梁节点偏移到横截而原点。
USER:
梁节点偏移到用户指泄位巻(相对横截而原点),由OFFSETY,OFFSETZ确定。
OFFSETY,OFFSETZ-仅当Location二USER时,梁节点相对于横截而原点的偏移量。
CG-Y,CG-Z,SH-Y,SH-Z-用于覆盖程序自动计算的质心和剪心位置。
高级用户可用英创建复合材料的横截而模型。
还可使用SECCONTROL命令控制横截而剪切刚度。
当Type二SHELL时命令:
SECOFFSET,Location,OFFSET
Location-偏移也有4个选择位置,分别为:
TOP:
壳节点偏移到顶面。
MID:
壳节点偏移到中而。
BOT:
壳节点偏移到底而。
USER:
用户定义,偏移梁由OFFSET指定。
OFFSET-仅当Location二USER时,相对于中而的偏移距离。
5.梁截面特性列表
命令:
SLIST,SFIRST,SLAST,SINC,Details,Type
6.删除所建义的截而
命令:
SDELETE,SFIRST,SLAST,SINC,KNOCLEAN
苴中KNOCLEAN为预紧单元淸除参数,如为0则删除预紧单元并通过PMESH再形成:
如为1则不删除预紧单元。
其余参数同SLIST命令。
7.绘制所定义截面
命令:
SECPLOT,SECID,VAL1,VAL2
SECID-截面ID号。
VAL1,VAL2-输岀控制参数。
对BEAM:
VAL1二0则不显示栅格:
VAL1=1则现实栅格。
对SHELL:
VAL1和VAL2表示显示层号的围。
8.自定义截而的存盘和读入
存盘命令:
SECWRITE,Fname,Ext,—,ELEM_TYPE
读入命令:
SECREAD,Fname,Ext,—,Option
Fname-文件名及其路径(可达248个字符)。
Ext-文件需的扩展名,缺省为“SECT”-
ELEM_TYPE-单元类型属性指示器,此参数意义不大。
Option-从何处读入的控制参数。
如Option二LIBRARY(缺省)则从截而库中读入截面数据。
如Option二MESH则从用户网分的截而文件中读入,该文件包含了栅格和栅点等数据。
创建自定义截面的基本步骤有:
1创建2D面,可完全表达截面形状。
2定义且仅能立义PLANE82或MESH2000单元,如果有多种材料则泄义材料号。
3定义网分控制并划分网格。
4用SECWRITE命令写入文件。
5用SECTYPE和SECREAD命令左义截而ID等。
示例:
截而由两种材料组成,其分界线如图中所示,英自左义截而命令流如下:
号也不起作用
lmesh,all$/eshape,1!
划分网格,打开单元形状
.pnum,mat,1$eplot!
显示单元材料参考号,并显示单元
特别注意的是材料参考号在SECWRITE之前就确定了,而在使用该截面时只能使用相同的材料参考号。
但在前者中可任意设置材料特性值,也就是说在前者中的材料具体特性值没有意义,仅材料参考号有意义。
9.泄义层壳单元的数据(Type二SHELL)
命令:
SECDATA,TK,MAT,THETA,NUMPT
该命令仅使用于SHELL131.SHELL132.SHELL181.SHE
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