ANSYS复杂几何模型的网格划分关键技术.doc

ANSYS复杂几何模型网格划分技术对于HYPERLINK""\t"_blank"有限元分析来说，网格划分是其中最核心一种环节，网格划分好坏直接影响到解算精度和速度。在ANSYS中，人们懂得，网格划分有三个环节：定义单元属性(涉及实常数)、在几何模型上定义网格属性、划分网格。在这里，咱们仅对网格划分这个环节所涉及到某些问题，特别是与复杂模型有关某些问题作简要阐述。一、自由网格划分自由网格划分是自动化限度最高网格划分技术之一，它在面上(平面、曲面)可以自动生成三角形或四边形网格，在体上自动生成四周体网格。普通状况下，可运用ANSYS智能尺寸控制技术(SMARTSIZE命令)来自动控制网格大小和疏密分布，也可进行人工设立网格大小(AESIZE、LESIZE、KESIZE、ESIZE等系列命令)并控制疏密分布以及选取分网算法等(MOPT命令)。对于复杂几何模型而言，这种分网办法省时省力，但缺陷是单元数量普通会很大，计算效率减少。同步，由于这种办法对于三维复杂模型只能生成四周体单元，为了获得较好计算精度，建议采用二次四周体单元(92号单元)。如果选用是六面体单元，则此办法自动将六面体单元退化为阶次一致四周体单元，因而，最佳不要选用线性六面体单元(没有中间节点，例如45号单元)，由于该单元退化后为线性四周体单元，具备过刚刚度，计算精度较差;如果选用二次六面体单元(例如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，只是有各种节点在同一位置而已，因而，可以运用TCHG命令将模型中退化形式四周体单元变化为非退化四周体单元，减少每个单元节点数量，提高求解效率。在有些状况下，必要要用六面体单元退化形式来进行自由网格划分，例如，在进行混合网格划分(背面详述)时，只有用六面体单元才干形成金字塔过渡单元。对于计算流体力学和考虑集肤效应电磁场分析而言，自由网格划分中层网格功能(由LESIZE命令LAYER1和LAYER2域控制)是非常有用。二、映射网格划分映射网格划分是对规整模型一种规整网格划分办法，其原始概念是：对于面，只能是四边形面，网格划分数需在对边上保持一致，形成单元所有为四边形;对于体，只能是六面体，相应线和面网格划分数保持一致;形成单元所有为六面体。在ANSYS中，这些条件有了很大放宽，涉及：1面可以是三角形、四边形、或其他任意多边形。对于四边以上多边形，必要用LCCAT命令将某些边联成一条边，以使得对于网格划分而言，依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所有线段联成一条)来进行映射划分。2面上对边网格划分数可以不同，但有某些限制条件。3面上可以形成全三角形映射网格。4体可以是四周体、五面体、六面体或其他任意多面体。对于六面以上多面体，必要用ACCAT命令将某些面联成一种面，以使得对于网格划分而言，依然是四、五或六面体。5体上相应线和面网格划分数可以不同，但有某些限制条件。对于三维复杂几何模型而言，普通做法是运用ANSYS布尔运算功能，将其切割成一系列四、五或六面体，然后对这些切割好体进行映射网格划分。固然，这种纯粹映射划分方式比较啰嗦，需要时间和精力较多。面三角形映射网格划分往往可觉得体自由网格划分服务，以使体自由网格划分满足某些特定规定，例如：体某个狭长面短边方向上规定一定要有一定层数单元、某些位置节点必要在一条直线上、等等。这种在进行体网格划分前在其面上先划分网格方式对诸多复杂模型可以进行良好控制，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虚拟单元类型-MESH200-来划分面网格，之后不用清除)。三、拖拉、扫略网格划分对于由面通过拖拉、旋转、偏移(VDRAG、VROTAT、VOFFST、VEXT等系列命令)等方式生成复杂三维实体而言，可先在原始面上生成壳(或MESH200)单元形式面网格，然后在生成体同步自动形成三维实体网格;对于已经形成好了三维复杂实体，如果其在某个方向上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;这两种方式形成单元几乎都是六面体单元。普通，采用扫略方式形成网格是一种非常好方式，对于复杂几何实体，通过某些简朴切分解决，就可以自动形成规整六面体网格，它比映射网格划分方式具备更大优势和灵活性。四、混合网格划分混合网格划分即在几何模型上，依照各部位特点，分别采用自由、映射、扫略等各种网格划分方式，以形成综合效果尽量好有限元模型。混合网格划分方式要在计算精度、计算时间、建模工作量等方面进行综合考虑。普通，为了提高计算精度和减少计算时间，应一方面考虑对适合于扫略和映射网格划分区域先划分六面体网格，这种网格既可以是线性(无中节点)、也可以是二次(有中节点)，如果无适当区域，应尽量通过切分等各种布尔运