ANSYS的MESH200单元应用方法

2017-03-02 by:CAE仿真在线来源:互联网

ANSYS软件是通用有限元分析软件,越来越广泛地应用于我国的航空航天、机械制造、汽车交通、铁道、能源、化工等领域。一个典型ANSYS分析过程分为3步骤:建立模型;加载并求解;查看分析结果。第1步建立模型常常花费大量时间在如何给几何模型划分网格上,而ANSYS软件提供的MESH200单元是专门用于划分网格的辅助单元,本文将通过实例来说明MESH200单元的用法,为给几何模型生成有限元模型提供参考。

0 前言

1 MESH200单元说明

MESH200单元是仅用来划分网格的单元,它对计算结果毫无影响。这个单元用于以下几种类型的操作:

多步骤的网格划分,例如单元的扩展要求从低一级的单元生成高一级的单元。

二维或三维空间中有或没有中间节点的线的网格划分。

三维空间中有或没有中间节点的三角形、四边形、四面体或六面体单元组成的面或体的网格划分。

MESH200单元可以通过设置单元属性来选择它的几何构造及节点布置,具体地可以参照ANSYS帮助文件。

MESH200单元可以与任意其他单元一起使用。它不具有自由度、材料特性、实常数或荷载。一旦不需要该单元时,可以删除或留在模型中,不影响计算结果。使用EMODIF命令可以将MESH200单元转换为其他单元。

2 MESH200单元应用实例

MESH200单元常常用于拖拉和扫掠网格划分中。

(1)拖拉网格

例如某一要进行电磁场分析的磁体(见图1),对该几何体的网格划分就可以借助MESH200单元来完成。

图1

根据该磁体的结构,建立该磁体模型,可通过先建立磁体横截面,然后把横截面沿着磁体径向方向拉伸即可。为能够对面进行映射网格划分,把磁体横截面切割成图2所示的相互连接都是4条边的面,因为面映射网格划分的条件是面是3条或4条边。

图2

定义2个单元:MESH200单元用来划分磁体横截面,SOLID45单元用于拖拉横截面后生成的磁体三维模型。设置MESH200单元的KEYOPT(1)=6,即MESH200单元是4个节点的四边形单元。对所划分的网格大小进行总体单元大小的控制,设置总体单元尺寸为10mm用MESH200单元映射网格划分后的磁体横截面见图3所示。

图3

设置拖拉网格的属性:SOLID45单元,沿着拖拉的径向方向设置拖拉的份数为42份。然后执行把图3的磁体横截面沿着该面的径向拖拉,生成图4所示的网格。

图4

拖拉后的磁体有限元模型中MESH200单元不参与以后的计算,可以保留也可以删除。不删除,即使要显示保留有MESH200单元的磁体中截面结果云图时,MESH200单元也是不能激活的,在操作时MESH200单元可以自动避开选择。

对于该磁体横截面的网格划分也可以选择面单元来实现,比如PLANE42单元,但是平面单元的使用有局限性,模型只能建立在XY平面上,建在其他平面上用平面单元是划分不了网格的,而MESH200单元就没有这样的限制。如果选用PLANE42等平面单元来划分面后再拉伸成体,最后求解时一定要把面上的单元清除掉,否则可能会导致求解出错。

(2)扫掠网格

许多要分析的实际结构都是比较复杂的、不是规则的几何体,要对这样的几何体划分成规则的六面体网格,也可借助MESH200单元来完成。如航空发动机的压气机叶片的榫槽结构不是规则的几何形状(见图5),要对其划分规则的六面体单元,可以借助MESH200单元先划分面,然后进行体扫掠网格划分。