ANSYS划分网格的算法

2013-08-14 by:广州有限元培训实践中心来源:仿真在线

ANSYS划分网格的算法

1 自由网格

    就是使用ANSYS的网格工具,软件内部智能划分,对结构根据实际的建模来建立网格,一般都是满足计算的,特别是对于一些不太规则的模型,就可以使用这种方式,但是这种划分方式如果做不好,很容易出现较大的误差;

2 映射网格

    这个里面的技术就多了,一般在网格的过程中首要选择它,但是这一般也是难度比较大的;这种技术可以首先对模型中的一些关键线来划分,然后映射到整个面,或者是体,从而形成网格,可是使用扫掠技术,就像楼上说的,但是这个掌握是比较困难的,也可以使用像VMESH等命令,也可以通过指定一些网格模式的方式,比如建立一个截面的网格,然后旋转,或者是拉伸,直接生成网格,等等,映射网格的技术是非常多的。
映射网格的好处就是建立的网格都是比较规则的,这样计算出来结果非常接近实际问题,而且可以根据做者的人的意愿建立生成一定的,确定的单元个数,从而可以加快后期计算速度等;另外,映射网格技术可以避免产生一些特别畸形的单元等,也是映射的好处。

3. 拖拉、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。

4. 混合网格划分

混合网格划分即在几何模型上,根据各部位的特点,分别采用自由、映射、扫略等多种网格划分方式,以形成综合效果尽量好的有限元模型。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。通常,为了提高计算精度和减少计算时间,应首先考虑对适合于扫略和映射网格划分的区域先划分六面体网格,这种网格既可以是线性的(无中节点)、也可以是二次的(有中节点),如果无合适的区域,应尽量通过切分等多种布尔运算手段来创建合适的区域(尤其是对所关心的区域或部位);其次,对实在无法再切分而必须用四面体自由网格划分的区域,采用带中节点的六面体单元进行自由分网(自动退化成适合于自由划分形式的单元),此时,在该区域与已进行扫略或映射网格划分的区域的交界面上,会自动形成金字塔过渡单元(无中节点的六面体单元没有金字塔退化形式)。 ANSYS中的这种金字塔过渡单元具有很大的灵活性:如果其邻接的六面体单元无中节点,则在金字塔单元四边形面的四条单元边上,自动取消中间节点,以保证网格的协调性。同时,应采用前面描述的TCHG命令来将退化形式的四面体单元自动转换成非退化的四面体单元,提高求解效率。如果对整个分析模型的计算精度要求不高、或对进行自由网格划分区域的计算精度要求不高,则可在自由网格划分区采用无中节点的六面体单元来分网(自动退化成无中节点的四面体单元),此时,虽然在六面体单元划分区和四面体单元划分区之间无金字塔过渡单元,但如果六面体单元区的单元也无中节点,则由于都是线性单元,亦可保证单元的协调性。

5.利用自由度耦合和约束方程

对于某些形式的复杂几何模型,可以利用ANSYS的约束方程和自由度耦合功能来促成划分出优良的网格并降低计算规模。比如,利用CEINTF命令可以将相邻的体在进行独立的网格划分(通常是采用映射或扫略方式)后再"粘结"起来,由于各个体之间在几何上没有联系,因此不用费劲地考虑相互之间网格的影响,所以可以自由地采用多种手段划分出良好的网格,而体之间的网格"粘结"是通过形函数差值来进行自由度耦合的,因此连接位置处的位移连续性可以得到绝对保证,如果非常关注连接处的应力,可以如下面所述再在该局部位置建立子区模型予以分析。再如,对于循环对称模型(如旋转机械等),可仅建立一个扇区作为分析模型,利用CPCYC命令可自动对扇区的两个切面上的所有对应节点建立自由度耦合条件(用MSHCOPY命令可非常方便地在两个切面上生成对应网格)。