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1、第第3 3章几何实体模型生成网格模型章几何实体模型生成网格模型第1页，共53页，编辑于2022年，星期一3.1.1 单元类型单元类型3.1.1.1 单元的名称及其组成单元的名称及其组成 为了适用不同分析问题的需要，为了适用不同分析问题的需要，ANSYS提供了近提供了近200种不同的单元类型。种不同的单元类型。不同的单元类型适用于不同的分析类型、不同材料和不同几何类型不同的单元类型适用于不同的分析类型、不同材料和不同几何类型不同的单元类型适用于不同的分析类型、不同材料和不同几何类型不同的单元类型适用于不同的分析类型、不同材料和不同几何类型。因此。因此单元的正确选择至关重要。单元的正确选择至关重要
2、。每一种单元都有固定的编号，每一种单元都有固定的编号，单元名称由字符和编号数字组成单元名称由字符和编号数字组成单元名称由字符和编号数字组成单元名称由字符和编号数字组成。其中字符部分代表单元的组别符号，尾部的数字是单元的唯一标识号。其中字符部分代表单元的组别符号，尾部的数字是单元的唯一标识号。如如Beam3，Solid45 通过单元名称可判断该单元适用范围及其形状，单元按维数分类：通过单元名称可判断该单元适用范围及其形状，单元按维数分类：点单元、点单元、1D线单元、线单元、2D平面单元、平面单元、3D立体单元。立体单元。3.1.1.2 典型的单元类型典型的单元类型 在结构分析中，结构的应力状态决
3、定单元类型的选择。应当选择在结构分析中，结构的应力状态决定单元类型的选择。应当选择在结构分析中，结构的应力状态决定单元类型的选择。应当选择在结构分析中，结构的应力状态决定单元类型的选择。应当选择维数最低的单元去获得预期的结果。按单元形状分：维数最低的单元去获得预期的结果。按单元形状分：维数最低的单元去获得预期的结果。按单元形状分：维数最低的单元去获得预期的结果。按单元形状分：第2页，共53页，编辑于2022年，星期一点单元点单元：一般用于简化的质点模型，表示质量单元，或用于创建控制节点。：一般用于简化的质点模型，表示质量单元，或用于创建控制节点。1D1D线单元线单元：线单元由两个节点连接而成，
4、通常用来分析简化的梁、：线单元由两个节点连接而成，通常用来分析简化的梁、管、杆、弹簧模型等。管、杆、弹簧模型等。（1）梁单元（）梁单元（Beam):用于梁构件、薄壁管件、用于梁构件、薄壁管件、C型截面构件、角钢等模型；型截面构件、角钢等模型；（2）杆单元（）杆单元（Link):用于弹簧、螺杆、预应力螺杆和桁架；用于弹簧、螺杆、预应力螺杆和桁架；（3）弹簧单元（）弹簧单元（Spring）：用于弹簧、螺杆或细长构件，或通过刚）：用于弹簧、螺杆或细长构件，或通过刚度等效代替复杂结构等模型。度等效代替复杂结构等模型。壳单元壳单元：壳（：壳（Shell）单元用于薄平板或曲面模型，采用壳单元的基本原）单元
5、用于薄平板或曲面模型，采用壳单元的基本原则是每块面板的表面尺寸不低于其厚度的则是每块面板的表面尺寸不低于其厚度的10倍。倍。第3页，共53页，编辑于2022年，星期一2D平面单元平面单元 平面单元有三角形或四边形单元，有平面单元有三角形或四边形单元，有3节点、节点、4节点、节点、6节点、节点、8节点等，一般用来进行平面分析或轴对称的截面分析。节点等，一般用来进行平面分析或轴对称的截面分析。在在在在ANSYSANSYS中，平面问题的几何模型必须建立在中，平面问题的几何模型必须建立在中，平面问题的几何模型必须建立在中，平面问题的几何模型必须建立在XYXY平面内。平面内。平面内。平面内。ANSYSA
6、NSYS提供平面应力、平面应变、轴对称结构等特性的单元。提供平面应力、平面应变、轴对称结构等特性的单元。提供平面应力、平面应变、轴对称结构等特性的单元。提供平面应力、平面应变、轴对称结构等特性的单元。（1）平面应力问题）平面应力问题主要几何与力学特征是：主要几何与力学特征是：Z向尺寸远小于向尺寸远小于X和和Y方向上的尺寸；方向上的尺寸；所所有的载荷均作用在有的载荷均作用在XY平面内。平面内。在在Z轴上的轴上的应力应力0（2）平面应变）平面应变主要几何与力学特征是：主要几何与力学特征是：Z向尺寸远大于向尺寸远大于X和和Y方向上的尺寸且垂直于方向上的尺寸且垂直于Z轴的横截面不变；轴的横截面不变；所
7、有的载荷均作用在所有的载荷均作用在XY平面内。平面内。在在Z轴上的轴上的应变应变0第4页，共53页，编辑于2022年，星期一（3）轴对称问题）轴对称问题主要几何与力学特征是：主要几何与力学特征是：回转体；回转体；只有回转轴上的轴向载荷。只有回转轴上的轴向载荷。周向周向位移位移0。在。在ANSYS中，轴对称假定三维实体模型是由中，轴对称假定三维实体模型是由XY面内面内的横截面绕的横截面绕Y轴旋转轴旋转360形成的（管、形成的（管、圆锥、圆板、板、圆顶盖、盖、圆盘等，等，对称称轴必必须和整体和整体Y轴重合，不允重合，不允许有有负X坐坐标。X方向是径向，方向是径向，Y方向是方向是轴向，向，Z方向是周
8、向。方向是周向。3D实体单元：实体单元：三维实体单元有四面体、六面体两种，节点数从三维实体单元有四面体、六面体两种，节点数从420不等，适用于不同的分析类型和精度。不等，适用于不同的分析类型和精度。3.1.1.3 确定单元类型时应考虑的因素确定单元类型时应考虑的因素 选择合适的单元类型后，还需进一步考虑单元的选择合适的单元类型后，还需进一步考虑单元的插值函数（形函插值函数（形函插值函数（形函插值函数（形函数）的维数数）的维数数）的维数数）的维数，即采用线性、二次或，即采用线性、二次或P单元。单元。线性单元和高阶单元之间的差别是线性单元只有角节点，而高阶单线性单元和高阶单元之间的差别是线性单元只
9、有角节点，而高阶单元还有边中点。线性单元的位移按线性变化，因此线性单元上的应变、元还有边中点。线性单元的位移按线性变化，因此线性单元上的应变、应力是常数。应力是常数。第5页，共53页，编辑于2022年，星期一 二次单元假定位移是二阶变化的，因此单元上的应变、应力是线二次单元假定位移是二阶变化的，因此单元上的应变、应力是线性变化的。性变化的。P单元的位移可以在单元的位移可以在28阶间选择，而且具有求解收敛精度自动阶间选择，而且具有求解收敛精度自动控制功能。在许多情况下，同线性单元相比，采用高阶类型的单元可以控制功能。在许多情况下，同线性单元相比，采用高阶类型的单元可以得到更好的计算结果。得到更好
10、的计算结果。每种单元的用法在每种单元的用法在ANSYS的帮助文档中都有详细的说明。的帮助文档中都有详细的说明。进入帮助文档有进入帮助文档有2种方法：种方法：（1）单击工具栏中的）单击工具栏中的 按钮按钮（2）通过应用菜单）通过应用菜单Help进入进入第6页，共53页，编辑于2022年，星期一第7页，共53页，编辑于2022年，星期一3.1.1.4 定义单元类型定义途径：必须在通用处理器定义途径：必须在通用处理器PREP7（预处理器）中定义单元类型。（预处理器）中定义单元类型。命令：命令：ET,ITYPE,Ename,KOP1,KOP2,KOP3,KOP4,KOP5,KOP6,INOPRGUI:
11、MainMenu|PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete 定义了单元类型后，定义了单元类型后，ANSYS会自动生成一个与此单元类型对应会自动生成一个与此单元类型对应的单元类型参考号，如果模型中定义了多种单元类型，则与这些单元的单元类型参考号，如果模型中定义了多种单元类型，则与这些单元类型相对应的类型参考号组成的表称为单元类型表。在创建实际单元类型相对应的类型参考号组成的表称为单元类型表。在创建实际单元时（直接创建单元或者划分网格），需要从单元类型表中为其分配一时（直接创建单元或者划分网格），需要从单元类型表中为其分配一个类型参考号以选择对应的单元类型生成
12、有限元模型。个类型参考号以选择对应的单元类型生成有限元模型。第8页，共53页，编辑于2022年，星期一此处列出已经定义的单元类型第9页，共53页，编辑于2022年，星期一单元类型参考号单元类别单元编号名新添加的两个单元类型：PLANE42:4结点四边形单元PLANE2：6结点三角形单元注：beam:梁单元；Link:线单元；Solid:实体单元；Pipe:管单元；Shell：壳单元第10页，共53页，编辑于2022年，星期一 许多单元有一些另外的选项（许多单元有一些另外的选项（KEYOPTs），这些项用于控制单元），这些项用于控制单元刚度矩阵的生成、单元的输出和单元坐标系的选择等。刚度矩阵的生
13、成、单元的输出和单元坐标系的选择等。KEYOPTs可以可以在定义单元类型时指定在定义单元类型时指定(对话框中的对话框中的Options选项选项)。3.1.2 定义单元实常数定义单元实常数 在计算单元矩阵时，有一些数据可能无法从节点坐标和材料特性在计算单元矩阵时，有一些数据可能无法从节点坐标和材料特性得到，这时就需要定义单元实常数。得到，这时就需要定义单元实常数。实常数是某一单元的补称几何特实常数是某一单元的补称几何特实常数是某一单元的补称几何特实常数是某一单元的补称几何特征征征征,因此，因此，单元实常数是依赖单元类型的单元特性，并不是所有的单元类型单元实常数是依赖单元类型的单元特性，并不是所有
14、的单元类型都需要实常数，同一类型的不同单元可以有不同的实常数值都需要实常数，同一类型的不同单元可以有不同的实常数值。例如二维梁单。例如二维梁单元元BEAM3的实常数：面积的实常数：面积(AREA)、惯性矩、惯性矩(IZZ)、高度、高度(HEIGHT)、剪切变形常、剪切变形常数数(SHERZ)、初始应变（、初始应变（ISTRAN）和单位长度质量）和单位长度质量(ADDMAS)等。等。对应于特定单元类型，每组实常数有一个参考号，与每组实常数对应的对应于特定单元类型，每组实常数有一个参考号，与每组实常数对应的参考号组成的表称为参考号组成的表称为实常数表实常数表。在创建单元（直接创建单元或者划分网在创
15、建单元（直接创建单元或者划分网格）时，可以为将要创建的单元分配实常数号格）时，可以为将要创建的单元分配实常数号。第11页，共53页，编辑于2022年，星期一定义途径：Command:R,NSET,R1,R2,R3,R4,R5,R6Main Menu：Preprocessor|Real Constants|Add/Edit/Delete3.1.3 定义材料特性 绝大多数单元类型都需要材料特性。根据应用的不同，材料特性指绝大多数单元类型都需要材料特性。根据应用的不同，材料特性指如下几种特性：如下几种特性：线性或者非线性；线性或者非线性；弹性（各向同性、正交异性）或非弹性；弹性（各向同性、正交异性）
16、或非弹性；不随温度变化或者随温度变化；不随温度变化或者随温度变化；像单元类型和单元实常数一样，每一组材料特性也有一个材料特性参考号。像单元类型和单元实常数一样，每一组材料特性也有一个材料特性参考号。与材料特性组对应的材料特性参考号表称为与材料特性组对应的材料特性参考号表称为材料属性表材料属性表材料属性表材料属性表。在一个分析中，可能。在一个分析中，可能有多个材料特性组（对应模型中的多种材料）。有多个材料特性组（对应模型中的多种材料）。在创建单元时可以使用相关在创建单元时可以使用相关在创建单元时可以使用相关在创建单元时可以使用相关命令通过材料特性参考号来分配命令通过材料特性参考号来分配命令通过材
17、料特性参考号来分配命令通过材料特性参考号来分配第12页，共53页，编辑于2022年，星期一其采用的材料特性组。其采用的材料特性组。其采用的材料特性组。其采用的材料特性组。定义材料属性：Command：MP,Lab,MAT,C0,C1,C2,C3,C4GUI:Main MenuPreprocessor|Material Props|Material Models第13页，共53页，编辑于2022年，星期一第14页，共53页，编辑于2022年，星期一弹性模量泊松比 在材料属性对话框窗口的左边，同样用树型结构文件夹方式显示已在材料属性对话框窗口的左边，同样用树型结构文件夹方式显示已经定义的参数的材料
18、，默认的时候会有材料经定义的参数的材料，默认的时候会有材料1，要添加、删除或者拷贝相，要添加、删除或者拷贝相近的材料，使用材料特性窗口的菜单命令。需要修改材料特性的时候，近的材料，使用材料特性窗口的菜单命令。需要修改材料特性的时候，可以双击要修改的材料文件夹，选择其中所定义的特性，双击进行修改。可以双击要修改的材料文件夹，选择其中所定义的特性，双击进行修改。第15页，共53页，编辑于2022年，星期一3.1.4 定义截面类型 对于用对于用Beam188和和beam 189单元对梁进行网格划分，可以定义单元横截面。单元对梁进行网格划分，可以定义单元横截面。ANSYS提供了提供了11种常用的截面类
19、型，并允许用户自定义截面。用户可以从中选择与实际结构截面相近的截面类型种常用的截面类型，并允许用户自定义截面。用户可以从中选择与实际结构截面相近的截面类型或用截面自定义功能定义截面。或用截面自定义功能定义截面。3.1.4.1 常用截面类型的定义常用截面类型的定义命令：命令：SECTYPE,SECID,Type,Subtype,Name,REFINEKEY 选择截面类型选择截面类型 SECDATA,VAL1,VAL2,VAL3,VAL9,VAL10 定义截面几何数据定义截面几何数据 SECOFFSET,Location,OFFSETY,OFFSETZ,CG-Y,CG-Z,SH-Y,SH-Z 指定
20、单元节点在截面上的位置指定单元节点在截面上的位置 GUI：Main MenuPreprocessor|SectionsBeamCommon Sectns第16页，共53页，编辑于2022年，星期一第17页，共53页，编辑于2022年，星期一第18页，共53页，编辑于2022年，星期一 ANSYS会计算所定义的截面的几何特性（如截面面积、惯性矩、翘会计算所定义的截面的几何特性（如截面面积、惯性矩、翘曲常数、扭转常数等，并输出到曲常数、扭转常数等，并输出到ANSYS的输出窗口。单击的输出窗口。单击Preview，在，在图形窗口中显示所定义的截面。单击图形窗口中显示所定义的截面。单击Meshview
21、，在图形窗口中显示该截，在图形窗口中显示该截面的同时，显示截面上的网格。面的同时，显示截面上的网格。3.1.4.2 用户自定义截面类型用户自定义截面类型 略略3.1.4.3 截面类型的删除、列表显示、图形显示与截面网格细化截面类型的删除、列表显示、图形显示与截面网格细化 略略 第19页，共53页，编辑于2022年，星期一3.2 划分网格划分网格 网格划分是建模中非常重要的一个环节，它将几何模型转化为由节网格划分是建模中非常重要的一个环节，它将几何模型转化为由节点和单元构成的有限元模型。网格划分的好坏将直接影响到计算结果的点和单元构成的有限元模型。网格划分的好坏将直接影响到计算结果的准确性和计算
22、速度，甚至会因为网格划分不合理而导致计算不收敛。准确性和计算速度，甚至会因为网格划分不合理而导致计算不收敛。网格划分主要包含以下网格划分主要包含以下3个步骤：个步骤：(1)(1)分配单元属性分配单元属性分配单元属性分配单元属性（包括单元类型、分配实常数或者截面属性（对有些单元类型）、分包括单元类型、分配实常数或者截面属性（对有些单元类型）、分配材料属性等）配材料属性等）；(2)(2)设定网格尺寸控制和网格形状设定网格尺寸控制和网格形状设定网格尺寸控制和网格形状设定网格尺寸控制和网格形状（可选择的，由（可选择的，由ANSYS确定单元尺寸通常确定单元尺寸通常比较合理）比较合理）；(3)(3)执行网
23、格划分。执行网格划分。执行网格划分。执行网格划分。第20页，共53页，编辑于2022年，星期一3.2.1 分配单元属性分配单元属性 完成单元属性定义后，在划分网格之前，用户要对几何模型各部分分配完成单元属性定义后，在划分网格之前，用户要对几何模型各部分分配相应的单元属性。相应的单元属性。手动分配单元属性手动分配单元属性手动分配单元属性手动分配单元属性第21页，共53页，编辑于2022年，星期一1.分配关键点的单元属性分配关键点的单元属性当对关键点划分单元前，需要指定关键点的单元属性。当对关键点划分单元前，需要指定关键点的单元属性。命令：命令：KATT,MAT,REAL,TYPE,ESYSGUI
24、:MainMenuPreprocessorMeshingMesh AttributesAll KeypointsGUI:MainMenuPreprocessorMeshingMesh AttributesPicked KPs2.分配线的单元属性分配线的单元属性当对线划分单元前，需要指定线的单元属性，定义是否指定方向关键点。当对线划分单元前，需要指定线的单元属性，定义是否指定方向关键点。命令：命令：LATT,MAT,REAL,TYPE,KB,KE,SECNUMGUI:MainMenuPreprocessorMeshingMesh AttributesAll LinesGUI:MainMenuPr
25、eprocessorMeshingMesh AttributesPicked Lines3.分配面的单元属性分配面的单元属性当对面划分网格前，要指定面的单元属性。当对面划分网格前，要指定面的单元属性。命令：命令：AATT,MAT,REAL,TYPE,ESYSGUI:MainMenuPreprocessorMeshingMesh AttributesAll AreasGUI:MainMenuPreprocessorMeshingMesh AttributesPicked Areas第22页，共53页，编辑于2022年，星期一4.分配体的单元属性分配体的单元属性当对体划分网格前，要指定体的单元属性
26、。当对体划分网格前，要指定体的单元属性。命令：命令：VATT,MAT,REAL,TYPE,ESYSGUI:MainMenuPreprocessorMeshingMesh AttributesAll VolumesGUI:MainMenuPreprocessorMeshingMesh AttributesPicked Volumes 默认单元属性默认单元属性默认单元属性默认单元属性 通常的工作中，如果各个属性表（单元类型表、材料属性表以及通常的工作中，如果各个属性表（单元类型表、材料属性表以及实常数表）只包含一个条目，即只定义了一项材料属性、一个单元实常数表）只包含一个条目，即只定义了一项材料属
27、性、一个单元类型等，则在划分网格时可以不再为各个图元分配单元属性，类型等，则在划分网格时可以不再为各个图元分配单元属性，ANSYS将唯一的表项生成默认单元属性，在生成网格时自动将默认将唯一的表项生成默认单元属性，在生成网格时自动将默认单元属性分配给实体模型和单元。单元属性分配给实体模型和单元。第23页，共53页，编辑于2022年，星期一3.2.2 设定网格尺寸设定网格尺寸 分配单元属性后，需要设定网格尺寸。分配单元属性后，需要设定网格尺寸。ANSYS网格划分中有许多不同的网格划分中有许多不同的单元尺寸控制方式。主要有：单元尺寸控制方式。主要有：（1）智能网格尺寸）智能网格尺寸”Smart Si
28、zing”；（2）手动控制单元尺寸；）手动控制单元尺寸；给定单元边长给定单元边长 指定线上单元分割数指定线上单元分割数 注：划分网格后，还可以细化网格注：划分网格后，还可以细化网格第24页，共53页，编辑于2022年，星期一3.2.3 指定单元划分的形状指定单元划分的形状 ANSYS中网格形状多种多样。单元形状可以通过命令、中网格形状多种多样。单元形状可以通过命令、GUI或通过网格或通过网格工具栏中的网格类型部分进行选择。工具栏中的网格类型部分进行选择。命令：命令：MOPT,Lab,ValueGUI:MainMenuPrerocessorMeshingMesher Opts【见下页】单元的形状
29、可以为三角形单元的形状可以为三角形(triangle)、四、四边形边形(quadrilateral)、四面体、四面体(Tetrahedral)或者六面体或者六面体(Hexahedral)。形。形状。随着状。随着Mesh对象的类型（面、体）和网格对象的类型（面、体）和网格类型（自由网格、映射网格、扫掠网格）不同类型（自由网格、映射网格、扫掠网格）不同而不同。如果而不同。如果Mesh对象是线或关键点，则形对象是线或关键点，则形状选项无效。状选项无效。第25页，共53页，编辑于2022年，星期一 注：一般省略该注：一般省略该注：一般省略该注：一般省略该步，即不特别指步，即不特别指步，即不特别指步，即
30、不特别指定，软件根据所定，软件根据所定，软件根据所定，软件根据所设定的单元类型设定的单元类型设定的单元类型设定的单元类型进行自动选择。进行自动选择。进行自动选择。进行自动选择。在设定完单元在设定完单元属性和单元格大属性和单元格大小和形状后，就小和形状后，就可以开始给几何可以开始给几何模型划分单元了。模型划分单元了。四面体网格六面体网格金字塔、棱锥第26页，共53页，编辑于2022年，星期一3.2.4 自由网格划分与映射网格划分自由网格划分与映射网格划分 基本的网格划分有两种，即自由网格（基本的网格划分有两种，即自由网格（Free）划分和映射网格（）划分和映射网格（Mapped)划分。一般说来划
31、分。一般说来映射网格往往比自由网格得到的结果更加精确，而且在求解时对映射网格往往比自由网格得到的结果更加精确，而且在求解时对CPU和内存的需求也相对低些。和内存的需求也相对低些。自由网格对于单元形状没有过高的限制，并且没有特定的准则；对实体模型无自由网格对于单元形状没有过高的限制，并且没有特定的准则；对实体模型无任何特殊要求，即使是不规则的，也可以进行自由网格划分。任何特殊要求，即使是不规则的，也可以进行自由网格划分。面自由网格面自由网格可以是四可以是四边形、三角形或其混合单元，边形、三角形或其混合单元，体自由网格体自由网格只能是四面体只能是四面体（TET）。）。映射网格对单元形状映射网格对单
32、元形状有限制，面映射网格有限制，面映射网格可以是四边形、三角形，可以是四边形、三角形，体映射网格体映射网格只能是六面体（只能是六面体（HEX）。）。单元形状单元形状是否支持自由网格划分是否支持自由网格划分是否支持映射网格划分是否支持映射网格划分四边形是是三角形是是六面体HEX否是四面体TET是否第27页，共53页，编辑于2022年，星期一 自由网格划分自由网格划分自由网格划分自由网格划分 通过命令方式和通过命令方式和GUI方式都可以进方式都可以进行自由网格划分。行自由网格划分。(1)面面的自由网格划分：的自由网格划分：自由网格可以是三角形或者是四边形自由网格可以是三角形或者是四边形单元组成，也
33、可由两者混合组成，当面边单元组成，也可由两者混合组成，当面边界上总的单元划分数目为偶数时，面的自界上总的单元划分数目为偶数时，面的自由网格将全部生成四边形网格，当单元划由网格将全部生成四边形网格，当单元划分数目为奇数时将可能生成三角形单元。分数目为奇数时将可能生成三角形单元。(2)体体的自由网格：只能包含四面体单元的自由网格：只能包含四面体单元（三棱锥）（三棱锥）第28页，共53页，编辑于2022年，星期一映射网格划分映射网格划分映射网格划分映射网格划分 映射网格对于映射网格对于单元的形状单元的形状有限制，映射网格划分要求面或者体有规则的形状，有限制，映射网格划分要求面或者体有规则的形状，即必
34、须满足一定的准则，映射网格在网格工具即必须满足一定的准则，映射网格在网格工具(MESH TOOL)中不能进行中不能进行SmartSizing(智能划分），而需要通过局部网格尺寸控制的相关选项设定。如果要智能划分），而需要通过局部网格尺寸控制的相关选项设定。如果要采用映射网格划分单元，则必须将采用映射网格划分单元，则必须将模型生成模型生成具有一系列相当规则的体或面。映射网格划具有一系列相当规则的体或面。映射网格划分后，形状规则，单元成排。分后，形状规则，单元成排。面映射网格包括全部是四边形单元或者全部是三角形单元。面接受映射网格划分，必须满足面映射网格包括全部是四边形单元或者全部是三角形单元。面
35、接受映射网格划分，必须满足以下条件：以下条件：(1)该面必须是三或四条边；该面必须是三或四条边；(2)面的对边必须设置为相同数目的单元划分数目；面的对边必须设置为相同数目的单元划分数目；(3)面如有三条边，则各边设置的单元划分数必须为偶数且相等；面如有三条边，则各边设置的单元划分数必须为偶数且相等；(4)网格划分必须设置为映射网格。网格划分必须设置为映射网格。注：注：如果一个面多于四条边，原则上不能直接用映射网格划分，但可以进行技术处理，即可如果一个面多于四条边，原则上不能直接用映射网格划分，但可以进行技术处理，即可以用以用LCCAT（连接）或（连接）或LCOMB（合并）命令使总边数减少到（合
36、并）命令使总边数减少到4条或条或3条。条。LCCAT生成的线在生成生成的线在生成网格时必然会在交点处产生一个节点，而用网格时必然会在交点处产生一个节点，而用LCOMB合并的线在两条线的交点处不一定会产生节合并的线在两条线的交点处不一定会产生节点。点。3.2.4.1 面的映射网格划分面的映射网格划分第29页，共53页，编辑于2022年，星期一自由网格划分和映射网格划分1.利用合并操作，将多边形或不规则形状的相邻边线进行布尔相加操利用合并操作，将多边形或不规则形状的相邻边线进行布尔相加操作，使几何模型成为作，使几何模型成为“四边形四边形”或或“三角形三角形”，再进行映射网格划分。，再进行映射网格划
37、分。该该“四边形四边形”或或“三角形三角形”的边可以是曲线或折线。的边可以是曲线或折线。不规则形不规则形不规则形不规则形状或多边形状或多边形状或多边形状或多边形面的映射网格划分技术面的映射网格划分技术面的映射网格划分技术面的映射网格划分技术LCCAT第30页，共53页，编辑于2022年，星期一命令：命令：命令：命令：LCOMBLCOMB，NL1NL1，NL2NL2，KEEPKEEPGUIGUI：Main MenuPreprocessorMain MenuPreprocessorModelingModelingOperateOperateBooleansBooleansAddLinesAddLi
38、nes2.利用连线操作，将多边形或不规则形状的相邻边线进行连线操作，利用连线操作，将多边形或不规则形状的相邻边线进行连线操作，使几何模型成为使几何模型成为“四边形四边形”或或“三角形三角形”，再进行映射网格划分。该，再进行映射网格划分。该“四四边形边形”或或“三角形三角形”的边可以是曲线或折线。的边可以是曲线或折线。命令：命令：命令：命令：LCCATLCCAT，NL1NL1，NL2NL2GUIGUI：Main Main MenuPreprocessorMenuPreprocessorMeshingMeshingMeshAreasMappedConcatenateLinesMeshAreasMa
39、ppedConcatenateLinesLCCATLCOMB第31页，共53页，编辑于2022年，星期一3.3.利用关键点确定基本体进行映射网格划分利用关键点确定基本体进行映射网格划分利用关键点确定基本体进行映射网格划分利用关键点确定基本体进行映射网格划分 这种方式提供了对多边面划分映射网格的简捷途径，不再需要连接或者合并线，只这种方式提供了对多边面划分映射网格的简捷途径，不再需要连接或者合并线，只需拾取面边界上的三或四个关键点为顶点进行映射网格划分。需拾取面边界上的三或四个关键点为顶点进行映射网格划分。命令：命令：命令：命令：AMAPAMAP，KP1KP1，KP2KP2，KP3KP3，KP4
40、KP4GUIGUI：MainMain MenuPreprocessor MenuPreprocessorMeshingMeshingMeshAreasMappedMeshAreasMappedBy ConersBy ConersGUI方式将弹出面拾取对话框，在拾取需要进行映射网格划分的面后，单击方式将弹出面拾取对话框，在拾取需要进行映射网格划分的面后，单击OK，进入关，进入关键点拾取对话框。在图形中拾取网格划分面上的键点拾取对话框。在图形中拾取网格划分面上的3个或个或4个关键点，单击个关键点，单击OK完成操作，则完成操作，则将将所选取的关键点确定的三角形或四边形作为映射网格的基本形状所选取的关
41、键点确定的三角形或四边形作为映射网格的基本形状所选取的关键点确定的三角形或四边形作为映射网格的基本形状所选取的关键点确定的三角形或四边形作为映射网格的基本形状进行映射网格划分。进行映射网格划分。第32页，共53页，编辑于2022年，星期一面映射网格划分值得注意之处面映射网格划分值得注意之处：（1）划划分分网网格格时时在在依依附附于于线线、面面或或者者体体上上的的关关键键点点处处将将生生成成节节点点。因因此此一一条条线线将将至至少少有有关关键键点点同同样样多多的的单单元元划划分分数数，程程序序不不允允许许对对这这样样的线用更少的划分数来指定其单元划分数。的线用更少的划分数来指定其单元划分数。（2
42、）单单元元尺尺寸寸的的定定义义是是针针对对原原始始线线的的，连连接接线线（LCCAT）并并没没有有形形成成新新的的原原始始线线，而而合合并并线线(LCOMB)形形成成了了新新的的原原始始线线，因因此此，对对对对连连连连接接接接线线线线只只只只能能能能对对对对原原原原始始始始线线线线分分分分别别别别定定定定义义义义单单单单元元元元划划划划分分分分数数数数，对对对对合合合合并并并并线线线线可可可可以以以以直直直直接接接接指指指指定定定定单单单单元元元元划划划划分分分分数数数数。使使使使用合并线比连接线有优势用合并线比连接线有优势用合并线比连接线有优势用合并线比连接线有优势。（3）AMAP命令提供了
43、不规则形状面的映射网格划分的最简单方式。命令提供了不规则形状面的映射网格划分的最简单方式。（4）在在指指定定面面边边界界线线的的单单元元划划分分数数时时，不不必必对对所所有有线线指指定定单单元元划划分分数数，只只需需指指定定两两条条对对边边上上的的一一条条的的划划分分数数即即可可，ANSYS软软件件会会自自动动将将划分数传递到对边。划分数传递到对边。第33页，共53页，编辑于2022年，星期一3.2.4.2 3.2.4.2 体的映射网格划分技术体的映射网格划分技术体的映射网格划分技术体的映射网格划分技术 要将要将体体全部划分为六面体单元，体必须满足以下条件：全部划分为六面体单元，体必须满足以下
44、条件：（1）体的外形应为块状）体的外形应为块状(有六个面有六个面)、楔形三棱柱、楔形三棱柱(五个面五个面)或者四面体或者四面体(四个四个面面)（2）体的对边上必须划分相同的单元数）体的对边上必须划分相同的单元数（3）如果体是棱柱或四面体，三角形面边界上的单元划分数必须是偶）如果体是棱柱或四面体，三角形面边界上的单元划分数必须是偶数数总结：体要满足体的面数不多于总结：体要满足体的面数不多于6，同时体的各个边界面要满足对面进，同时体的各个边界面要满足对面进行映射网格划分的条件。行映射网格划分的条件。技巧：当体有多余的面时，也需要减少围成体的面的个数以进行映技巧：当体有多余的面时，也需要减少围成体的
45、面的个数以进行映射网格的划分。可以对面进行射网格的划分。可以对面进行ACCT或或AADD操作，连接生成的面操作，连接生成的面也要满足进行面映射网格划分所要求的条件，因此连接面的边界线也要满足进行面映射网格划分所要求的条件，因此连接面的边界线（即参与连接操作的源面的所有边界线）也需要连接起来，注意先（即参与连接操作的源面的所有边界线）也需要连接起来，注意先连接面，再连接线。如果参与连接的源面只有四条边界线（此四条连接面，再连接线。如果参与连接的源面只有四条边界线（此四条线都是原始线），则生成连接后的连接线操作会自动进行。线都是原始线），则生成连接后的连接线操作会自动进行。第34页，共53页，编辑
46、于2022年，星期一命令：命令：ACCATGUI：PreprocessorMeshingConcatenateAeras命令：命令：AADDGUI：PreprocessorModelingOperateBooleansAddAeras说明：说明：AADD命令要求待连接的面在一个平面内，因此使用受限。连接命令要求待连接的面在一个平面内，因此使用受限。连接Concatenate操作仅是操作仅是网格划分的辅助工具网格划分的辅助工具，并非布尔操作，对连接生成的图元（包括线和面）不能做任何实，并非布尔操作，对连接生成的图元（包括线和面）不能做任何实体建模操作（删除图元除外），例如不能对连接线施加实体模型
47、载荷，不能参与布尔运体建模操作（删除图元除外），例如不能对连接线施加实体模型载荷，不能参与布尔运算、不能拷贝、拖拉、旋转等，也不能再用于另一个连接操作。算、不能拷贝、拖拉、旋转等，也不能再用于另一个连接操作。ACCAT连接这两个面第35页，共53页，编辑于2022年，星期一 网格工具提供了最常用的网格划分控制和最常用的网格划分操作外，还提网格工具提供了最常用的网格划分控制和最常用的网格划分操作外，还提供了快速划分网格的工具供了快速划分网格的工具Mesh Tool命令，如下图所示，一旦打开了它，它就命令，如下图所示，一旦打开了它，它就保持打开状态直到单击保持打开状态直到单击Close关闭它或离开
48、预处理器（关闭它或离开预处理器（PREP7）为止。）为止。3.2.5 快速网格划分网格划分工具快速网格划分网格划分工具MeshTool第36页，共53页，编辑于2022年，星期一网格划分工具提供了如下功能：网格划分工具提供了如下功能：单元属性分配单元属性分配SmartSize控制：智能单元尺寸。控制：智能单元尺寸。局部网格尺寸控制局部网格尺寸控制网格生成控制（指单元形状和网网格生成控制（指单元形状和网格划分方式）格划分方式）局部细化网格控制局部细化网格控制以上功能的详细使用说明略以上功能的详细使用说明略单元属性分配智能网格划分控制局部网格尺寸控制局部细化网格控制网格生成控制分网对象第37页，共
49、53页，编辑于2022年，星期一 在进行体的网格划分时，还有一种特别也在进行体的网格划分时，还有一种特别也很有效的扫掠划分方式很有效的扫掠划分方式。对于一个已经建好但尚未划分网格的体，体扫掠操作将体的一个边界面网对于一个已经建好但尚未划分网格的体，体扫掠操作将体的一个边界面网格（称为源面）沿目标面方向扫掠贯穿整个体，从而生成格（称为源面）沿目标面方向扫掠贯穿整个体，从而生成3D单元与节点。单元与节点。扫掠可以生成的扫掠可以生成的3D单元有六面体单元（源面网格是四边形）、楔形单元单元有六面体单元（源面网格是四边形）、楔形单元（源面网格是三角形）或二者兼有（源面网格由四边形、三角形混合网格（源面网
50、格是三角形）或二者兼有（源面网格由四边形、三角形混合网格组成）。组成）。1.扫掠网格划分应具备的条件扫掠网格划分应具备的条件（1）确确定定有有需需要要扫扫掠掠（VSWEEP）的的体体的的个个数数。VSWEEP可可对对一一个个体体、所所有有选择的体或体某一部分进行扫掠；选择的体或体某一部分进行扫掠；（2）确确定定体体的的拓拓扑扑能能否否进进行行扫扫掠掠。如如果果体体内内有有空空壳壳、源源面面与与目目标标面面不不是是相相对对面面或或体体中中有有不不穿穿过过源源面面与与目目标标面面的的孔孔，都都会会造造成成扫扫掠掠失失败败。因因此此要要认认准准源源面面、目标面目标面3.2.6 体的扫掠网格划分体的扫