ANSYS劃分網(wǎng)格的算法

2013-08-14 by:廣州有限元培訓實踐中心來源:仿真在線

ANSYS劃分網(wǎng)格的算法

1 自由網(wǎng)格

    就是使用ANSYS的網(wǎng)格工具,軟件內(nèi)部智能劃分,對結構根據(jù)實際的建模來建立網(wǎng)格,一般都是滿足計算的,特別是對于一些不太規(guī)則的模型,就可以使用這種方式,但是這種劃分方式如果做不好,很容易出現(xiàn)較大的誤差;

2 映射網(wǎng)格

    這個里面的技術就多了,一般在網(wǎng)格的過程中首要選擇它,但是這一般也是難度比較大的;這種技術可以首先對模型中的一些關鍵線來劃分,然后映射到整個面,或者是體,從而形成網(wǎng)格,可是使用掃掠技術,就像樓上說的,但是這個掌握是比較困難的,也可以使用像VMESH等命令,也可以通過指定一些網(wǎng)格模式的方式,比如建立一個截面的網(wǎng)格,然后旋轉,或者是拉伸,直接生成網(wǎng)格,等等,映射網(wǎng)格的技術是非常多的。
映射網(wǎng)格的好處就是建立的網(wǎng)格都是比較規(guī)則的,這樣計算出來結果非常接近實際問題,而且可以根據(jù)做者的人的意愿建立生成一定的,確定的單元個數(shù),從而可以加快后期計算速度等;另外,映射網(wǎng)格技術可以避免產(chǎn)生一些特別畸形的單元等,也是映射的好處。

3. 拖拉、掃略網(wǎng)格劃分

    對于由面經(jīng)過拖拉、旋轉、偏移(VDRAG、VROTAT、VOFFST、VEXT等系列命令)等方式生成的復雜三維實體而言,可先在原始面上生成殼(或 MESH200)單元形式的面網(wǎng)格,然后在生成體的同時自動形成三維實體網(wǎng)格;對于已經(jīng)形成好了的三維復雜實體,如果其在某個方向上的拓撲形式始終保持一致,則可用(人工或全自動)掃略網(wǎng)格劃分(VSWEEP命令)功能來劃分網(wǎng)格;這兩種方式形成的單元幾乎都是六面體單元。通常,采用掃略方式形成網(wǎng)格是一種非常好的方式,對于復雜幾何實體,經(jīng)過一些簡單的切分處理,就可以自動形成規(guī)整的六面體網(wǎng)格,它比映射網(wǎng)格劃分方式具有更大的優(yōu)勢和靈活性。

4. 混合網(wǎng)格劃分

混合網(wǎng)格劃分即在幾何模型上,根據(jù)各部位的特點,分別采用自由、映射、掃略等多種網(wǎng)格劃分方式,以形成綜合效果盡量好的有限元模型。混合網(wǎng)格劃分方式要在計算精度、計算時間、建模工作量等方面進行綜合考慮。通常,為了提高計算精度和減少計算時間,應首先考慮對適合于掃略和映射網(wǎng)格劃分的區(qū)域先劃分六面體網(wǎng)格,這種網(wǎng)格既可以是線性的(無中節(jié)點)、也可以是二次的(有中節(jié)點),如果無合適的區(qū)域,應盡量通過切分等多種布爾運算手段來創(chuàng)建合適的區(qū)域(尤其是對所關心的區(qū)域或部位);其次,對實在無法再切分而必須用四面體自由網(wǎng)格劃分的區(qū)域,采用帶中節(jié)點的六面體單元進行自由分網(wǎng)(自動退化成適合于自由劃分形式的單元),此時,在該區(qū)域與已進行掃略或映射網(wǎng)格劃分的區(qū)域的交界面上,會自動形成金字塔過渡單元(無中節(jié)點的六面體單元沒有金字塔退化形式)。 ANSYS中的這種金字塔過渡單元具有很大的靈活性:如果其鄰接的六面體單元無中節(jié)點,則在金字塔單元四邊形面的四條單元邊上,自動取消中間節(jié)點,以保證網(wǎng)格的協(xié)調(diào)性。同時,應采用前面描述的TCHG命令來將退化形式的四面體單元自動轉換成非退化的四面體單元,提高求解效率。如果對整個分析模型的計算精度要求不高、或對進行自由網(wǎng)格劃分區(qū)域的計算精度要求不高,則可在自由網(wǎng)格劃分區(qū)采用無中節(jié)點的六面體單元來分網(wǎng)(自動退化成無中節(jié)點的四面體單元),此時,雖然在六面體單元劃分區(qū)和四面體單元劃分區(qū)之間無金字塔過渡單元,但如果六面體單元區(qū)的單元也無中節(jié)點,則由于都是線性單元,亦可保證單元的協(xié)調(diào)性。

5.利用自由度耦合和約束方程

對于某些形式的復雜幾何模型,可以利用ANSYS的約束方程和自由度耦合功能來促成劃分出優(yōu)良的網(wǎng)格并降低計算規(guī)模。比如,利用CEINTF命令可以將相鄰的體在進行獨立的網(wǎng)格劃分(通常是采用映射或掃略方式)后再"粘結"起來,由于各個體之間在幾何上沒有聯(lián)系,因此不用費勁地考慮相互之間網(wǎng)格的影響,所以可以自由地采用多種手段劃分出良好的網(wǎng)格,而體之間的網(wǎng)格"粘結"是通過形函數(shù)差值來進行自由度耦合的,因此連接位置處的位移連續(xù)性可以得到絕對保證,如果非常關注連接處的應力,可以如下面所述再在該局部位置建立子區(qū)模型予以分析。再如,對于循環(huán)對稱模型(如旋轉機械等),可僅建立一個扇區(qū)作為分析模型,利用CPCYC命令可自動對扇區(qū)的兩個切面上的所有對應節(jié)點建立自由度耦合條件(用MSHCOPY命令可非常方便地在兩個切面上生成對應網(wǎng)格)。