ANSYS劃分網(wǎng)格的算法

2013-08-14 by:廣州有限元培訓(xùn)實(shí)踐中心來(lái)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(duì)結(jié)構(gòu)根據(jù)實(shí)際的建模來(lái)建立網(wǎng)格,一般都是滿足計(jì)算的,特別是對(duì)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(gè)里面的技術(shù)就多了,一般在網(wǎng)格的過(guò)程中首要選擇它,但是這一般也是難度比較大的;這種技術(shù)可以首先對(duì)模型中的一些關(guān)鍵線來(lái)劃分,然后映射到整個(gè)面,或者是體,從而形成網(wǎng)格,可是使用掃掠技術(shù),就像樓上說(shuō)的,但是這個(gè)掌握是比較困難的,也可以使用像VMESH等命令,也可以通過(guò)指定一些網(wǎng)格模式的方式,比如建立一個(gè)截面的網(wǎng)格,然后旋轉(zhuǎn),或者是拉伸,直接生成網(wǎng)格,等等,映射網(wǎng)格的技術(shù)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(jì)算出來(lái)結(jié)果非常接近實(shí)際問(wèn)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(gè)數(shù),從而可以加快后期計(jì)算速度等;另外,映射網(wǎng)格技術(shù)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(duì)于由面經(jīng)過(guò)拖拉、旋轉(zhuǎn)、偏移(VDRAG、VROTAT、VOFFST、VEXT等系列命令)等方式生成的復(fù)雜三維實(shí)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(shí)自動(dòng)形成三維實(shí)體網(wǎng)格;對(duì)于已經(jīng)形成好了的三維復(fù)雜實(shí)體,如果其在某個(gè)方向上的拓?fù)湫问绞冀K保持一致,則可用(人工或全自動(dòng))掃略網(wǎng)格劃分(VSWEEP命令)功能來(lái)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(duì)于復(fù)雜幾何實(shí)體,經(jīng)過(guò)一些簡(jiǎn)單的切分處理,就可以自動(dòng)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(shì)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(diǎn),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(jì)算精度、計(jì)算時(shí)間、建模工作量等方面進(jìn)行綜合考慮。通常,為了提高計(jì)算精度和減少計(jì)算時(shí)間,應(yīng)首先考慮對(duì)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(wú)中節(jié)點(diǎn))、也可以是二次的(有中節(jié)點(diǎn)),如果無(wú)合適的區(qū)域,應(yīng)盡量通過(guò)切分等多種布爾運(yùn)算手段來(lái)創(chuàng)建合適的區(qū)域(尤其是對(duì)所關(guān)心的區(qū)域或部位);其次,對(duì)實(shí)在無(wú)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(diǎn)的六面體單元進(jìn)行自由分網(wǎng)(自動(dòng)退化成適合于自由劃分形式的單元),此時(shí),在該區(qū)域與已進(jìn)行掃略或映射網(wǎng)格劃分的區(qū)域的交界面上,會(huì)自動(dòng)形成金字塔過(guò)渡單元(無(wú)中節(jié)點(diǎn)的六面體單元沒有金字塔退化形式)。 ANSYS中的這種金字塔過(guò)渡單元具有很大的靈活性:如果其鄰接的六面體單元無(wú)中節(jié)點(diǎn),則在金字塔單元四邊形面的四條單元邊上,自動(dòng)取消中間節(jié)點(diǎn),以保證網(wǎng)格的協(xié)調(diào)性。同時(shí),應(yīng)采用前面描述的TCHG命令來(lái)將退化形式的四面體單元自動(dòng)轉(zhuǎn)換成非退化的四面體單元,提高求解效率。如果對(duì)整個(gè)分析模型的計(jì)算精度要求不高、或?qū)M(jìn)行自由網(wǎng)格劃分區(qū)域的計(jì)算精度要求不高,則可在自由網(wǎng)格劃分區(qū)采用無(wú)中節(jié)點(diǎn)的六面體單元來(lái)分網(wǎng)(自動(dòng)退化成無(wú)中節(jié)點(diǎn)的四面體單元),此時(shí),雖然在六面體單元?jiǎng)澐謪^(qū)和四面體單元?jiǎng)澐謪^(qū)之間無(wú)金字塔過(guò)渡單元,但如果六面體單元區(qū)的單元也無(wú)中節(jié)點(diǎn),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(duì)于某些形式的復(fù)雜幾何模型,可以利用ANSYS的約束方程和自由度耦合功能來(lái)促成劃分出優(yōu)良的網(wǎng)格并降低計(jì)算規(guī)模。比如,利用CEINTF命令可以將相鄰的體在進(jìn)行獨(dú)立的網(wǎng)格劃分(通常是采用映射或掃略方式)后再"粘結(jié)"起來(lái),由于各個(gè)體之間在幾何上沒有聯(lián)系,因此不用費(fèi)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(jié)"是通過(guò)形函數(shù)差值來(lái)進(jìn)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(duì)保證,如果非常關(guān)注連接處的應(yīng)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(duì)于循環(huán)對(duì)稱模型(如旋轉(zhuǎn)機(jī)械等),可僅建立一個(gè)扇區(qū)作為分析模型,利用CPCYC命令可自動(dòng)對(duì)扇區(qū)的兩個(gè)切面上的所有對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)建立自由度耦合條件(用MSHCOPY命令可非常方便地在兩個(gè)切面上生成對(duì)應(yīng)網(wǎng)格)。