ANSYSWorkbench模型导入与网格划分吴淑芳学习教案

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1、会计学1ANSYSWorkbench模型导入与网格划分模型导入与网格划分吴淑芳吴淑芳第一页，编辑于星期五：十九点 五十二分。主要内容主要内容一、模型导入一、模型导入 二、网格划分二、网格划分 2022-5-282网格划分基础网格划分基础全局网格全局网格控制控制局部网格局部网格控制控制虚拟虚拟拓扑拓扑网格网格检查检查网格网格划分划分实例实例第1页/共92页第二页，编辑于星期五：十九点 五十二分。主要内容主要内容一、一、模型导入模型导入 二、网格划分二、网格划分 2022-5-283网格划分基础网格划分基础全局网格全局网格控制控制局部网格局部网格控制控制虚拟虚拟拓扑拓扑网格网格检查检查网格网格划分

2、实例划分实例第2页/共92页第三页，编辑于星期五：十九点 五十二分。第3页/共92页第四页，编辑于星期五：十九点 五十二分。dp0第4页/共92页第五页，编辑于星期五：十九点 五十二分。非关联性导入文件在DesignModeler中，选择菜单栏中的File（文件）Import External Geometry File命令（导入外部几何体文件），即可导入外部几何体。采用该方法导入的几何体与原先的外部几何体不存在关联性。DesignModeler支持导入的第三方模型格式有：ACIS (SAT)、CADNexus/CAPRI CAE Gateway CATIA、IGES、Parasolid、ST

3、EP等格式。既然DesignModeler能够从外部导入几何体，同时它也能向外输出几何体模型，其命令为：File（文件）Export（导出）。（2）关联）关联性导入文件性导入文件第5页/共92页第六页，编辑于星期五：十九点 五十二分。第6页/共92页第七页，编辑于星期五：十九点 五十二分。第7页/共92页第八页，编辑于星期五：十九点 五十二分。第8页/共92页第九页，编辑于星期五：十九点 五十二分。主要内容主要内容一、模型导入一、模型导入 二、二、网格划分网格划分 2022-5-2810网格划分基础网格划分基础全局网格全局网格控制控制局部网格局部网格控制控制虚拟虚拟拓扑拓扑网格网格检查检查网格

4、网格划分实例划分实例第9页/共92页第十页，编辑于星期五：十九点 五十二分。nn第10页/共92页第十一页，编辑于星期五：十九点 五十二分。主要内容主要内容一、模型导入一、模型导入 二、网格划分二、网格划分 2022-5-2812网格划分基础网格划分基础全局网格全局网格控制控制局部网格局部网格控制控制虚拟虚拟拓扑拓扑网格网格检查检查网格网格划分实例划分实例第11页/共92页第十二页，编辑于星期五：十九点 五十二分。注意：细化网格注意：细化网格不能弥补不能弥补不准确不准确的假设和错误的输入条件。的假设和错误的输入条件。第12页/共92页第十三页，编辑于星期五：十九点 五十二分。第13页/共92页

5、第十四页，编辑于星期五：十九点 五十二分。1.1.网格类型及单元阶次网格类型及单元阶次2022-5-2815一维网格一维网格二维网格二维网格三三维网格维网格第14页/共92页第十五页，编辑于星期五：十九点 五十二分。2121121098726524321yaxyaxayaxaavyaxyaxayaxaau一维网格一维网格1.1.网格类型及单元阶次网格类型及单元阶次二维网格二维网格yaxaavyaxaau654321xaau21二力二力杆：杆：平面梁：平面梁：空间梁：空间梁：第15页/共92页第十六页，编辑于星期五：十九点 五十二分。三三维网格维网格1.1.网格类型及单元阶次网格类型及单元阶次第

6、16页/共92页第十七页，编辑于星期五：十九点 五十二分。1.1.网格类型及单元阶次网格类型及单元阶次第17页/共92页第十八页，编辑于星期五：十九点 五十二分。2.2.网格网格划分原则划分原则第18页/共92页第十九页，编辑于星期五：十九点 五十二分。（1）网格数量）网格数量2.2.网格网格划分原则划分原则第19页/共92页第二十页，编辑于星期五：十九点 五十二分。（1）网格数量）网格数量1.1.网格网格划分原则划分原则第20页/共92页第二十一页，编辑于星期五：十九点 五十二分。变化梯度较小变化梯度较小的部位，为减小的部位，为减小模型规模，则应划分模型规模，则应划分相对稀疏相对稀疏的网格。

7、这样，整个结构便表的网格。这样，整个结构便表现出疏密不同的网格划分形式现出疏密不同的网格划分形式。（2）网格疏密）网格疏密2.2.网格网格划分原则划分原则第21页/共92页第二十二页，编辑于星期五：十九点 五十二分。（2）网格疏密）网格疏密2.2.网格网格划分原则划分原则第22页/共92页第二十三页，编辑于星期五：十九点 五十二分。（2）网格疏密）网格疏密 对称结构尽量使用对称网格。对称结构若使用不对称结构尽量使用对称网格。对称结构若使用不对称的网格可能导致错误的模态分析。对称的网格可能导致错误的模态分析。2.2.网格网格划分原则划分原则第23页/共92页第二十四页，编辑于星期五：十九点 五十

8、二分。（3）单元单元形状及评价形状及评价2.2.网格网格划分原则划分原则第24页/共92页第二十五页，编辑于星期五：十九点 五十二分。（3）单元单元形状及评价形状及评价2.2.网格网格划分原则划分原则第25页/共92页第二十六页，编辑于星期五：十九点 五十二分。（4）单元阶次）单元阶次2.2.网格网格划分原则划分原则第26页/共92页第二十七页，编辑于星期五：十九点 五十二分。图图中中是是一悬臂梁分别用线性和二次三角形单元离散时，其顶端位移随网格一悬臂梁分别用线性和二次三角形单元离散时，其顶端位移随网格数目的收敛情况。可以看出，但数目的收敛情况。可以看出，但网格数目较少时网格数目较少时，两种单

9、元的计算精，两种单元的计算精度相差很大，这时度相差很大，这时采用低阶单元采用低阶单元是是不合不合适适的。当的。当网格数目较多网格数目较多时，两时，两种单元的精度相差并不很大，这时采用高阶单元并不经济。例如种单元的精度相差并不很大，这时采用高阶单元并不经济。例如在离散细节时，由于细节尺寸限制，要求细节四周的网格划分很在离散细节时，由于细节尺寸限制，要求细节四周的网格划分很密，这时密，这时采用线性单元更合适采用线性单元更合适。 （4）单元阶次）单元阶次2.2.网格网格划分原则划分原则第27页/共92页第二十八页，编辑于星期五：十九点 五十二分。求高的求高的重要部位用高阶单元重要部位用高阶单元，精度

10、要求低的精度要求低的次要部位用低阶次要部位用低阶单元单元。不同阶次单元之间或采。不同阶次单元之间或采用特殊的过渡单元连接，或采用特殊的过渡单元连接，或采用多点约束等式连接。用多点约束等式连接。（4）单元阶次）单元阶次2.2.网格网格划分原则划分原则第28页/共92页第二十九页，编辑于星期五：十九点 五十二分。形网格形网格)时，计算过程将无法进行。时，计算过程将无法进行。（5）网格）网格质量质量2.2.网格网格划分原则划分原则第29页/共92页第三十页，编辑于星期五：十九点 五十二分。（5）网格）网格质量质量2.2.网格网格划分原则划分原则第30页/共92页第三十一页，编辑于星期五：十九点 五十

11、二分。（6）网格分界面和）网格分界面和分界点分界点2.2.网格网格划分原则划分原则第31页/共92页第三十二页，编辑于星期五：十九点 五十二分。（7）位移）位移协调性协调性2.2.网格网格划分原则划分原则第32页/共92页第三十三页，编辑于星期五：十九点 五十二分。（8）细节处理细节处理2.2.网格网格划分原则划分原则第33页/共92页第三十四页，编辑于星期五：十九点 五十二分。第34页/共92页第三十五页，编辑于星期五：十九点 五十二分。第35页/共92页第三十六页，编辑于星期五：十九点 五十二分。第36页/共92页第三十七页，编辑于星期五：十九点 五十二分。第37页/共92页第三十八页，编

12、辑于星期五：十九点 五十二分。3.ANSYS Workbench3.ANSYS Workbench网格划分网格划分界面界面第38页/共92页第三十九页，编辑于星期五：十九点 五十二分。3.ANSYS Workbench3.ANSYS Workbench网格划分网格划分界面界面选择几何模型后，进入网格划分环境，工作界面如选择几何模型后，进入网格划分环境，工作界面如图图.第39页/共92页第四十页，编辑于星期五：十九点 五十二分。3.ANSYS Workbench3.ANSYS Workbench网格划分网格划分界面界面整体控制整体控制导航树导航树当前分析系统当前分析系统网格划分工具网格划分工具模

13、型和网格显示区域模型和网格显示区域第40页/共92页第四十一页，编辑于星期五：十九点 五十二分。4.4.网格划分流程网格划分流程调整网格设置第41页/共92页第四十二页，编辑于星期五：十九点 五十二分。确定确定物理场物理场 Physics Preference第42页/共92页第四十三页，编辑于星期五：十九点 五十二分。网格划分网格划分方法方法 自动自动网格划分网格划分（Automatic） 四面体四面体网格划分网格划分（Tetrahedrons） 六面体六面体网格划分网格划分（Hex Dominant） 扫掠网格扫掠网格划分划分（Sweep） 多域网格多域网格划分划分（MultiZone）第

14、43页/共92页第四十四页，编辑于星期五：十九点 五十二分。网格划分网格划分方法方法第44页/共92页第四十五页，编辑于星期五：十九点 五十二分。网格划分网格划分方法方法对于对于二维二维几何体，共有四种不同的划分网格法：几何体，共有四种不同的划分网格法： 自动网格划分（自动网格划分（Automatic） 三角形网格划分（三角形网格划分（ Triangles ） 四边形或三角形网格划分（四边形或三角形网格划分（ Uniform Quad /Triangles） 四边形网格划分（四边形网格划分（Uniform Quad）第45页/共92页第四十六页，编辑于星期五：十九点 五十二分。主要内容主要内容

15、一、模型导入一、模型导入 二、网格划分二、网格划分 2022-5-2847网格划分基础网格划分基础全局网格控制全局网格控制局部网格局部网格控制控制虚拟虚拟拓扑拓扑网格网格检查检查网格网格划分实例划分实例第46页/共92页第四十七页，编辑于星期五：十九点 五十二分。全局网格控制全局网格控制 全局全局网格设置通常用于网格设置通常用于整体网格划分的部署整体网格划分的部署，包括，包括网网格尺寸函数、格尺寸函数、inflationinflation、平滑度、模型简化、参数、平滑度、模型简化、参数输入、激活等输入、激活等。第47页/共92页第四十八页，编辑于星期五：十九点 五十二分。全局网格控制全局网格控

16、制第48页/共92页第四十九页，编辑于星期五：十九点 五十二分。全局网格控制全局网格控制第49页/共92页第五十页，编辑于星期五：十九点 五十二分。全局网格控制全局网格控制第50页/共92页第五十一页，编辑于星期五：十九点 五十二分。Relevance = -100Nodes: 1349Elements: 649Relevance = 0Nodes: 2619Elements: 1334Relevance = +100Nodes:9122Elements: 5149全局网格控制全局网格控制第51页/共92页第五十二页，编辑于星期五：十九点 五十二分。全局网格控制全局网格控制第52页/共92页第

17、五十三页，编辑于星期五：十九点 五十二分。全局网格控制全局网格控制第53页/共92页第五十四页，编辑于星期五：十九点 五十二分。主要内容主要内容一、模型导入一、模型导入 二、网格划分二、网格划分 2022-5-2855网格划分基础网格划分基础全局网格控制全局网格控制局部网格局部网格控制控制虚拟虚拟拓扑拓扑网格网格检查检查网格网格划分实例划分实例第54页/共92页第五十五页，编辑于星期五：十九点 五十二分。主要内容主要内容一、模型导入一、模型导入 二、网格划分二、网格划分 2022-5-2856网格划分基础网格划分基础全局网格控制全局网格控制局部网格局部网格控制控制虚拟虚拟拓扑拓扑网格网格检查检

18、查网格网格划分实例划分实例第55页/共92页第五十六页，编辑于星期五：十九点 五十二分。局部网格控制局部网格控制局部网格控制子菜单局部网格控制子菜单第56页/共92页第五十七页，编辑于星期五：十九点 五十二分。 自动自动网格划分（网格划分（Automatic） 四面体四面体网格划分（网格划分（Tetrahedrons） 六面体六面体网格划分（网格划分（Hex Dominant） 扫掠网格扫掠网格划分划分（Sweep） 多域网格多域网格划分划分（MultiZone）局部网格控制局部网格控制方法控制方法控制第57页/共92页第五十八页，编辑于星期五：十九点 五十二分。局部网格控制局部网格控制自由划

19、分自由划分四面体划分四面体划分六面体划分六面体划分第58页/共92页第五十九页，编辑于星期五：十九点 五十二分。局部网格控制局部网格控制扫掠法划分结果扫掠法划分结果多域划分结果多域划分结果第59页/共92页第六十页，编辑于星期五：十九点 五十二分。局部网格控制局部网格控制尺寸控制尺寸控制第60页/共92页第六十一页，编辑于星期五：十九点 五十二分。局部网格控制局部网格控制局部尺寸控制局部尺寸控制自动网格划分自动网格划分影响球控制影响球控制第61页/共92页第六十二页，编辑于星期五：十九点 五十二分。自动划分结果自动划分结果局部网格控制局部网格控制边界分段控制边界分段控制曲面边界分段控制曲面边界

20、分段控制尺寸控制尺寸控制第62页/共92页第六十三页，编辑于星期五：十九点 五十二分。局部网格控制局部网格控制接触尺寸控制接触尺寸控制 2mm直接生成直接生成第63页/共92页第六十四页，编辑于星期五：十九点 五十二分。局部网格控制局部网格控制接触尺寸控制接触尺寸控制局部网格细化局部网格细化refinement标准值范围是13之间，其中为1时，单元边界划分为初始单元边界的一半，这通常是在生成粗网格后，再细化网格的简易方法。第64页/共92页第六十五页，编辑于星期五：十九点 五十二分。n在同一个表面进行尺寸和细化定义。在网格初始划分时，首先应有尺寸控制，然后在进行第二步的细化。局部网格控制局部网

21、格控制第65页/共92页第六十六页，编辑于星期五：十九点 五十二分。局部网格控制局部网格控制六面体网格控制六面体网格控制映射网格映射网格第66页/共92页第六十七页，编辑于星期五：十九点 五十二分。面映射网格划分面映射网格划分局部网格控制局部网格控制 映射映射面网格的顶点类型可以面网格的顶点类型可以设置三设置三种点类型，对映射方式进行定种点类型，对映射方式进行定义义。【Specified Sides】指定夹角为指定夹角为 136224的的相交边相交边顶点为顶点为映射面顶点，和映射面顶点，和 1 条网格线相交条网格线相交；【Specified Corners】指定夹角为指定夹角为 225314的

22、的相交相交边顶点边顶点为映射面顶点，和为映射面顶点，和 2 条网格线相交条网格线相交；【Specified Ends】指定夹角为指定夹角为 0135的的相交边相交边顶点为映射面顶点为映射面顶点，与网格线不相交，示例如顶点，与网格线不相交，示例如图所图所示。示。第67页/共92页第六十八页，编辑于星期五：十九点 五十二分。匹配控制匹配控制是将选择的是将选择的两个面对象两个面对象进行匹配控制，网格划分完成后，两进行匹配控制，网格划分完成后，两个面对象上的个面对象上的网格结构是一致网格结构是一致的，相当于做了一个的，相当于做了一个镜像镜像操作。操作。匹配控制放大放大图图局部网格控制局部网格控制这用于

23、定义三维实体的周期面或二维面体的周期边，从而在对称面或对称边上划分出一致的网格。Match control尤其适用于旋转机械的旋转对称分析第68页/共92页第六十九页，编辑于星期五：十九点 五十二分。 简化简化控制控制被应用于网格的被应用于网格的收缩控制收缩控制，在划分过程中系统，在划分过程中系统会自动会自动去除去除一些模型上的一些模型上的狭小特征狭小特征，如边、狭窄区等，但，如边、狭窄区等，但是是只针对点和边有效，对面和体无效只针对点和边有效，对面和体无效，且，且不支持直角笛不支持直角笛卡尔网格卡尔网格。简化控制简化控制放大放大图图放大放大图图创建创建前前创建创建后后局部网格控制局部网格控制

24、第69页/共92页第七十页，编辑于星期五：十九点 五十二分。分层网格控制分层网格控制用于生成沿指定边界法向的层状单元。用于生成沿指定边界法向的层状单元。当一些物理参数在边界层处的梯度变化恒定时，为了当一些物理参数在边界层处的梯度变化恒定时，为了精确地描述这些参数，往往需要进行分层网格控制。精确地描述这些参数，往往需要进行分层网格控制。分层网格控制分层网格控制放大放大图图放大放大图图创建创建前前创建创建后后局部网格控制局部网格控制第70页/共92页第七十一页，编辑于星期五：十九点 五十二分。 分层网格控制分层网格控制局部网格控制局部网格控制第71页/共92页第七十二页，编辑于星期五：十九点 五十

25、二分。主要内容主要内容一、模型导入一、模型导入 二、网格划分二、网格划分 2022-5-2873网格划分基础网格划分基础全局网格控制全局网格控制局部网格局部网格控制控制虚拟虚拟拓扑拓扑网格网格检查检查网格网格划分实例划分实例第72页/共92页第七十三页，编辑于星期五：十九点 五十二分。 虚拟拓扑用于对导入到有限元分析界面中的几何体进虚拟拓扑用于对导入到有限元分析界面中的几何体进行行简化与分割简化与分割操作。操作。 一方面，可以简化或分割实体边界线和内部边线，从一方面，可以简化或分割实体边界线和内部边线，从而在一定程度上减少内部节点数量，简化网格划分，而在一定程度上减少内部节点数量，简化网格划分

26、，提高提高网格划分质量网格划分质量； 另一方面，对几何体中的边界线进行一定的分割处理另一方面，对几何体中的边界线进行一定的分割处理，能够很好地，能够很好地改善几何体网格划分结构改善几何体网格划分结构，从而得到更加合，从而得到更加合理的网格结构，也能在一定程度上提高网格划分的总体理的网格结构，也能在一定程度上提高网格划分的总体质量；质量； 最后，还可以简化实体表面，从而提高选择内部最后，还可以简化实体表面，从而提高选择内部几何对象的效率。几何对象的效率。虚拟拓扑虚拟拓扑虚拟拓扑虚拟拓扑第73页/共92页第七十四页，编辑于星期五：十九点 五十二分。虚拟拓扑Virtual Topology 合并单元

27、合并单元在选中点处分割边在选中点处分割边在中点处分割边在中点处分割边在点处分割面在点处分割面创建分割点创建分割点虚拟拓扑虚拟拓扑第74页/共92页第七十五页，编辑于星期五：十九点 五十二分。主要内容主要内容一、模型导入一、模型导入 二、网格划分二、网格划分 2022-5-2876网格划分基础网格划分基础全局网格控制全局网格控制局部网格局部网格控制控制虚拟拓扑虚拟拓扑网格检查网格检查网格网格划分实例划分实例第75页/共92页第七十六页，编辑于星期五：十九点 五十二分。网格检查单元质量检查单元质量检查纵横比纵横比雅克比率雅克比率翘曲因子翘曲因子平行偏差平行偏差最大转弯角最大转弯角偏度偏度正交品质正

28、交品质网格划分结束后可以检查网格质网格划分结束后可以检查网格质量，通常来说，不同物理场和不量，通常来说，不同物理场和不同的求解器所要求的网格检查准同的求解器所要求的网格检查准则是不同的。则是不同的。网格网格检查检查第76页/共92页第七十七页，编辑于星期五：十九点 五十二分。网格检查Element Quality是一种比较通用的网格检查准则，是一种比较通用的网格检查准则，1表示完美的立方体表示完美的立方体或正方形，或正方形，0表示表示0体积或负体积。体积或负体积。Aspect Ratio，即纵横比，值为，即纵横比，值为1是说明划分的网格质量最好。是说明划分的网格质量最好。Jacobian Ra

29、tio，适应性较广，一半用于处理带有中间节点的单元，适应性较广，一半用于处理带有中间节点的单元，值为，值为1是说明划分的网格质量好。是说明划分的网格质量好。Warping Factor，用于评估或计算四边形壳单元、带有四边形面的块单，用于评估或计算四边形壳单元、带有四边形面的块单元（楔形单元及金字塔单元）等，高扭曲系数表明单元控制方程不能较好元（楔形单元及金字塔单元）等，高扭曲系数表明单元控制方程不能较好控制单元，需重新划分；值为控制单元，需重新划分；值为0时说明划分的网格质量最好。时说明划分的网格质量最好。Parallel Deviation，值为，值为0最好，表示两对边平行。最好，表示两对

30、边平行。Skewness为网格质量检查的主要方法之一，值为为网格质量检查的主要方法之一，值为0最好。最好。Orthogonal Qaulity，其值位于，其值位于0和和1之间，之间，0最差，最差，1最好。最好。网格检查网格检查第77页/共92页第七十八页，编辑于星期五：十九点 五十二分。网格检查网格检查第78页/共92页第七十九页，编辑于星期五：十九点 五十二分。网格检查网格检查第79页/共92页第八十页，编辑于星期五：十九点 五十二分。网格检查网格检查第80页/共92页第八十一页，编辑于星期五：十九点 五十二分。网格检查放大放大图图四面四面体体放大放大图图六面六面体体放大放大图图棱柱单元棱柱

31、单元放大放大图图四棱锥单元四棱锥单元网格网格检查检查第81页/共92页第八十二页，编辑于星期五：十九点 五十二分。网格检查在统计图表区域单击在统计图表区域单击 按钮，弹出下图所示对话框，在该对按钮，弹出下图所示对话框，在该对话框中可以对统计图表样式进行设定。话框中可以对统计图表样式进行设定。网格网格检查检查第82页/共92页第八十三页，编辑于星期五：十九点 五十二分。网格网格检查检查第83页/共92页第八十四页，编辑于星期五：十九点 五十二分。网格网格检查检查第84页/共92页第八十五页，编辑于星期五：十九点 五十二分。第85页/共92页第八十六页，编辑于星期五：十九点 五十二分。第86页/共

32、92页第八十七页，编辑于星期五：十九点 五十二分。主要内容主要内容一、模型导入一、模型导入 二、网格划分二、网格划分 2022-5-2888网格划分基础网格划分基础全局网格控制全局网格控制局部网格局部网格控制控制虚拟拓扑虚拟拓扑网格检查网格检查网格网格划分实例划分实例第87页/共92页第八十八页，编辑于星期五：十九点 五十二分。网格网格划分实例划分实例直接生成网格直接生成网格全局控制全局控制第88页/共92页第八十九页，编辑于星期五：十九点 五十二分。网格网格划分实例划分实例膨胀控制膨胀控制第89页/共92页第九十页，编辑于星期五：十九点 五十二分。网格网格划分实例划分实例局部尺寸控制局部尺寸控制第90页/共92页第九十一页，编辑于星期五：十九点 五十二分。