ANSYS第3章 网格划分技术及技巧(完全版)(6)

① 源面和目标面不必平行或平面，可为曲面或组合面等；

② ③ ④ ⑤

如果源面和目标面的几何形状不同，但拓扑关系相同时仍可扫掠划分网格； 可用二次面单元扫掠生成线性体单元或二次体单元.

如果未指定源面和目标面，则忽略 EXTOPT 命令定义的单元尺寸设置。

如果对源面、目标面或侧面进行了网格划分，希望在扫掠之后自动删除这些单元，

可采用命令 EXTOPT 设置为 EXTopt,aclear,1。 ⑥ 扫掠网格划分不一定为等截面，但当为变截面时，从一端到另一端为线性变化时扫掠效果较好；如为任意变化的，应注意单元网格质量。 ⑦ 可扫掠零半径轴，即源面和目标面相邻。 4. 其它命令生成体单元及其区别

与 VSWEEP 命令比较， VROTAT、VEXT、VOFFST、VDRAG 等拉伸命令也可生成类似于扫掠生成的单元网格，但它们是有区别的：

① VSWEEP 是在未划分网格的既有体上，通过扫掠产生单元网格；而上述拉伸命令在生产体的同时生成单元网格。

② VSWEEP 可在执行前不划分面的网格，而拉伸命令则必须划分网格否则不生成网格。

③ 拉伸命令执行前必须设置 ESIZE 命令中的 NDIV 参数。

例如下面为 VROTAT、VEXT、VOFFST、VDRAG 几个命令生成单元网格。 ! EX3.11 拉伸类命令生成体单元网格

finish $ /clear $ /prep7

et,1,82 $ et,2,95 ! 定义 2D 和 3D 单元类型 blc4,,,4,4 $ blc4,6,,4,4 ! 在不同位置创建 4 个面

blc4,12,,4,4 $ blc4,18,,4,4

esize,1 $ amesh,all ! 定义单元尺寸并划分所有面的单元网格 esize,,8 ! 为下面 4 个命令定义 NDIV vrotat,1,,,,,,1,4,90 ! 旋转面 1,生成体和单元 vext,2,,,,,10,0.5,0.5 ! 延伸面 2,生成体和单元 voffst,3,10 ! 偏移面 3,生成体和单元 vdrag,4,,,,,,35 ! 拖拉面 4,生成体和单元

四、 单元有效性检查

不良的单元形状会导致不准确的结果，然而并没有判别单元形状好坏的通用标准，也就是说一种单元形状对一个分析可能导致不准确的结果，但可能对另一种分析的 结果又是可接受的。在计算过程中，ANSYS可能不出现单元形状警告信息，也可能会出现很多个单元形状警告信息，这都不能说明单元形状就一定会导致准确或 不准确的结果，因此单元形状的好坏和结果的准确性完全依赖用户的判断和分析。 1. 单元形状参数限值设置

命令：SHPP, Lab, VALUE1, VALUE2

ANSYS 单元形状检查是缺省的，但控制单元形状检查的参数可以修改。

⑴ Lab = ON： 激活单元形状检查。VALUE1 可取: ANGD：SHELL28 单元角度检查。

ASPECT： 单元纵横比检查。如四边形单元警告限值为 20，错误限值为 1E6； PARAL： 对边平行度检查。如无中间节点的四边形该项的警告限值为 70°，如超过 150° 则给出错误信息。

MAXANG： 最大角度检查。无中间节点的四边形单元该项警告限值为 155°，而其错误限值为 179.9°；

JACRAT： 雅可比率检查。简单地说，雅可比率表达了“单元”模拟“实际”的计算可靠性，比率越高越不可靠。如 h 单元的警告限值为 30，超过 30 单元形状就很不理想（与母单元形状相差甚远）。

WARP： 歪曲率检查。对于四边形面单元、壳单元或体单元的面等，当其严重歪曲时造成不好的单元形状，此值越高表示单元歪曲越严重。 也可用 ALL 关闭或激活所有选项。

⑵ Lab = WARN： 仅激活警告模式，对超过错误限制的单元只给出警告信息而不致网格划分失败。而 Lab=ON 则一旦超过错误限制时将导致网格划分失败。

⑶ Lab = OFF： 完全关闭单元形状检查，可通过设置 VALUE1 的值而关闭个别形状检查。如 VALUE1 可取 ANGD、ASPECT、PARAL、MAXANG、JACRAT、WARP 及 ALL 等。 ⑷ Lab = STATUS： 列表输出当前形状检查限制参数及检查结果情况。 ⑸ Lab = SUMMARY： 列表输出所选择单元的形状检查结果。 ⑹ Lab = DEFAULT： 恢复单元形状检查限值的缺省值。

⑺ Lab = OBJECT： 是否将单元形状检查结果保存于内存中的控制参数；如 VALUE1=1、YES 或 ON（缺省）则保存在内存中；如VALUE1=0、NO 或 OFF 则不保存在内存中。 ⑻ Lab = LSTET： 检查雅可比率时选择在积分点还是角点取样控制；如 VALUE= 1、YES 或 ON 则选择积分点；如 VALUE1=0、NO 或OFF（缺省）则选择角点取样。

⑼ Lab = MODIFY： 重新设置一个形状参数检查限值，此时 VALUE1 为修改的形状参数限值的数据位置，而 VALUE2 则为修改的新限值。如拟修改纵横比率检查的警告限值，通过 SHPP,STATUS 列表可以看出，该数据的位置为 1，缺省设置为 20.0。可用SHPP, MODIFY, 1, 1000 将此限值修改为 1000。

如拟修改h单元的雅可比率警告限值，通过 SHPP,STATUS 列表查得该数据的位置为 31，其缺省设置为 30.0。可用SHPP, MODIFY, 31, 100 将此限值修改为 100。 使用 shpp,defa 将恢复系统的缺省限值设置。

⑽ Lab = FLAT： 确定显示非零或非常数 Z 坐标单元的警告和错误限值。 2. 网格检查命令

⑴ 逐个单元数据完整性检查 命令：CHECK, Sele, Levl

Sele - 拟检查的单元。如 Sele 为空，检查所有单元数据；

Levl - 仅当 Sele=ESEL 时，其值可取 WARN（选择生成警告和错误信息的单元）和 ERR（仅检查生成错误信息的单元，这是缺省选项）。

该命令对每个单元的数据完整性和单元形状进行检查，也是在求解之前自动进行的检查。如单元材料、实常数、约束及单元形状等，然后在输出窗口列出结果。 ⑵ 网格连通性检查 命令：MCHECK, Lab

其中 Lab=ESEL，该选项可不选泽正确的单元，仅选择有问题的单元。

CHECK 命令对单个单元进行检查，而 MCHECK 则根据单元的连接方式检查网格潜在的问题，如单元的交叠等。其检查内容主要有：

① 方向：当两个面单元共线时，检查每个单元的节点顺序是否与其法线方向一致；

② 体：当两个体单元共面时，检查每个单元的完整体符号是否一致； ③ 封闭面：检查形成封闭面的单元外表面，以防网格中出现“裂缝”； ④ 网格空洞：当环绕内部空腔的单元面数量很少时，有可能出现遗漏的单元从而形成空洞。

五、网格修改

如果对生成的网格不满意，可用下列方法改变网格：

① 重新设置单元尺寸，并划分网格（只有 GUI 才可）； ② 清除网格，重新设置单元尺寸，并划分网格； ③ 细化局部网格；

④ 改进网格（仅实用于四面体网格）。 1. 清除网格

关键点网格清除命令：KCLEAR, NP1, NP2, NINC 线网格清除命令：LCLEAR, NL1, NL2, NINC 面网格清除命令：ACLEAR, NA1, NA2, NINC 体网格清除命令：VCLEAR, NV1, NV2, NINC

NX1,NX2,NINC - 为图素范围和编号增量，NX1 可取 ALL 或组件名。 该系列命令用于清除既有网格，并可重新对线设置单元网格划分数目或尺寸，然后再重新对几何模型进行网格划分。 2. 细化局部网格

节点附近细化命令：NREFINE, NN1, NN2, NINC, LEVEL, DEPTH, POST, RETAIN 单元附近细化命令：EREFINE, NE1, NE2, NINC, LEVEL, DEPTH, POST, RETAIN 关键点附近细化命令：KREFINE, NP1, NP2, NINC, LEVEL, DEPTH, POST, RETAIN 线附近细化命令：LREFINE, NL1, NL2, NINC, LEVEL, DEPTH, POST, RETAIN 面附近细化命令：AREFINE, NA1, NA2, NINC, LEVEL, DEPTH, POST, RETAIN Nx1,Nx2,NINC - 图素编号范围与编号增量。

LEVEL - 细化等级，其取值范围 1（缺省）～5，值越高网格越密。

当 LEVEL=1 时，则采用单元边长的 1/2 进行细化生成新的单元。 DEPTH - 从所选图素向外根据单元数设置网格细化的深度，缺省为 1。 POST - 单元细化时质量处理控制参数。

如 POST=SMOOTH，进行光滑处理，且可能会改变节点位置；

如 POST=CLEAN（缺省），进行光滑处理，可能会删除存在的单元而重新细分，且节点位置也会改变；

如 POST=OFF 则不进行任何处理，即节点位置不变也不删除重分。 RETAIN - 所有单元都是四边形网格，在细化时，如 RETAIN=ON（缺省）则细化网格也为四边形网格，而不管单元质量如何；

如 RETAIN=OFF 则允许用三角形网格，以保证网格质量。 但对于下列情况则不能细化：

① 含有初始条件的节点、耦合节点、约束方程的节点等； ② 含有边界条件、荷载的节点或单元；

③ 六面体单元、楔形单元和金字塔单元不能细化。

3.4 网格划分实例 - 基本模型的网格划分

1. 圆

圆面的网格划分一般可将圆切分为四等份或八等份，实现映射网格划分。 ! EX3.12 圆的网格划分 finish $ /clear $ /prep7

et,1,plane82 $ r0=10 ! 定义单元类型和圆半径参数

cyl4,,,r0 $ cyl4,3*r0,,,,r0 ! 创建两个圆面 A 和 B，拟分别进行不同的网格划分 wprota,,90 $ asbw,all ! 将圆面水平切分

wprota,,,90 $ asbw,all ! 将圆面 A 竖向切分

wpoff,,,3*r0 $ asbw,all ! 移动工作平面，将圆面 B 竖向切分 wpcsys,-1 !工作平面复位但不改变视图方向 asel,s,loc,x,-r0,r0 ! 选择圆面 A 的所有面

lsla,s ! 选择与圆面 A 相关的所有线 lesize,all,,,8 ! 对上述线设置网格划分个数为 8（三条边时相等且为偶数） mshape,0,2d $ mshkey,1 ! 设置四边形单元、映射网格划分 amesh,all ! 圆面 A 划分网格 asel,s,loc,x,2*r0,4*r0 ! 选择圆面B的所有面 lsla,s ! 选择与圆面 B 相关的所有线 lesize,all,,,8 ! 对上述线设置网格划分个数为 8 lsel,r,length,,r0 ! 选择上述线中长度为半径的线

lesize,all,,,8,0.1,1 ! 设置这些线的网格划分数和间隔比 amesh,all $ allsel ! 圆面 B 划分网格

2. 圆环

圆环面的网格划分与圆面类似，但因由 4 条边组成，可更加方便地对网格进行控制。下面取 1/4 圆环面进行单元划分。 ! EX3.13 圆环的网格划分

finish $ /clear $ /prep7

et,1,plane82 $ r0=10 ! 定义单元类型和圆半径参数 cyl4,,,r0/3,,r0,90 $ cyl4,2*r0,,r0/10,,r0,90! 创建两个 1/4 环面 asel,s,loc,x,-r0,r0 ! 选择环面 A

lsla,s$lesize,all,,,8 ! 选择环面 A 的所有线，定义网分数 lsel,r,length,,r0*2/3 $ lesize,all,,,3,,1 ! 选择径向线，网分数修改为 3 mshape,0,2d $ mshkey,1 $ amesh,all ! 定义单元形状、划分类型、划分单元 ALLSEL $ asel,s,loc,x,2*r0,4*r0 ! 选择环面B

lesize,5,,,12 $ lesize,7,,,6 ! 定义外周线和内周线网分数分别为 12 和 6 lsel,s,length,,r0*9/10 $ lesize,all,,,7 ! 选择径向线，网分数为 7 amesh,all ! 划分环面 B 的单元网格

3. 圆柱

柱体的网格划分方法与圆面类似，空心柱体的网格划分方法同环面类似，而柱面则可直接划分网格。

例如：

! EX3.14 圆柱面和圆柱体的网格划分 ! 圆柱面的网格划分

finish $ /clear $ /prep7

r0=10 $ h0=50 $ et,1,shell63 ! 定义参数和单元类型

cyl4,,,r0 $ adele,1 $ cm,l1cm,line ! 创建面，删除面保留线，定义组件 Licm k,50 $ k,51,,,h0 $ l,50,51 $ adrag,l1cm,,,,,,5 ! 创建拖拉路径并拖拉线创建柱面 (L1cm - 组件名)

lsel,s,loc,z,0 $ lesize,all,,,6 ! 每条圆周线网格划分数为 6

lsel,s,length,,h0 $ lesize,all,,,8 ! 每条柱面侧线网格划分数为 8 mshape,0,2d $ mshkey,1 $ amesh,all ! 定义单元形状、网格划分类型、划分网格

!圆柱体

finish $ /clear $ /prep7

r0=10 $ h0=50 $ et,1,solid95 ! 定义参数和单元类型 cyl4,,,r0,,,,h0 ! 创建圆柱体 wprota,,90 $ vsbw,all ! 切分圆柱体

wprota,,,90 $ vsbw,all ! 再切分圆柱体

mshape,0,3d $ mshkey,1 ! 定义单元形状、网格划分类型 lsel,s,loc,z,0 $ lesize,all,,,6 ! 每条圆周线网格划分数为 6 lsel,s,length,,h0 $ lesize,all,,,8 ! 每条柱面侧线网格划分数为 8 vmesh,all

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