ANSYS 入门教程(22)- 网格划分技术与技巧(a)
更新时间:2023-10-05 05:01:01 阅读量: 综合文库 文档下载
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ANSYS 入门教程 (22) - 网格划分技术及技巧 (a)
第 3 章 网格划分技术及技巧 3.1 定义单元属性
单元类型 / 实常数 / 材料属性 / 梁截面 / 设置几何模型的单元属性 3.2 网格划分控制
单元形状控制及网格类型选择 / 单元尺寸控制 / 内部网格划分控制 / 划分网格 3.3 网格划分高级技术
面映射网格划分 / 体映射网格划分 / 扫掠生成体网格 / 单元有效性检查 / 网格修改 3.4 网格划分实例
基本模型的网格划分 / 复杂面模型的网格划分 / 复杂体模型的网格划分
创建几何模型后,必须生成有限元模型才能分析计算,生成有限元模型的方法就是对几何模型进行网格划分,网格划分主要过程包括三 个步骤:
⑴ 定义单元属性
单元属性包括:单元类型、实常数、材料特性、单元坐标系和截面号等。 ⑵ 定义网格控制选项
★ 对几何图素边界划分网格的大小和数目进行设置; ★ 没有固定的网格密度可供参考;
★ 可通过评估结果来评价网格的密度是否合理。 ⑶ 生成网格
★ 执行网格划分,生成有限元模型; ★ 可清除已经生成的网格并重新划分; ★ 局部进行细化。 3.1 定义单元属性 一、定义单元类型 1. 定义单元类型
命令:ET, ITYPE, Ename, KOP1, KOP2, KOP3, KOP4, KOP5, KOP6, INOPR ITYPE - 用户定义的单元类型的参考号。
Ename - ANSYS 单元库中给定的单元名或编号,它由一个类别前缀和惟一的编号组成,类别前缀可以省略,而仅使用单元编号。
KOP1~KOP6 - 单元描述选项,此值在单元库中有明确的定义,可参考单元手册。也可通过命令KEYOPT进行设置。
INOPR - 如果此值为 1 则不输出该类单元的所有结果。 例如:
et,1,link8 ! 定义 LINK8 单元,其参考号为 1;也可用 ET,1,8 定义 et,3,beam4 ! 定义 BEAM4 单元,其参考号为 3;也可用 ET,3,4 定义 2. 单元类型的 KEYOPT
命令:KEYOPT, ITYPE, KNUM, VALUE
ITYPE - 由ET命令定义的单元类型参考号。 KNUM - 要定义的 KEYOPT 顺序号。 VALUE - KEYOPT 值。
该命令可在定义单元类型后,分别设置各类单元的 KEYOPT 参数。 例如:
et,1,beam4 ! 定义 BEAM4 单元的参考号为 1 et,3,beam189 ! 定义 BEAM189 单元的参考号为 3
keyopt,1,2,1 ! BEAM4 单元考虑应力刚度时关闭一致切线刚度矩阵 keyopt,3,1,1 ! 考虑 BEAM189 的第 7 个自由度,即翘曲自由度
! 当然这些参数也可在 ET 命令中一并定义,如上述四条命令与下列两条命令等效: et,1,beam4,,1 et,3,beam189,1 3. 自由度集
命令:DOF, Lab1, Lab2, Lab3, Lab4, Lab5, Lab6, Lab7, Lab8, Lab9, Lab10 4. 改变单元类型 命令:ETCHG, Cnv 5. 单元类型的删除与列表
删除命令:ETDELE, ITYP1, ITYP2, INC 列表命令:ETLIST, ITYP1, ITYP2, INC 二、 定义实常数 1. 定义实常数
命令:R,NSET,R1,R2,R3,R4,R5,R6 续:RMORE,R7,R8,R9,R10,R11,R12 ...... 其中:
NSET - 实常数组号(任意),如果与既有组号相同,则覆盖既有组号定义的实常数。 R1~R12 - 该组实常数的值。
使用 R 命令只能一次定义 6 个值,如果多于 6 个值则采用续行命令 RMORE 增加另外的值。每重复执行 RMORE 一次,则该组实常数增加 6 个值,如 7~12、13~18、19~24 等。 ★ 各类单元有不同的实常数值,其值的输入必须按单元说明中的顺序;
★ 如果实常数值多于单元所需要的,则仅使用需要的值;如果少于所需要的,则以零值补充。 ★ 一种单元可有多组实常数,也有一些单元不需要实常数 (如实体单元)。 例如 BEAM4 单元,需要的实常数值有 12 个:
AREA、IZZ、IYY、TKZ、TKY、THETA 和 ISTRN、IXX、SHEARZ、SHEARY、SPIN、ADDMAS 设采用直径为 0.1m 的圆杆,其实常数可定义为: D=0.1 PI=acos(-1) a0=pi*d*d/4 I0=pi*D**4/64 IX=pi*D**4/32
R,3,a0,i0,i0,d,d,0 ! 定义第 3 组实常数的 AREA、IZZ、IYY、TKZ、TKY、THETA Rmore,0,ix,0,0,0,2.0 ! 定义第 3 组实常数的其它实常数值 2. 变厚度壳实常数定义
命令:RTHICK,Par,ILOC,JLOC,KLOC,LLOC
Par - 节点厚度的数组参数(以节点号引用),如 mythick(19) 表示在节点 19 的壳体厚度。 ILOC - 单元I节点的厚度在实常数组中的位置,缺省为 1。 JLOC---单元J节点的厚度在实常数组中的位置,缺省为 2。 KLOC---单元K节点的厚度在实常数组中的位置,缺省为 3。 LLOC---单元L节点的厚度在实常数组中的位置,缺省为 4。
该命令后面的四个参数顺序与节点厚度的关系比较复杂,例如设某个单元:节点厚度数组为 MYTH;单元节点顺序: I J K L;节点编号: NI NJ NK NL; RTHICK 命令参数: 3 2 4 1;IJKL 节点厚度: MYTH(NL)、MYTH(NJ)、MYTH(NI)、MYTH(NK)。
典型的如壳厚度为位置的函数,其命令流如下: finish $ /clear $ /PREP7
ET,1,63 $ blc4,,,10,10 $ ESIZE,0.5 $ AMESH,1 MXNODE = NDINQR(0,14) ! 得到最大节点号
*DIM,THICK,,MXNODE ! 定义数组,以存放节点厚度 *DO,i,1,MXNODE ! 以节点号循环对厚度数组赋值 THICK(i) = 0.5 + 0.2*NX(i) + 0.02*NY(i)**2 *ENDDO ! 结束循环 RTHICK,THICK(1),1,2,3,4 ! 赋壳厚度 /ESHAPE,1.0 $ eplot !带厚度显示壳单元
3. 实常数组的删除与列表
删除命令:RDELE, NSET1, NSET2, NINC 列表命令:RLIST, NSET1, NSET2, NINC
其中 NSET1,NSET2,NINC - 实常数组编号范围和编号增量, 缺省时 NSET2 等于 NSET1 且 NINC=1。NSET1 也可为 ALL。
三、 材料属性
每一组材料属性有一个材料参考号,用于识别各个材料特性组。一个模型中可有多种材料特性组。 1. 定义线性材料属性
命令:MP,Lab,MAT,C0,C1,C2,C3,C4 Lab - 材料性能标识,其值可取: EX:弹性模量(也可为 EY、EZ)。
ALPX:线膨胀系数(也可为 ALPY、ALPZ)。 PRXY:主泊松比(也可为 PRYZ、PRXZ)。 NUXY:次泊松比(也可为 NUYZ、NUXZ)。 GXY:剪切模量(也可为 GYZ、GXZ)。 DAMP:用于阻尼的K矩阵乘子,即阻尼比。 DMPR:均质材料阻尼系数。 MU:摩擦系数。
DENS:质量密度。
MAT - 材料参考号,缺省为当前的 MAT 号(由 MAT 命令确定)。
C0 - 材料属性值,如果该属性是温度的多项式函数,则此值为多项式的常数项。
C1~C4 - 分别为多项式中的一次、二次、三次、四次项系数,如为 0 或空,则定义一个常数的材料性能。 2. 定义线性材料属性的温度表
命令:MPTEMP, STLOC, T1, T2, T3, T4, T5, T6 3. 定义与温度对应的线性材料特性
命令:MPDATA, Lab, MAT, STLOC, C1, C2, C3, C4, C5, C6 4. 复制线性材料属性组
命令:MPCOPY, --, MATF, MATT 5. 改变指定单元的材料参考号 命令:MPCHG, MAT, ELEM 6. 线性材料属性列表和删除
列表命令:MPLIST, MAT1, MAT2, INC, Lab, TEVL 删除命令:MPDELE, Lab, MAT1, MAT2,I NC 7. 修改与线胀系数相关的温度 命令:MPAMOD, MAT, DEFTEMP 8. 计算生成线性材料温度表
命令:MPTGEN, STLOC, NUM, TSTRT, TINC 9. 绘制线性材料特性曲线
命令:MPPLOT, Lab, MAT, TMIN, TMAX, PMIN, PMAX 10. 设置材料库读写的缺省路径 命令:/MPLIB, R-W_opt, PATH 11. 读入材料库文件
命令:MPREAD, Fname, Ext, --, LIB 12. 将材料属性写入文件
命令:MPWRITE, Fname, Ext, --, LIB, MAT 13. 激活非线性材料属性的数据表
命令:TB, Lab, MAT, NTEMP, NPTS, TBOPT, EOSOPT 14. 定义 TB 温度值
命令:TBTEMP, TEMP, KMOD 15. 定义 TB 数据表中的数据
命令:TBDATA, STLOC, C1, C2, C3, C4, C5, C6 16. 定义非线性数据曲线上的一个点 命令:TBPT, Oper, X, Y
17. 非线性材料数据表的删除和列表
删除命令:TBDELE, Lab, MAT1, MAT2, INC 列表命令:TBLIST, Lab, MAT 18. 非线性材料数据表的绘图
命令:TBPLOT, Lab, MAT, TBOPT, TEMP, SEGN 四、 梁截面
★ BEAM18x 单元,需定义单元的横截面(称为梁截面); ★ BEAM44也可使用梁截面也可输入截面特性实常数;
★ 仅 BEAM18x 可使用多种材料组成的截面;
★ 仅 BEAM18x 可使用变截面梁截面,而 BEAM44 可输入实常数。
1. 定义截面类型和截面 ID
命令:SECTYPE,SECID,Type,Subtype,Name,REFINEKEY SECID - 截面识别号,也称为截面 ID 号。 Type - 截面用途类型,其值可取:
BEAM:定义梁截面,应用于等截面时,见下文。 TAPER:定义渐变梁截面(变截面梁)。 SHELL:定义壳
PRETENSION:定义预紧截面 JOINT:连接截面,如万向铰。
Subtype - 截面类型,对于不同的 Type 该截面类型不同,如: 当 Type=BEAM 时,Subtype 可取:
RECT:矩形截面; QUAD:四边形截面; CSOLID:实心圆形截面; CTUBE:圆管截面; CHAN:槽形截面; I:工字形截面; Z:Z形截面; L:L形截面;
T:T形截面; HATS:帽形截面; HREC:空心矩形或箱形 ASEC:任意截面; MESH:自定义截面
当 Type=JOINT(有刚度可大角度旋转)时,Subtype 可取: UNIV:万向铰; REVO:销铰或单向铰; Name - 8 个字符的截面名,字符可包含字母和数字。
REFINEKEY - 设置薄壁梁截面网格的精细水平,有 0(缺省)~5(最精细)六个水平。 2. 定义梁截面几何数据(Type = BEAM)
命令:SECDATA, VAL1, VAL2, VAL3, VAL4, VAL5, VAL6, VAL7, VAL8, VAL9, VAL10 其中 VAL1~VAL10 为数值,如厚度、边长、沿边长的栅格数等,每种截面的值是不同的。 ANSYS 定义了 11 种常用的截面类型,每种截面输入数据如下: ⑴ Subtype = RECT: 矩形截面 输入数据:B,H,Nb,Nh B - 截面宽度。 H - 截面高度。
Nb - 沿宽度 B 的栅格数(cell),缺省为 2。 Nh - 沿高度 H 的栅格数,缺省为 2。
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