ANSYS第章--网格划分技术及技巧(完全版)

2021年1月29日发(作者：无线电波)

ANSYS

入门教程

(5) -

网格划分技术及技巧之

网格划分技术及技巧、网格划分控制及网格划分高级技术

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

< p>
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

-

< br>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

、

< br>TKZ

、

TKY

、

THETA

和

ISTRN

、

IXX

、

SHEARZ

< p>
、

SHEARY

、

SPI N

、

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；

< br> I

：工字形截面；

Z

：

Z

形截面；

L

：

L

形截面；

T

：

T< /p>

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

。

⑵

Subtype = QUAD

：四边形截面

输入数据：

yI, zI, yJ, zJ, yK, zK, yL, zL, Ng, Nh

yI,zI,yJ,zJ,yK,zK,yL,zL -

各点坐标值。

Ng,Nh -

沿

g

和

h

的栅格数，缺省均为

2

。

如果输入一个相同的坐标，可以退化为三角形。

⑶

Subtype = CSOLID

：实心圆截面

输入数据：

R, N, T

R -

半径。

N -

圆周方向划分的段数，缺省为

8

。

T -

半径方向划分的段数，缺省为

2

。

⑷

Subtype=CTUBE

：圆管截面

输入数据：

Ri, R0, N

Ri -

管的内半径。

R0 -

管的外半径。

N -

沿圆周的栅格数，缺省为

8

。

⑸

Subtype = CHAN

：槽形截面

输入数据：

W1, W2, W3, t1, t2, t3

W1,W2 -

翼缘宽度。

W3 -

全高。

t1,t2 -

翼缘厚度。

t3 -

腹板厚度

⑹

Subtype = I

：

工字形截面

输入数据：

W1,W2,W3,t1,t2,t3

W1,W2 -

翼缘宽度。

W3 -

全高。

t1,t2 -

翼缘厚度。

t3 -

腹板厚度

⑺

Subtype = Z

：

Z

形截面

输入数据：

W1, W2, W3, t1, t2, t3

W1,W2 -

翼缘宽度。

W3 -

全高。

t1,t2 -

翼缘厚度。

t3 -

腹板厚度

⑻

Subtype = L

：

L

形截面

输入数据：

W1, W2, t1, t2

W1,W2 -

腿长。

t1,t2 -

腿厚度。

⑼

Subtype = T

：

T

形截面

输入数据：

W1,W2,t1,t2

W1 -

翼缘宽长。

W2 -

全高。

t1 -

翼缘厚度。

t2 -

腹板厚度。

⑽

Subtype = HATS

：

帽形截面

输入数据：

W1,W2,W3,W4,t1,t2,t3,t4 ,t5

W1,W2 -

帽沿宽度。

W3 -

帽顶宽度。

W4 -

全高。

t1,t2 -

帽沿厚度。

t3 -

帽顶厚度。

t4,t5 -

腹板厚度。

⑾

Subtype = HREC

：

空心矩形截面或箱形截面

输入数据：

W1,W2,t1,t2,t3,t4

W1 -

截面全宽。

W2 -

截面全高。

t1,t2,t3,t4 -

壁厚。

⑿

Subtype = ASEC

：任意截面

输入数据：

A, Iyy, Iyz, Izz, Iw, J, CGy, CGz, SHy, SHz

A -

截面面积。

Iyy -

绕

y

轴惯性矩。

Iyz -

惯性积。

Izz -

绕

z

轴惯性矩。

Iw -

翘曲常数。

J -

扭转常数。

Cgy -

质心的

y

坐标。

CGz -

质心的

z

坐标。

SHy -

剪切中心的

y

坐标。

SHz -

剪切中心的

z

坐标。

⒀

Subtype = MESH

：

自定义截面

当截面不是常用的

11

个截面时， 可采用自定义截面。自定义截面具有很大的灵活

性，

可定义任意 形状的截面，

材料也可不同，

因此对于梁截面该自定义截面可满 足各种情况

下的使用要求。

自定义截面要使用

SECWRITE

命令和

SECREAD

命令。

梁截面定义示例：

finish

$$ /clear

$$ /prep7

sectype,1,beam,rect

!

定义矩形截面，

ID=1

secdata,2,3

sectype,2,beam,quad

!

定义四边形截面，

ID=2

secdata,-1,-1,1.2,-1.2,1.4,1.3,-1.1,1.2

sectype,3,beam,csolid

!

定义实心圆截面，

ID=3

secdata,4

sectype,4,beam,ctube

!

定义圆管截面，

ID=4

secdata,8,9

sectype,5,beam,chan

!

定义槽形截面，

ID=5

secdata,80,90,160,10,12,8

sectype,6,beam,i

!

定义工字形截面，

ID=6

secdata,80,60,150,10,8,12

sectype,7,beam,z

!

定义

Z

形截

面，

ID=7

secdata,70,80,120,10,10,8

sectype,8,beam,l

!

定义

L

形截面，

ID=8

secdata,120,70,8.5,8.5

sectype,9,beam,t

!

定义

T

形截

面，

ID=9

secdata,120,140,10,12

sectype,10,beam,hats

!

定义帽形截面，

ID=10

secdata,40,50,60,130,10,12,16,10,10

sectype,11,beam,hrec

!

定义箱形截面，

ID=11

secdata,40,50,10,10,10,10

!

可采用

SECPLOT,ID

（

ID

输入相应的号）查看截面及数据。

3.

定义变截面梁几何数据（

Type = TAPER

）

命令：

SECDATA,

Sec_IDn, XLOC, YLOC, ZLOC

Sec_IDn

-

已经定义的梁截面识别号，

用于端点

1

（

I

）

和< /p>

2

（

J

）

截面

ID

。

XLOC,YLOC,ZLOC

-

整体坐标系中

Sec_IDn

的位置坐标。

变截面 梁的定义首先需要定义两个梁截面，然后根据拟定义的变截面梁再定义各个

梁截面

ID

所在的空间位置。

两端的两个截面拓 扑关系相同，

即必须具有相同的

Subtype

类

型、相同的栅格数和相同的材料号。

例如下面给出了工字形截面的变截面应用示例。

finish

$$ /clear

$$ /prep7

sectype,1,beam,I

secdata,160,120,200,10,10,8

!

定义梁截面

ID=1

及其数据

sectype,2,beam,I

secdata,320,240,300,16,16,12

!

定义梁截面

ID=2

及其数据

!

创建

3

个关键点和一条线

k,1

$$ k,2,800,300

$$ k,100,400,400

$$ l,1,2

sectype,3,taper

!

定义变截面梁

Id=3

secdata,1,kx(1),ky(1),kz(1)

!

一个端点的截面采用

ID1,

位

置用坐标给出

secdata,2,kx(2),ky(2),kz(2)

!

另一端点的截面采用

ID2,

位

置用坐标给出

et,1,beam189

$$ mp,ex,1,2.1e5

$$ mp,prxy,1,0.3 !

定义单元及材料属性

lesize,all,,,8

$$

latt,1,,1,,100,,3

$$

lmesh,all!

网分控制、为线赋单元属性、网

分

/eshape,1

$$ eplot

!

查

看单元形状

4.

定义截面偏移

当

Type=BEAM

时命令：

SECOFFSET, Location, OFFSETY, OFFSETZ, CG-Y, CG-Z, SH-Y, SH-Z

Location -

偏移有

4

个选择位置，分别为：

CENT

：梁节点偏移到质心（缺省）。

SHRC

：梁节点偏移到剪心。

ORIGIN

：梁节点偏移到横截面原点。

USER

：梁节点偏移到用户指定位置（相对横截面原点），由

OFFSETY,OFFSETZ

确定。

OFFSETY,OFFSETZ -

仅当

Location=USER

时，梁节点相对于横截面原

点的偏移量。

CG-Y, CG-Z,SH-Y,SH-Z -

用于覆盖 程序自动计算的质心和剪心位置。

高级用户可用其创建复合材料的横截面模型。

还可使用

SECCONTROL

命令控制横截面剪切刚

度。

当

Type=SHELL

时命令：

SECOFFSET, Location,OFFSET

Location -

偏移也有

4

个选择位置，分别为：

TOP

：壳节点偏移到顶面。

MID

：壳节点偏移到中面。

BOT

：壳节点偏移到底面。

USER

：用户定义，偏移梁由

OFFSET

指定。

OFFSET -

仅当

Location=USER

时，相对于中面的偏移距离。

5.

梁截面特性列表

命令：

SLIST, SFIRST, SLAST, SINC, Details, Type

6.

删除所定义的截面

命令：

SDELETE, SFIRST, SLAST, SINC, KNOCLEAN

其中

KNOCLEAN

为预紧单元清除参数，如为

0

则删除预紧单元并通过

PMESH

再形

成；如为

1

则不删除预紧单元。其余参数同

SLIST

命令。

7.

绘制所定义截面

命令：

SECPLOT, SECID, VAL1, VAL2

SECID -

截面

ID

号。

VAL1,VAL2 -

输出控制参数。

对

BEAM

：

VAL1 = 0

则不显示栅格；

VAL1 = 1

则现实栅格。

对

SHELL

：

VAL1

和

VAL2

表示显示层号的范围。

8.

自定义截面的存盘和读入

存盘命令：

SECWRITE, Fname, Ext, --, ELEM_TYPE

读入命令：

SECREAD, Fname, Ext, --, Option

Fname -

文件名及其路径（可达

248

个字符）。

Ext -

文件名的扩展名，缺省为“SECT”。

ELEM_TYPE -

单元类型属性指示器，此参数意义不大。

Option -

从何处读入的控制参数。如

Option =LIBRARY

（缺省）则从截面

库中读入截面数据。如

Option=MESH

则从用户网分的截面文件中读入，该文 件包含了栅格

和栅点等数据。

创建自定义截面的基本步骤有：

① 创建

2D

面，可完全表达截面形状。

② 定义且仅能定义

PLANE82

或

MESH2000

单元，如果有多种材料则定义材料号。

③ 定义网分控制并划分网格。

④ 用

SECWRITE

命令写入文件。

⑤ 用

SECTYPE

和

SECREAD

命令定义截面

ID

等。

示例：

截面由 两种材料组成，其分界线如图中所示，其自定义截面命令流如下：

! EX3.2

自定义多种材料截面

finish

$$ /clear

$$ /prep7

Ro=1.5

$$ Ri=1.0

!

定义两

个半径

csys,1

$$

cyl4,,,ri

$$

cyl4,,,ro

!

设置柱坐标系，创建两个圆面

aptn,all

!

作面分割运算

wprota,,90$$asbwa,all

!

切分面

wprota,,,90

$$ asbw,all

$$ wpcsys

!

切分面

et,1,plane82

!

定义

单元类型为

PLANE82

mymat1=4

$$ mymat2=7

!

定义两个材料参数，

分别赋值

4

和

7

mp,ex,mymat1,1.0

$$ mp,ex,mymat2,2.0

!

定义材料参考号，具体特性可任意

asel,s,loc,x,0,ri

$$ aatt,mymat1,,1

!

内部圆面为材料

mymat1

asel,s,loc,x,ri,ro $$ aatt,mymat2,,1

!

外部环面为材料

mymat2

allsel$$esize,0.25

$$ mshape,0,2d

!

定义网格控制、单元形状

mshkey,1

$$ amesh,all

!

定义网格划分

方式并网分

secwrite,mycsolid,sect

!

将截面写入

文件

!

下面准备读入截面并使用

finish

$$ /clear

$$ /prep7

et,1,beam189

!

定义

单元类型为

BEAM189

mym1=4

$$ mym2=7

!

定义两

个材料参数，此值与

MYMAT

对应

mp,ex,mym1,3.0e10

mp,prxy,mym1,0.167

!

定义材料参

考号

MYM1

和具体特性值

mp,ex,mym2,2.1e11

mp,prxy,mym2,0.3

!

定义材料

参考号

MYM2

和具体特性值

sectype,1,beam,mesh

!

定义用户梁

截面

secread,mycsolid,sect,,mesh

!

读入

文件

k,1$$k,2,,,10

$$ l,1,2

$$ lesize,all,,,20

!

创建关键点和线，及线的网格划

分控制

latt,,,1,,,,1

!

此处采用了缺省材料参考号，即便指定材料参考

< p>
号也不起作用

lmesh,all

$$ /eshape,1

!

划分网格，打开单元形状

/pnum,mat,1$$ eplot

!

显示单元材料参考号，并显示单元

特别注意的是材料参考号在

SECWRITE

之前就确定了，而在使用该截面时只能使用

相同的材料参考号。

但在前者中可任意设置材料特性值，

也就是说在前者中的材料具体特性

值没有意义，仅材料参考号有意义。

9.

定义层壳单元的数据（

Type=SHELL

< br>）

命令：

SECDATA, TK, MAT, THETA, NUMPT

该命令仅使用于

SHELL131

、

SHELL132

、

SHELL181

、

SHELL208

、

SHELL209

单元。

10.

定义预紧截面的数据（

Type= PRETENSION

）

命令：

SECDATA,

node, nx, ny, nz

修改预紧截面数据可采用

SECMODIF

命令。

11.

定义连接数据（

Type=JOINT

）

< br>

当

Subtype= REVO

时命令：

SECDATA ,,,angle1

当

Subtype= UNIV

时命令：

SECDATA ,,,angle1,,angle3

五、

设置几何模型的单元属性

前面介绍了如何定义单元类型、实常数、材料属性、梁截面等单元属性，但与几何

< p>
模型还没有任何关系。

如何将 这些属性与几何模型关联呢？这就是对几何模型进行单元属性的设置，即将

这些属性赋予 几何模型。

赋予几何模型单元属性，仅

4

个命令

:

KATT, LATT, AATT, VATT

（简称

xATT

命令）。

1.

设置关键点单元属性

命令：

KATT,

MAT, REAL, TYPE,ESYS

其中

MAT,

REAL,

TYPE,

ESYS

分别为材料号、实常数号、单元类型号、坐标系编号。

该命令为所选择的所有关键点设置单元属性，而通过这些关键点复制生成的关键点

< p>
也具有相同的属性。如果关键点在划分网格时没有设置属性，

则其属性由当前的“ MAT、

REAL

、

TYPE

、ESYS”等命令设置。

在划分网格前如要改变其属性，只需重新执行

KATT

命令设置，

如果其命令参数为

0

或空，则删除相关的属性。

如果

MAT,REAL,TYPE,ESYS

参数中任意一个定义为

-1

，则设置保持不变。

2.

设置线的单元属性

命令：

LATT, MAT, REAL, TYPE, --, KB, KE, SECNUM

MAT,REAL,TYPE -

同

KATT

中的参数。

KB,KE -

线始端和末端的方位关键点。

ANSYS

在对梁划分网格时，使用方

位关键点确定梁截面的方向。

对 于梁截面沿线保持同一方位时，

可仅使用

KB

定位；

预扭曲

梁（麻花状）可能需要两个方位关键点 定位。

SECNUM -

梁截面

ID

号。

该命令为所选择的线设置单元属性，但由

KB

和

KE

指定的值仅限于所选择的线 ，

因此通过这些线复制生成的线则不具有这些属性

（即

KB

或

KE

不 能一同复制）

。

但如不使

用

< p>
KB

和

KE

时，

通过这些线复制生成的线具有同样的属性。

不指定单元属性、< /p>

修改其单元

属性与

KATT

命令类似，可参照处理。

在命令

LATT

中如果没有指定

KB

和

KE

则采用缺省的截面方位，缺 省截面方位的

确定方法是截面的

xoz

坐标平面总是垂直总体直角坐标系的

XOY

平面，且截面至 少有一个

坐标轴与总体坐标轴方向相同或接近。

如果使用

KB

和

KE

确定截面方位，则始点截面

yoz

平面垂直于

KP1

、

KP2

和

KB

组成的平面且截面的

z

轴指向

KB

侧；

< br>同理，

末端截面截面

yoz

平面也垂直于

KP1

、

KP2

和

KE

组成的平面且截面的

z

轴指向

KE

侧。

如果

KB

和

KE

在不同的方向，

< p>
则截面方位是变

化的，沿线形成麻花状截面。

finish

$$ /clear

$$ /prep7

et,1,beam189

$$ mp,ex,1,2.1e5

$$ mp,prxy,1,0.3

!

定义单元类型和材料属性

secty pe,1,beam,i$$secdata,100,40,160,10,10,8

!

定义梁截面

ID=1

和截面

数据

l0=1000

$$ dl=500

$$ dxc=400

!

定义几

个参数

k,1

$$ k,2,,,l0

$$

l,1,2

!

创

建关键点和线

k,100,,dl

$$ k,200,dxc,-dl

$$ k,300,2*dxc,dl

!

定义定位关键点

k,301,2*dxc+dl

$$ k,400

$$ k,500,8*dxc

lgen,5,1,,,dxc

!

复制生成

5

条线

lsel,s,,,1

$$latt,1,,1,,100,,1

!

线

1

定位

点

KB=100

lsel,s,,,2

$$latt,1,,1,,200,,1

!

线

2

定位

点

KB=200

lsel,s,,,3

$$latt,1,,1,,300,301,1

!

线

3

定位点

KB=300, KE=301

lsel,s,,,4

$$latt,1,,1,,400,,1

!

线

4

定位

点

KB=400

lsel,s,,,5

$$latt,1,,1,,500,,1

!

线

5

定位

点

KB=500

lsel,all

$$ lesize,all,,,50

!

定义网

格划分控制

lmesh,all

$$

/eshape,1

$$

eplot

!

划分网格并

显示

3.

4.

设置面的单元属性

命令：

AATT, MAT, REAL, TYPE, ESYS, SECN

MAT,REAL,TYPE -

同

KATT

中的参数。

SECN -

截面

ID

号（由

SECTYPE

命令定义）。

该命令为所选择的面设置单元属性，通过这些面复制生成的面也具有同样的属性。

设置体的单元属性

命令：

VATT, MAT, REAL, TYPE, ESYS

其中参数与

KATT

命令中的参数意义相同。

上述

4

个命令中，

LATT

略复杂些，主要 是定义梁截面的方位，其余命令则相对容

易。

xATT

命令都是对所选择的没有划分网格的几何图素设置的单元属性，一旦划分网格，

不容许再用

xATT

命令设置属性。

3.2

网格划分控制

在

3.1

节中介绍了如何定义单元 属性和怎样赋予几何图素这些性质，

这里则介绍如

何控制网格密 度或大小、划分怎样的网格及如何实施划分网格等问题。

但是网 格划分控制不是必须的，因为采用缺省的网格划分控制对多数模型都是合适

的；如果不设 置网格划分控制则

ANSYS

自动采用缺省设置对网格进行划分。

一、单元形状控制及网格类型选择

1.

单元形状控制

命令：

MSHAPE, KEY, Dimension

KEY -

划分网格的单元形状参数，其值可取：

KEY=0

：如果

Dimension=2D

则用四边形单元划分网格；如果

Dimension=3D

则用六面体单元划分网格。

KEY=1

：如果

Dimension=2D

则用三角形单元划分网格；如果

Dimension=3D

则用四面体单元划分网格。

在设置 该命令的参数时，应考虑所定义的单元类型是否支持这种单元形状。

2.

网格类型选择

命令：

MSHKEY, KEY

其中

KEY

表示网格类型参数，其值可取：

KEY=0

（缺省）：自由网格划分（

free meshing

）

KEY=1

：映射网格划分（

mapped meshing

）

KEY=2

：如果可能则采用映射网格划分，否则采用自由网格划分。

单元形状和网格划分类型的设置共同影响网格的生成，二者的组合不同，所生成的

< p>
网格也不相同。

ANSYS

支持的单元形状和网格划分类型组合

没有指定单元形状和网格划分类型时将发生的情况

3.

中间节点的位置控制

命令：

MSHMID, KEY

其中

KEY

为边中间节点位置控制参数，其值可取：

KE Y=0

（缺省）：边界区域单元边上的中间节点与区域线或面的曲率一致。

KEY=1

：

设置所有单元边上的中 间节点使单元边为直的，

允许沿曲线进行粗

糙的网格划分。

KEY=2

：不生成中间节点，即消除单元的中间节点。

上述几条命令的应用示例如下命令流。

!

EX3.4 A

两种单元形状和两种网格划分比较

finish

$$ /clear

$$ /prep7

et,1,plane82

!

定义单元类型

k,1

$$ k,2,8

$$ k,3,7,6

$$ k,4,1,6

!

创建关键点

a,1,2,3,4

$$ esize,1

!

创建

面、定义单元尺寸

mshape,0

$$ mshkey,0

!

四边

形单元、自由网格划分

!

mshape,0

$$

mshkey,1

!

四边形形状、映射网格划分

!

mshape,1

$$

mshkey,1

!

三角形形状、映射网格划分

!

mshape,1

$$

mshkey,0

!

三角形形状、自由网格划分

对于中间节点的位置控制比较如下命令流所示。

!

EX3.4B

中间节点位置控制网格划分比较

finish

$$ /clear

$$ /prep7

et,1,plane82

$$ cyl4,,,4,,8,60

$$ lesize,all,,,2

!

定义单元类

型、创建面、设置单元尺寸

mshape,0

$$

mshkey,1

!

设置四边形单元形状、

映射

网格划分类型

mshmid,0

!

（缺省）

中间节

点在曲边上，与几何模型一致

!mshmid,1

!

中间节点在直线

的单元边上，与几 何模型有差别

!mshmid,2

!

无中间节点，与

几何模型有差别

amesh,all

!

划分网格

二、单元尺寸控制

单元尺寸控制命令有

DESIZE

、

SMRTSIZE

及

AESIZE

、

< br>LESIZE

、

KESIZE

、

ESIZE

等

6

个命令。

DESIZE

命令为缺省的单元 尺寸控制，

通常用于映射网格划分控制，

也可用于自由网

格划分但此时必须关闭

SMRTSIZE

命令；

SMRTSIZE

命令仅用于自由网格划分而不能用于映射网格划分。

因此可以说映射网格划分采用

DESIZE

命令，

而自由网格划分采用

SMRTSIZE

命令。

1.

映射网格单元尺寸控制的

DESIZE

命令

命令：

DESIZE, MINL, MINH, MXEL, ANGL, ANGH, EDGMN, EDGMX, ADJF, ADJM

MINL -

当使用低阶单元时每条线上的最小单元数，缺省为

3

。

如

MINL=DEFA

则采用缺省值；

如

MINL=STAT

则列表输出当前的设置状态；

如

MINL=OFF

则关闭缺省的单元尺寸设置；

如

MNIL=ON

则重新激活缺省 的单元尺寸设置

（缺省时该命令是激

活的）。

< br>

MINH -

当使用高阶单元时每条线上的最小单元数，缺省为

2

。

ANGL -

曲线上低阶单元的最大跨角，缺省为

15°。

ANGH -

曲线上高阶单元的最大跨角，缺省为

28°。

EDGMN -

最小的单元边长，缺省则不限制。

EDGMX -

最大的单元边长，缺省则不限制。

ADJF -

仅在自由网格划分时，相近线的预定纵横比。

对

h

单元缺省为

1

（等边长），对

p

单元缺省为

4

。

ADJM -

仅在映射网格划分 时，相邻线的预定纵横比。对

h

单元缺省为

4

（矩形），对

p

单元缺省为

6

。

DESIZE

命令的缺省设置仅在没有用

KESIZE

、

LESIZE

、

AESIZE< /p>

、

ESIZE

指

定单元尺寸时使用，即该命令设置的级别低于上述

4

个命令（与命令的先后顺序无关）。

2.

自由网格单元尺寸控制的

SMRTSIZE

命令

命令：

SMRTSIZE,

SIZLVL,

FAC,

EXPND,

TRANS,

ANGL,

ANGH,

GRATIO,

SMHLC,

SMANC,

MXITR,

SPRX

SIZLVL -

网格划分时的总体单元尺寸等级，控制网格的疏密程度，可取：

N

：智能单元尺寸等级值，其值在

1

（精细）～

10

（粗糙）之间，

此时其 它参数无效。

STAT -

列表输出

SMRTSIZE

设置状态。

DEFA -

恢复缺省的

SMRTSIZE

设置值。

OFF -

关闭智能化网格划分。

3.

局部网格划分单元尺寸控制

映射网 格和自由网格划分的单元尺寸控制，

总体上可分别采用

DESIZE

和

SMRTSIZE

命令进行设置，以获得缺省的单元尺寸和网格。但大多数情况下仍需要深入网格划分过程，

以获得理想或满意的网格和单元尺寸，

这时可通过

LESIZE

、

KESIZE

和

ESIZE

更多地进行

控制。

⑴

线的单元尺寸定义

命令：

LESIZE,

NL1,

SIZE,

ANGSIZ,

NDIV,

SPACE,

KFORC,

LAYER1,

LAYER2,

KYNDIV

NL1 -

线编号，其值可取

ALL

、组件名或装配名及

P

进入

GUI

选择线。

SIZE

-

如

NDIV

为空，则

SIZE

为单元边长。分 段数将自动根据线长计算

并圆整，如

SIZE

为

0

或空，则采用

ANGSIZ

或

NDIV

参数。

ANGSIZE -

将曲线分割 成许多角度，按此角度将线划分为多段。该参数仅

在

SIZE

和

NDIV

为空或

0

时有效。

NDIV -

如为正则表示每条线的分段数。

SPACE

-

分段的间隔比率。如为正，表示最后一个分段的长度与第

1

段长

度之比（大于

1

表示单元尺寸越来越大，小于

1

表示单元尺寸越来越小）。如为负，则

|SPACE|

表示中间的分段长度与两端的分段长度之比。

KFORC -

修改线分段控制参数，仅用于

NL1=ALL

时。

KFORC

可取：

0

：仅修改没有指定划分段的线。

的线。

1

：修改所有线。

2

：仅修改划分段数小于本命令设定值的线。

3

：仅修改划分段数大于本命令设定值的线。

4

：

仅修改

SIZE

、

ANGSIZ

、

< p>
NDIV

、

SPACE

、

LAYER1

、

LAYER2

不为

0

如果

KFORC=4

或

0

或空，则原有设置保持不变。

LAYER1 -

层网格控制参数，用来指定内层网格的厚度。

LAYER2 -

层网格控制参数，用于设置外层网格的厚度

.

KYNDIV -

当

KYNDIV=0

、

NO

或

OFF

时，表示

SMRTSIZE

设置无 效；如果

线的分段数不匹配，

则映射网格划分失败。

< p>
当

KYNDIV=1

、

YES

或

ON

时，

表示

SMRTSIZE

设

置优先，即对大曲率或相邻区域优先采用

SMRTSIZE

的设置。

示例：

!

下边密上边稀

finish

$$ /clear

$$ /prep7

et,1,plane82

$$ blc4,,,10,10

!

定义单元类型、创建面

lsel,s,tan1,y

$$ lesize,all,,,10

!

水平线定义

10

个分段数

lsel,s,loc,x,0

$$ lesize,all,,,9,1/8!

左侧线定义

SPACE=1/8

lsel,s,loc,x,10

$$ lesize,all,,,9,8 !

右侧线定义

SPA CE=8

，左右侧线起终点方向不

同

lsel,all

$$ mshape,0

$$ mshkey,1

!

定义单元形状和划分类型

amesh,all

!

中间密外边稀

finish

$$ /clear

$$ /prep7

et,1,plane82

$$ blc4,,,10,10

!

定义单元类型、创建

面

lsel,s,tan1,y

$$ lesize,all,,,10,-1/5

!

水平线中间段是两边段的

1/5

lsel,s,tan1,x

$$ lesize,all,,,9,-1/8

!

竖直线中间段是两边段的

1/8

lsel,all

$$ mshape,0

$$ mshkey,1

!

定义单元形状和划分类型

amesh,all

⑵

关键点最近处单元边长定义

命令：

KESIZE, NPT, SIZE, FACT1, FACT2

NPT -

关键点编号，也可为

ALL

、

P

、组件名或装配名。

SIZE -

沿线接近关键点

NPT

处单元的边 长（覆盖任何较低级的尺寸设

置）。如

SIZE=0

，则使用

FACT1

和

FACT2

参数。

FACT1 -

比例因子，作用于以前既有的

SIZE

上，仅在本

SIZE=0

或空时

有效。

FACT2 -

比例因子，作用于与关键点

NPT

相连的线上设置的最小分段数。

该参数适用于自适应网格细分，仅在本

SIZE

和

FACT1

为

0

或空时有效。

⑶

线划分的缺省尺寸

命令：

ESIZE,SIZE,NDIV

SIZE

-

线上单元边长，线的分段数根据边长自动计算。如

SIZE=0

或空则

使用

NDIV

参数。

NDIV -

线上单元的分段数，如果输入了

SIZE

则该参数无效。

该命令设置区域边界线上的分段数或单元长度，也可用

LESIZE

或

KESIZE

命令设

置。⑷

面内部的单元尺寸定义

命令：

AESIZE,ANUM,SIZE

ANUM -

面的编号，也可为

ALL

、

P

、组件名或装配名。

SIZE -

单元尺寸值。

该命令对面内部的单元网格设置尺寸，

而

LESIZE

、

KESIZE

和

ESIZE

等则设置面

边界线的分段或单元尺寸。对于没有指定单元尺寸的线和关键点，

AES IZE

命令也可用于线

的单元尺寸设置。

⑸

单元尺寸定义的优先级

用

DESIZE

定义单元尺寸的优先级

(

一般对应

MAP

方式

< p>
)

，对任何给定线为：

A

：用

LESIZE

命令设置的划分常是高级别；

B

：如果未用

LESIZE

设置划分，则用

KESIZE

定义单元尺寸；

C

：如果未用

LESIZE

和

KESIZE

设置划分，则用

ESIZE

定义单元尺寸；

D

：如果上述都未用，则用

DESIZE

命令控制线上的单元尺寸。

用

SMETSIZE

定义单元尺寸的优先级

(

一般对应

FREE

方式

)

，，对任何给定线为：

A

：用

LESIZE

命令设置的划分常是高级别；

B

：如果未用

LESIZE

设置划分，则用

KESIZE

定义单元尺寸；

C

：如果未用

LESIZE

和

KESIZE

设置划分，则用

ESIZE

定义起始单元尺

寸；

D

：如果上述都未用，则用

SMRTSIZE

命令控制线上的单元尺寸。

三、

内部网格划分控制

前述内 容集中在几何实体模型的边界外部单元尺寸的定义上，

如

KESIZE

、

LESIZE

和

ESIZE

命令等。然而在面的内部可采用

MOPT

命令和方法进行网格划分控制，该命令为：

MOPT,Lab,Value

其中：

Lab -

选项名称

当

Lab

=

AORDER

时，表示划分面的顺序：

Value=ON

则

首先划分较小的面，即按面尺寸从 小到大的顺序划分网格。缺省为

OFF

。

当

Lab = QMESH

时，表示四边形面网格划分器控制：

Value

=

DEFAULT< /p>

：由系统选择四边形表面网格划分

器。

Value = MAIN

：采用 主四边形网格划分器，如果划

分失败也不更换备用四边形网格划分器。

< br>

当

Lab = PYRA

时，表示 过渡金字塔单元控制。体的有些区

域可用六面体网格划分，

而有 些复杂区域可能需要用四面体网格划分。

但在同一网格中混用

六 面体网格和四面体网格会造成单元之间的不连续，

而采用金字塔单元可解决六面体单元和

四面体单元之间的连接。

当

Lab = STAT

时，表示显示

MOPT

状态。

命令为

MOPT,STAT

：其它参数均无效。

当

Lab = DEFA

时，表示恢复

MOPT

命令的缺省设置。

命令为

MOPT,DEFA

。

四、划分网格

划分网格主要有

xMESH

系列命令。

1.

在关键点处生成点单元

命令：

KMESH, NP1, NP2, NINC

该命令在生成单元的同时，

生成单元所需要的节点，

并自动进行节点编号

（从最低

可用节点编号开始）。如

MASS21

等单元可采用

KMESH

命令。

2.

在几何线上生成线单元

命令：

LMESH, NL1, NL2, NINC

该命令在线上生成线单元和所需节点，如

LINK

系列和

BEAM

系列等单元。

3.

在几何面上生成面单元

命令：

AMESH, NA1, NA2, NINC

该命令在面上生成单元和所需节点，如

PLANE

系列和

SHELL

系列单元等。

如为

PLANE

系列则拟划分网格的面必须平行于总体直角坐标系的

XY

平面。

4.

在几何体上生成体单元

命令：

VMESH, NV1, NV2, NINC

该命令在体上生成单元和所需节点，如

SOLID

系列单元等。其中

NX1(x=K,L,A,V)

可取

ALL

、

P

、组件名或装配名。

⑴

⑵

⑶

⑷

网格划分的步骤总结如下：

定义单元属性

单元类型定义如

ET

命令；

实常数定义如

R

、

RMORE

命令；

材料特性定义如

MP

、

MPTEMP

和

MPDATA

、

TB

和

TBDATA

等命令；

截面号定义如

SECTYPE

、

SECDATA

等命令。

赋予几何模型单元属性

xATT

系列命令，如

KATT,LATT,AATT,VATT

命令。

定义网格划分控制

定义单元形状和网格划分类型，如

MSHAPE

和

MSHKEY

等命令。

单元尺寸设置，如

DESIZE

、

SMRTSIZE

及

LESIZE

、

< br>KESIZE

、

ESIZE.

内部单元尺寸设置，如

AESIZE

、

MOPT

等命令。

划分网格

对几何图素划分网格，如

KMESH

、

LMESH

、

AMESH

和

VMESH

命令等。

其它划分网格命令如

AMAP

、

IMESH

、

VSWEEP

、

FVMESH

命令等。

3.3

网格划分高级技术

前面介 绍了基本的网格划分技术，对于自由网格划分一般不必刻意设置便可对几何

模型划分网格 。

但对于映射网格划分和体扫掠网格划分则必须满足一定的条件，

甚至刻意设