1、第六章第六章 ANSYS建模与网格划分建模与网格划分 6.1 ANSYS 6.1 ANSYS的坐标系统的坐标系统 6.2 ANSYS6.2 ANSYS的建模的建模 6.3 6.3 网格划分网格划分 6.4 6.4 耦合与约束耦合与约束西门子与机床工业西门子与机床工业6.1 ANSYS的坐标系统 n主要的主要的ANSYSANSYS坐标系统坐标系统 6.1.1 6.1.1 总体坐标总体坐标 6.1.2 6.1.2 局部坐标局部坐标 6.1.3 6.1.3 节点坐标节点坐标 6.1.4 单元坐标单元坐标 6.1.5 显示坐标显示坐标 6.1.6 结果坐标结果坐标 6.1.1 6.1.1 总体坐标总体
2、坐标 总体坐标用于几何图形的空间定位，ANSYS的整体坐标系有三类：直角坐标系（Cartesian Coordinate System，C.S.0）柱坐标系（Cylindrical Coordinate System，C.S.1）球坐标系（Spherical Coordinate System，C.S.2）三类坐标系均属右手坐标系，而且原点相互重合。激活整体坐标系的操作激活整体坐标系的操作6.1.2 6.1.2 局部坐标局部坐标 局部坐标系是用户建立的坐标系，其原点可以偏移一定距离整体坐标系的原点，方位也可以不同于整体坐标系（坐标轴旋转一定角度）。坐标系号必须是大于11的整数，局部坐标系的方式
3、：同整体坐标一样，局部坐标可以使直角坐标、柱坐标或球坐标。可以将局部柱同整体坐标一样，局部坐标可以使直角坐标、柱坐标或球坐标。可以将局部柱坐标或局部球坐标系定义为圆形或椭圆形。另外，还可以建立环形局部坐标。坐标或局部球坐标系定义为圆形或椭圆形。另外，还可以建立环形局部坐标。根据整体坐标定义根据整体坐标定义根据既有的三个关键点定义根据既有的三个关键点定义根据既有的三个节点定义根据既有的三个节点定义根据当前定义的工作平面的原点定根据当前定义的工作平面的原点定义义根据激活的坐标系定义根据激活的坐标系定义删除局部坐标删除局部坐标查看局部坐标查看局部坐标6.1.3 6.1.3 显示坐标显示坐标 显示坐标
4、系用来定义几何体被列表或显示的坐标系。依次单击Utility MenuWork PlaneChange Display CS toSpecified Coord SysUtility MenuWork PlaneChange Display CS toGlobal CartesianUtility MenuWork PlaneChange Display CS toGlobal CylindricalUtility MenuWork PlaneChange Display CS toGlobal Spherical注意：显示坐标系的改变会影响到图形显示，一般情况下，用户在按节点和注意：显示坐标
5、系的改变会影响到图形显示，一般情况下，用户在按节点和单元显示图形时，应将显示坐标系设置为整体直角坐标系。按线、面、体显单元显示图形时，应将显示坐标系设置为整体直角坐标系。按线、面、体显示图形时，不受显示坐标系的影响。示图形时，不受显示坐标系的影响。6.1.4 6.1.4 节点坐标节点坐标 节点坐标系用于定义节点自由度的方向和节点结果数据的方向。依次单击 Main MenuPreprocessorCreateNodesRotate Node CSTo Active CS Main MenuPreprocessorMove/ModifyRotate Node CSTo Active CS用户可以在
6、创建节点时定义旋转角度，使节点坐标系方向旋转一个角度：依次单击Main MenuPreprocessorCreate Nodes CSIn Active CS修改既有节点坐标系方向使其旋转一角度：依次单击 Main MenuPreprocessorCreateNodesRotate Node CSBy Angles Main MenuPreprocessorMove/ModifyRotate Node CS By Angles按方向余弦旋转节点坐标：依次单击 Main MenuPreprocessorCreateNodesRotate Node CSBy Vectors Main MenuPr
7、eprocessorMove/ModifyRotate Node CS By Vectors列出节点坐标系相对整体直角坐标系的旋转角度：依次单击Utility MenuListNodes 6.1.5 6.1.5 单元坐标单元坐标 与每个节点都有自己的节点坐标系一样，每个单元也有自己的坐标系，称为单元坐标系。对于面单元和体单元，用户在生成单元时可以采用下面的方法对单元坐标系方向进行定义：GUI:Main MenuPreprocessorAttributes DefineDefault Attribs Main MenuPreprocessorCreateElementsElem Attrubut
8、es提示：只能通过局部坐标系定义单元坐标系方向，即KCN应大于10，若要定义单元坐标系方向与整体坐标系一致，应先定义一局部坐标系与该整体坐标系一致，再利用这个局部坐标系来定义单元坐标系方向，KCN=0时，单元坐标系取默认方向。若要对单元坐标系方向进行调整，使它与已定义好的局部坐标系方向一致：依次单击Main MenuPreprocessorMove/ModifyModify Attrib。6.1.6 6.1.6 结果坐标结果坐标 ANSYS计算的结果数据有位移、应力、应变、节点力等，这些数据在向数据库和结果文件存储时，有的是按节点坐标系，有的是按单元坐标系。而结果数据在列表、显示和单元表数据存
9、储时是按当前结果坐标系，默认情况下是按整体直角坐标系。采用下面的方法，可以将其它坐标系（如其它整体坐标系、局部坐标系、节点坐标系和单元坐标系）定义成当前（激活）结果坐标系：依次单击Main MenuGeneral PostprocOptions for Output或Utility MenuListResultsOptions6.1.7 6.1.7 工作平面工作平面 n工作平面工作平面 显示工作平面显示工作平面 移动工作平面移动工作平面 工作平面的设置工作平面的设置 通过应用菜单中WorkPlane子菜单下的各项命令，可以对工作平面进行控制和各种操作：显示工作平面显示工作平面 工作平面工作平面
10、(WP)WP)是一个可移动的参考平面，类似于是一个可移动的参考平面，类似于”绘图板绘图板“。wywxxy工作平面工作平面Definition原点原点辅助网格，间距辅助网格，间距可调可调显示工作平面显示工作平面 工作平面控制移动工作平面的选项有关坐标系统的选项(Aq将在以后的课程中讨论)Utility Menu:WorkPlane 显示工作平面显示工作平面 要显示工作平面要显示工作平面:Utility Menu:WorkPlane Display Working PlaneProcedure1.2.3.显示工作平面标记，显示工作平面标记，表示工作平面的原点表示工作平面的原点.工作平面辅助网格开关
11、工作平面辅助网格开关:Utility Menu:WorkPlane Utility Menu:WorkPlane WP Settings.WP Settings.Procedure1.2.3.选取二者其中任意选取二者其中任意一个，显示工作平一个，显示工作平面辅助网格，然后面辅助网格，然后选择选择OK OK 或或 ApplyApply.显示工作平面显示工作平面 显示工作平面显示工作平面 -辅助网格间距辅助网格间距改变辅助网格的间距改变辅助网格的间距:Utility Menu:WorkPlaneUtility Menu:WorkPlane WP Settings.WP Settings.Proce
12、dure1.2.3.输入间距输入间距值，然后值，然后选择选择OK 或或Apply.间距为间距为0.1间距为间距为 0.05显示工作平面显示工作平面 -捕捉功能捕捉功能 在徒手创建几何图元时，捕捉功能用离散的、可控的增量代替光滑移动，更精确地选取坐标或关键点等.捕捉功能的特点捕捉功能的特点:捕捉可以打开或关闭.捕捉增量可调.捕捉增量可设置与工作平面间距相等(相当于在坐标纸上绘图).显示工作平面显示工作平面 -捕捉功能捕捉功能打开或关闭捕捉:Utility Menu:WorkPlane WP Settings.Procedure1.2.3.选取则打开捕捉，不选取则关闭捕捉，然后选择OK 或 App
13、ly.显示工作平面显示工作平面 -捕捉功能捕捉功能要修改捕捉增量:Utility Menu:WorkPlane WP Settings.Procedure1.2.3.输入捕捉增量，然后选择OK 或Apply.图示为使用捕捉功能画矩形，其中捕捉增量等于辅助网格间距.移动工作平面移动工作平面 工作平面原点的缺省位置与总体坐标原点重合，但可以平移工作平面，便于创建2D几何模型.缺省：工作平面原点与总体坐标原点重合.移动工作平面移动工作平面 设定平移量设定平移量将工作平面平移到将工作平面平移到一个目标上一个目标上定义工作平面的定义工作平面的取向取向注注:从当前的工作平面位置进行平移操作从当前的工作平面
14、位置进行平移操作.移动工作平面移动工作平面 要以设置增量方式平移工作平面要以设置增量方式平移工作平面:Utility Menu:WorkPlane Offset WP by Increments.Procedure1.2.3.选择方向平移工作平面，然后选择OK 或 Apply.工作平面的设置工作平面的设置 设置工作平面 Utility MenuWork PlanWP SetingsCartesian-表示工作平面以笛卡尔坐标系显示Polar-表示工作平面以极坐标系显示Cartesian-表示工作平面以笛卡尔坐标系显示Polar-表示工作平面以极坐标系显示Cartesian-表示工作平面以笛卡尔
15、坐标系显示Polar-表示工作平面以极坐标系显示Grid and Triad-显示栅格和坐标轴，Grid Only-仅显示栅格，Triad Only-仅显示坐标轴显示Enable Snap-打开捕捉功能，Snap Incr-设置捕捉增量，Snap Ang-设置捕捉角度增量。Spacing-设置栅格间距，Minimum-设置栅格显示最小范围，-Maximum-设置栅格显示最大范围，Tolerance-工作平面恢复容差。西门子与机床工业西门子与机床工业实体模型及有限元模型实体模型及有限元模型实体模型建模类似于CAD，ANSYS以数学的方式表达结构的几何形状，用于在里面填充节点和单元，还可以在几何模
16、型边界上方便地施加载荷.但是，几何实体模型并不参与有限元分析.所有施加在几何实体边界上的载荷或约束必须最终传递到有限元模型上（节点或单元上）进行求解.由几何模型创建有限元模型的过程叫作网格划分（meshing).Meshing几何实体模型几何实体模型有限元模型有限元模型创建ANSYS模型（包括几何实体模型和有限元模型）的四种途径O ptionCAD PackageANSYSA1.Build solid m odel.2.M esh finite elem ent m odel.B1.Build solid m odel.2.Defeature as needed.3.Export solid
17、m odel.1.Im port solid m odel2.Com plete or m odify as needed.3.M esh finite elem ent m odel.CBuild the nodes and elem entsdirectly as needed.D1.Build solid m odel2.Defeature as needed.3.M esh finite elem ent m odel.4.Export finite elem ent m odel.Im port finite elem ent m odel实体模型及有限元模型实体模型及有限元模型AN
18、SYSANSYS中的图元中的图元 四类图元点、线、面、体 体体(3D模型)由面围成，代表三维实体.面面(表面)由线围成.代表实体表面、平面形状或壳（可以是三维曲面）.线线(可以是空间曲线)以关键点为端点，代表物体的边.关键点关键点(位于3D空间)代表物体的角点.AreasVolumeKeypointsLinesAreaANSYSANSYS中的图元中的图元从最低阶到最高阶，模型图元的层次关系为：关键点（关键点（KeypointsKeypoints）线（线（LinesLines）面（面（AreasAreas）体（体（VolumesVolumes）提示:如果低阶的图元连在高阶图元上，则低阶图元不能删
19、除.KeypointsLinesAreasVolumesIll justchangethis lineLinesKeypointsAreasVolumesOOPs!2-D 2-D 基本体素基本体素体素是指预先定义好的、具有共同形状的面或体.DefinitionDefinition注注:体素类似于体素类似于 Microsoft Power Point Microsoft Power Point 中的中的 Auto Shapes.Auto Shapes.2-D 2-D 基本体素基本体素ANSYSANSYS中的中的 2D 2D 体素体素:矩形矩形圆圆多边形多边形2-D 2-D 基本体素基本体素创建创
20、建2D2D体素体素:Main Menu:Preprocessor Main Menu:Preprocessor -Modeling-Create-Modeling-Create Procedure1.2.3.选择以“”结尾的菜单，将弹出拾取菜单(见下页），提示通过拾取方式创建体素.选择By Dimensions.将弹出对话框，提示输入体素的坐标.对话框示例2-D 2-D 体素体素以拾取方式创建示例以拾取方式创建示例1.阅读输入窗口中的提示.拾取菜单拾取菜单2.按照提示在图形窗口通过鼠标左键拾取坐标或几何元素，然后在此对话框中选择 OK 或 Apply.也可以在对话框中输入，代替鼠标拾取.2-D
21、 2-D 体素体素以拾取方式创建示例以拾取方式创建示例a.单击一次鼠标左键定义第一个对角顶点.b.移动鼠标确定第二个对角顶点，注意“橡皮筋”效果.c.单击一次鼠标左键定义第二个对角顶点.注意ANSYS自动将创建的模型放大或缩小到整个图形窗口.2-D 2-D 体素体素 创建一个矩形，等于自动创建了9个图元，4个关键点，4条线，1个面.Area.LineLineLineLineKeypoints 创建的面将位于工作平面内，定义取决于工作平面的坐标系.ANSYS 将自动对每个图元编号.Oh yeah!I rememberthese entity things.绘绘 制制创建2D体素后，ANSYS缺省
22、绘制面.也可以绘制低阶的图元，例如线,.或 关键点.Objective绘制面，线及关键点绘制面，线及关键点.绘制绘制要绘制面，线或关键点要绘制面，线或关键点:Utility Menu:Plot Utility Menu:Plot KeypointsKeypoints oror Lines Lines oror Areas AreasProcedure1.2.3.区分图元区分图元打开面编打开面编号的结果号的结果 当多个图元同时在图形窗口中显示时，可以通过打开某种图元类型编号来区分它们，这些图元以不同的标号和颜色显示.区分图元区分图元打开编号显示打开编号显示:Utility Menu:PlotCt
23、rls Numbering.选取需要的项目，然后选择OK.控制是否编号和颜色同时显示(缺省),只显示编号,或只显示颜色.区分图元区分图元需要牢记的需要牢记的编号显示在图元的“热点”上.对于面或体，热点为图形中心.对于线，有三个热点:.为什么这一点非常重要为什么这一点非常重要:需要在图形窗口拾取取图元时，应该点取图形需要在图形窗口拾取取图元时，应该点取图形的热点，确保拾取所需要的图元。这对于有多个图形重叠的情况非常重要的热点，确保拾取所需要的图元。这对于有多个图形重叠的情况非常重要.（如上图）（如上图）区分图元区分图元关于编号字体的大小关于编号字体的大小在PC上运行ANSYS，缺省的编号字体比较
24、小，可按下述方法放大：要放大编号字体:1.Utility Menu:PlotCtrls Font Controls Entity Font.2.选择需要的字体、尺寸等3.选择 OK.4.Utility Menu:Plot ReplotProcedure1.2.3.删除图元删除图元删除面，线及关键点删除面，线及关键点.当删除图元时，ANSYS提供两种选择:可以只删除指定的图元，保留这个图元所包含的低阶图元 也可以连这个图元包含的低阶图元一块删去.只删除面，保留面上的线及关键点删除面以及面所包含的低阶图元（线，关键点）删除图元删除图元(续续)要删除一个或多个图元要删除一个或多个图元 :Main M
25、enu:Preprocessor Main Menu:Preprocessor -Modeling-Delete-Modeling-DeleteProcedure1.2.3.在图形窗口中拾取一个或多个图元（本例中为面），然后选择OK.选择图元(注意前页所述两种方式）.Multi-PlotsMulti-Plots使用使用 Multi-Plots Multi-Plots 功能功能,ANSYS,ANSYS 将在图形窗口同时显示显示所将在图形窗口同时显示显示所有数据（包括体、面、线、关键点，以及节点、单元）有数据（包括体、面、线、关键点，以及节点、单元）.要使用要使用 multi-plot:Utili
26、ty Menu:Plot Multi-PlotsProcedure1.2.3.根据编号对话框中的设置，显示编号及颜色根据编号对话框中的设置，显示编号及颜色.布尔操作布尔操作布尔操作的目的，使用布尔操作的目的，使用 Add,Subtract,and Overlap Add,Subtract,and Overlap 等布尔操作等布尔操作.布尔操作布尔操作 是指几何图元进行组合计算.ANSYS的布尔操作包括add,subtract,intersect,divide,glue以及 overlap.它们不仅适用于简单的体素中的图元，也适用于从CAD系统传入的复杂几何模型.WZWYWXDefinition
27、这个看起来复杂的模型，实这个看起来复杂的模型，实际上是一个方块与一个空心际上是一个方块与一个空心的球进行求交（的球进行求交（intersectintersect）布尔操作的结果）布尔操作的结果.布尔操作布尔操作 (续续)选择图形类型选择图形类型.将弹出将弹出 选取菜选取菜单单(见下页见下页)提示选择图形进行提示选择图形进行布尔操作布尔操作.要使用布尔操作要使用布尔操作:Main Menu:Preprocessor -Modeling-Operate Procedure1.2.3.选择一种布尔操作选择一种布尔操作(例如例如：Add)布尔操作布尔操作 (续续)1.1.阅读输入窗口的提示信息阅读输入
28、窗口的提示信息.拾取菜单示例拾取菜单示例2.2.根据提示在图形窗口拾取取图形，然后在选取对话框中根据提示在图形窗口拾取取图形，然后在选取对话框中选择选择OKOK或或APPLY.APPLY.布尔操作布尔操作 (续续)需要牢记的需要牢记的 在缺省情况下，布尔操作完成后，输入的图元被删除.被删除的图元编号变成“自由”的(这些自由的编号将附给新创建的图元，从最小的自由编号开始).要想找出哪些图元在布尔操作后仍然彼此相互干扰，用 Pick/Select lines(by Num/Pick).选取 Looping 来确定连接在一起作为一个图元一部分的全部线.ANSYSANSYS在线教学在线教学要进入要进入
29、ANSYSANSYS在线教学在线教学:注意注意:需要符合需要符合 HTML 3.2HTML 3.2标准的浏览器标准的浏览器Toolbar:TUTORIALToolbar:TUTORIALProcedure1.2.3.1.1.选择浏览器选择浏览器2.2.选择选择 OKOKANSYSANSYS在线教学（续）在线教学（续）调整调整ANSYSANSYS及浏览器的窗口，使它们在屏幕中并排及浏览器的窗口，使它们在屏幕中并排.(下图是下图是2121英寸显英寸显示器窗口排步示例示器窗口排步示例.).)1.1.缩小浏览器宽度，使图中缩小浏览器宽度，使图中三个按钮在窗口中央，并三个按钮在窗口中央，并将窗口移到平面
30、右边将窗口移到平面右边.2.2.缩小缩小ANSYSANSYS输入窗口、应用输入窗口、应用窗口以及工具条窗口的宽窗口以及工具条窗口的宽度（全部向左排列）度（全部向左排列）.3.3.缩小缩小ANSYSANSYS图形窗口的尺寸图形窗口的尺寸，使主菜单在左边，浏览，使主菜单在左边，浏览器窗口在右边，器窗口在右边，.23123122ANSYSANSYS在线教学（续）在线教学（续）选择在线教学窗口上部的Start Here 按钮将得到更多运行在线教学方面的信息.注意:运行ANSYS在线教学需要计算机系统至少支持256色(建议32,768色或更高),请参阅ANSYS安装配置手册.西门子与机床工业西门子与机床
31、工业单元属性单元属性 单元属性是指在划分网格以前必须指定的所分单元属性是指在划分网格以前必须指定的所分析对象的特征这些特征包括析对象的特征这些特征包括:材料属性材料属性 单元类型单元类型 实常数实常数Definition下一节材料属性材料属性 ANSYS所有的分析都需要输入材料属性-例如在结构分析至少要输入材料的杨氏模量EXX，热分析至少要输入材料的导热系数等KXX.定义材料属性、单元类型以及实常数定义材料属性、单元类型以及实常数.材料属性（续）材料属性（续）下表是下表是ANSYSANSYS全部的材料属性全部的材料属性.定义材料属性定义材料属性要定义材料属性要定义材料属性 :Main Menu
32、:Preprocessor Material Properties Main Menu:Preprocessor Material Properties-Constant-Isotropic-Constant-IsotropicProcedure1.2.3.例如例如:定义恒定的各向同性材料属性定义恒定的各向同性材料属性1.选择 OK 定义第一种材料.2.在相应的框中输入材料属性值(如果需要可使用滚动条).3.选择 OK.ANSYSANSYS分析中的单位制分析中的单位制 除了磁场分析以外，用户不需要告诉ANSYS使用的是什么单位制.只需要自己决定使用何种单位制，然后确保所有输入的值的单位制保持统
33、一(ANSYS并不转换单位制).ANSYS读入输入的数值，并不检验单位制是否正确.注意:/UNITS 命令只是一种简单的记录，告诉别的人现在使用的单位制.单位制将影响输入的实体模型尺寸、材料属性、实常数以及载荷等.定义单元类型定义单元类型设定单元类型设定单元类型:Main Menu:Preprocessor Element Type Main Menu:Preprocessor Element Type Add/Edit/DeleteAdd/Edit/DeleteProcedure1.2.3.1.1.选择选择 Add.Add.定义单元类型定义单元类型 (续续)2.2.选择选择 Help Hel
34、p 得到关得到关于单元类型的信息于单元类型的信息.3.3.选择单元图示摘要选择单元图示摘要.4.4.选择选择 Go To.Go To.定义单元类型定义单元类型(续续)使用图示摘要可以帮助使用图示摘要可以帮助选择单元类型选择单元类型.如果需如果需要某种单元的详细描述要某种单元的详细描述，点取单元图形即可，点取单元图形即可.当当选定了单元类型后，记选定了单元类型后，记住名称和代号，选择住名称和代号，选择 choose File Exitchoose File Exit退退出出.定义单元类型定义单元类型(续续)7.选择单元类型选择单元类型.6.选择单元分类选择单元分类.8.选择选择 OK.定义单元类
35、型定义单元类型(续续)9.9.如果必要，选择如果必要，选择 Options Options 修改单元选项修改单元选项.以下是以下是PLANE82PLANE82的单元选项设置的单元选项设置.10.10.选择选择 Close Close 结束结束单元类型定义单元类型定义.选择选择 Help Help 得到更多单元选项得到更多单元选项的帮助的帮助.ANSYS“ANSYS“实常数实常数”实常数是针对某一单元的几何特征,例如:梁单元的横截面积.壳单元的厚度.分析用中到的单元的实常数，可以查阅单元在线帮助.注意并不是所有的单元都需要实常数.Definition定义实常数定义实常数选择了单元类型后，定义单元
36、实常数选择了单元类型后，定义单元实常数:Main Menu:Preprocessor Real ConstantsProcedure1.2.3.1.1.选择选择 Add.Add.2.2.选择要定义的实选择要定义的实常数是针对哪种常数是针对哪种单元类型单元类型.3.3.选择选择 OK.OK.定义实常数定义实常数 (续续)5.5.选择选择 OK.OK.4.4.输入实常数输入实常数.6.6.如果要定义另一实常如果要定义另一实常数，选择数，选择 Add Add 并重并重复复2 25 5步步.7.7.结束实常数定义，结束实常数定义，选择选择 Close.Close.网格划分网格划分网格划分主要包括以下四
37、个步骤网格划分主要包括以下四个步骤:1.定义单元属性(单元类型、实常数、材料属性).2.设定网格尺寸控制(控制网格密度).3.网格划分以前保存数据库.4.执行网格划分.使用缺省设置划分网格使用缺省设置划分网格.网格划分网格划分 (续续)要进行网格划分要进行网格划分:Main Menu:Preprocessor MeshToolMain Menu:Preprocessor MeshToolProcedure1.2.3.1.1.给图元定义单元属性给图元定义单元属性(体体、面等、面等).).2.2.设定网格密度控制设定网格密度控制.3.3.保存保存 DB,DB,然后执行网格划然后执行网格划分分.4.
38、4.将出现拾取对话框，提示将出现拾取对话框，提示拾取要划分网格的图元拾取要划分网格的图元.拾拾取后选择取后选择OKOK或或 Apply.Apply.网格划分网格划分 (续续)如果没有对网格进行任何控制，如果没有对网格进行任何控制，ANSYSANSYS将使用缺省设置将使用缺省设置:自由网格划分，即四边形网格划分(2-D 模型)，其中可能包含少量三角形.单元尺寸由ANSYS确定(通常是比较合理的).单元属性为：类型为1,材料为1,实常数为1.网格划分网格划分 (续续)ANSYSANSYS网格划分中有许多不同的单元尺寸控制方式网格划分中有许多不同的单元尺寸控制方式:“Smart Sizing”总体（
39、“Global”）单元尺寸 指定的线上的单元分割数及间距控制 给定关键点附近的单元尺寸控制 层网格划分-在壁面附近划分较密的的网格(适于模拟 CFD 边界层及电磁分析中的 skin effects)网格细化-在制定区域细化网格(并不清除已经划好的)上述每种控制方法都有自己特定的用途。尽管它们可以混合使用,但有些会有冲突.通常一次使用12种控制方法.单元尺寸单元尺寸.网格划分网格划分 (续续)要使用智能网格划分要使用智能网格划分:Main Menu:Preprocessor MeshToolMain Menu:Preprocessor MeshToolProcedure1.2.3.选择选择 Sm
40、art Size Smart Size 然后移动滚然后移动滚动条设置所需的数值动条设置所需的数值.最高效的控制方法是智能网格划分最高效的控制方法是智能网格划分 Smart Sizing.Smart Sizing.它考虑几何图形的曲率以及线与线的接近程度它考虑几何图形的曲率以及线与线的接近程度.可可将滚动条设置在将滚动条设置在1 1（最密的网格）到（最密的网格）到1010（最粗的网格（最粗的网格）之间，一般建议设定在）之间，一般建议设定在4 48 8之间之间.模型修正模型修正清除网格，意味删除节点和单元清除网格，意味删除节点和单元.要清除网格，必须知道节点和单元与图元的层要清除网格，必须知道节点
41、和单元与图元的层次关系次关系.KeypointsLinesAreasVolumesIll try tochangethis lineagainLinesKeypointsAreasVolumesOh No!Its worsethan beforeNodesElementsElementsNodes讨论模型修正讨论模型修正.清除网格清除网格 (续续)出现拾取框后，在图形窗口中拾取要清除的图出现拾取框后，在图形窗口中拾取要清除的图元元.并选择并选择 OK OK 或或 ApplyApply执行执行.要清除网格要清除网格:Main Menu:Preprocessor MeshToolMain Menu
42、:Preprocessor MeshToolProcedure1.2.3.Choose Clear.Choose Clear.模型修正模型修正 要修正一个已经划分了网格的要修正一个已经划分了网格的模型模型:1.清除 要修正的模型的节点和单元.2.删除 实体模型图元（由高阶到低阶）.3.创建 新的实体模型，代替旧模型.4.对新的实体模型划分网格.(a)Original meshed model(b)Mesh cleared(c)Solid model modified(d)Revised remeshed model西门子与机床工业西门子与机床工业耦合设置耦合设置定义定义“耦合设置耦合设置”一个
43、耦合设置是一组被约束在一起，有着相同大一个耦合设置是一组被约束在一起，有着相同大小，但值未知的自由度小，但值未知的自由度耦合设置的特点：耦合设置的特点：只有一个自由度卷标如：ux,uy或temp 可含有任意节点数 任意实际的自由度方向ux在不同的节点上可能是不同的 主、从自由度的概念 加在主自由度上的载荷Definition耦合的一般应用耦合的一般应用1.1.施加对称性条件：施加对称性条件：耦合自由度常被用来实施移动或循环对称条件.考虑在均匀轴向压力下的空心长圆柱体，此3D结构可用下面右图所示的2D轴对称模型表示.xyxy123451112131415由于结构的对称性，上面的一排结点在轴向上的
44、位移应该相由于结构的对称性，上面的一排结点在轴向上的位移应该相同同耦合的一般性应用（续）耦合的一般性应用（续）2.2.无摩擦的界面无摩擦的界面 如果满足下列条件，则可用耦合自由度来模拟接触面:表面保持接触,此分析是几何线性的（小变形）忽略摩擦在两个界面上，节点是一一对应的.通过仅耦合垂直于接触面的移动来模拟接触.优点优点:分析仍然是线性的分析仍然是线性的无间隙收敛性问题无间隙收敛性问题3.3.铰接铰接耦合可用来模拟力耦松弛松，例如铰链、无摩擦滑动器、万向节耦合的一般性应用（续）耦合的一般性应用（续）考虑一个2D的梁模型，每个节点上有三个自由度ux、uy和rotz，A点为一铰链连接。将同一位置节
45、点的自由度ux、uy耦合起来。12A节点1和节点2处于同一位置，但为于清楚起见，在图上分开显示。为了模拟铰接，将同一位置两个节点的移动自由度耦合起来，而不耦合转动自由度耦合的一般性应用（续）耦合的一般性应用（续）在循环对称切面上的对应位在循环对称切面上的对应位置实施自由度耦合。置实施自由度耦合。用耦合施加循环对称性用耦合施加循环对称性建立耦合关系建立耦合关系通过三种不同的办法建立耦合关系通过三种不同的办法建立耦合关系进入人为地创建耦合关系的菜单路径进入人为地创建耦合关系的菜单路径:Main Menu:Preprocessor Coupling/Ceqn Couple DOFsMain Menu
46、:Preprocessor Coupling/Ceqn Couple DOFsProcedure1.2.3.2.2.单击单击OKOK1.1.拾取将要耦合的结点拾取将要耦合的结点3.3.输入耦合设置参考号输入耦合设置参考号，选择自由度卷标，选择自由度卷标.4.4.单击单击OK.OK.建立耦合关系（续）建立耦合关系（续）在零偏移量的一组节点之间生成附加耦合关系在零偏移量的一组节点之间生成附加耦合关系:Main Menu:Preprocessor Coupling/Ceqn Gen w/Same NodesProcedure1.2.3.3.3.单击单击 OKOK1.1.输入现存耦输入现存耦合设置的参
47、合设置的参考号考号.2.2.对每个设对每个设置指定新置指定新的自由度的自由度卷标卷标.建立耦合关系（续）建立耦合关系（续）在同一位置的节点之间自动生成耦合关系在同一位置的节点之间自动生成耦合关系:Main Menu:Preprocessor Coupling/Ceqn Coincident NodesProcedure1.2.3.1.1.指定自由度卷指定自由度卷标标.2.2.指定节点位置指定节点位置的容差的容差3.3.单击单击 OKOK约束方程约束方程约束方程定义节点自由度之间的线性关系约束方程定义节点自由度之间的线性关系约束方程的特点约束方程的特点 自由度卷标的任意组合自由度卷标的任意组合.
48、任意节点号任意节点号.任意实际的自由度方向任意实际的自由度方向在不同的节点上在不同的节点上uxux可能不可能不同同.例Constant=Coef1*DOF1 +Coef2*DOF2 +.Definition约束方程的应用约束方程的应用1 1.连接不同的网格连接不同的网格:实体与实体的界面实体与实体的界面 2 2D D或或3 3D D 相同或相似的单元类型相同或相似的单元类型 单元面在同一表面上，单元面在同一表面上，但结点位置不重合但结点位置不重合说明约束方程的四种应用说明约束方程的四种应用.约束方程的应用（续）约束方程的应用（续）建立转动自由度和移动自由度之间的关系建立转动自由度和移动自由度之
49、间的关系2.2.连接不相似的单元类型连接不相似的单元类型:壳与实体壳与实体垂直于壳或实体的梁垂直于壳或实体的梁.3.3.建立刚性区建立刚性区 在某些特殊情况下，全刚性在某些特殊情况下，全刚性区给出了约束方程的另一种区给出了约束方程的另一种应用应用 全刚性区和部分刚性区的约全刚性区和部分刚性区的约束方程都可由程序自动生成束方程都可由程序自动生成约束方程的应用（续）约束方程的应用（续）4.4.过盈装配过盈装配与接触耦合相似，但在两个界面之间允许有过盈量或穿透典型方程:0.01=UX(node 51)-UX(node 251)约束方程的应用（续）约束方程的应用（续）建立约束方程的过程建立约束方程的过
50、程采用四种不同的方法建立约束方程采用四种不同的方法建立约束方程.人工建立约束方程的菜单路径人工建立约束方程的菜单路径：Main Menu:Preprocessor Coupling/Ceqn Constraint EqnMain Menu:Preprocessor Coupling/Ceqn Constraint Eqn2.2.单击单击OK.OK.1.1.输入常数输入常数项，节点项，节点号，自由号，自由度卷标和度卷标和方程系数方程系数.建立约束方程的过程（续）建立约束方程的过程（续）以现有的约束方程为基础生成约束方程：以现有的约束方程为基础生成约束方程：1.生成第一个约束方程:Main Men
