几何实体模型生成网格模型

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1、3.1定义单元属性本章主要介绍由几何模型的网格划分生成有限元模型。另外介绍通过创建节点和单元直接生成有限元模型。建立几何模型后，就可以按以下步骤划分有限元网格：（1）定义有限元模型中的单元属性（2）目标网格选项控制（3）网格划分（4）修改与优化有限元网格对于简单的模型，往往通过创建节点和单元，直接生成有限元模型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，这些特征包括单元类型、实常数、材料属性、横截面类型和单元坐标系。在生成节点和单元网格之前，必须定义合适的单元属性。只有Beam188和Beam189单元才需要定义单元的截面类型。对空间梁划分单元时，还需要

2、指定方向关键点。3.1.1单元类型3.1.1.1单元的名称及其组成为了适用不同分析问题的需要，ANSYS提供了近200种不同的单元类型。不同的单元类型适用于不同的分析类型、不同材料和不同几何类型。因此单元的正确选择至关重要。每一种单元都有固定的编号，单元名称由字符和编号数字组成。其中字符部分代表单元的组别符号，尾部的数字是单元的唯一标识号。如Beam3，Solid45通过单元名称可判断该单元适用范围及其形状，单元按维数分类：点单元、1D线单元、2D平面单元、3D立体单元。3.1.1.2典型的单元类型在结构分析中，结构的应力状态决定单元类型的选择。应当选择维数最低的

3、单元去获得预期的结果。按单元形状分：■点单元：一般用于简化的质点模型，表示质量单元，或用于创建控制节点。■1D线单元：线单元由两个节点连接而成，通常用来分析简化的梁、管、杆、弹簧模型等。（1）梁单元（Beam):用于梁构件、薄壁管件、C型截面构件、角钢等模型；（2）杆单元（Link):用于弹簧、螺杆、预应力螺杆和桁架；（3）弹簧单元（Spring）：用于弹簧、螺杆或细长构件，或通过刚度等效代替复杂结构等模型。■壳单元：壳（Shell）单元用于薄平板或曲面模型，采用壳单元的基本原则是每块面板的表面尺寸不低于其厚度的10倍。■2D平面单元平面单元有三角形或四边形单元，

4、有3节点、4节点、6节点、8节点等，一般用来进行平面分析或轴对称的截面分析。在ANSYS中，平面问题的几何模型必须建立在XY平面内。ANSYS提供平面应力、平面应变、轴对称结构等特性的单元。（1）平面应力问题主要几何与力学特征是：①Z向尺寸远小于X和Y方向上的尺寸；②所有的载荷均作用在XY平面内。在Z轴上的应力＝0（2）平面应变主要几何与力学特征是：①Z向尺寸远大于X和Y方向上的尺寸且垂直于Z轴的横截面不变；②所有的载荷均作用在XY平面内。在Z轴上的应变＝0（3）轴对称问题主要几何与力学特征是：①回转体；②只有回转轴上的轴向载荷。周向位移＝0。在ANSYS中，轴对

5、称假定三维实体模型是由XY面内的横截面绕Y轴旋转360°形成的（管、圆锥、圆板、圆顶盖、圆盘等，对称轴必须和整体Y轴重合，不允许有负X坐标。X方向是径向，Y方向是轴向，Z方向是周向。■3D实体单元：三维实体单元有四面体、六面体两种，节点数从4～20不等，适用于不同的分析类型和精度。3.1.1.3确定单元类型时应考虑的因素选择合适的单元类型后，还需进一步考虑单元的插值函数（形函数）的维数，即采用线性、二次或P－单元。线性单元和高阶单元之间的差别是线性单元只有角节点，而高阶单元还有边中点。线性单元的位移按线性变化，因此线性单元上的应变、应力是常数。二次单元假定位移是二

6、阶变化的，因此单元上的应变、应力是线性变化的。P－单元的位移可以在2～8阶间选择，而且具有求解收敛精度自动控制功能。在许多情况下，同线性单元相比，采用高阶类型的单元可以得到更好的计算结果。每种单元的用法在ANSYS的帮助文档中都有详细的说明。进入帮助文档有2种方法：（1）单击工具栏中的按钮（2）通过应用菜单Help进入3.1.1.4定义单元类型定义途径：必须在通用处理器PREP7（预处理器）中定义单元类型。命令：ET,ITYPE,Ename,KOP1,KOP2,KOP3,KOP4,KOP5,KOP6,INOPRGUI:MainMenu

7、Preprocessor>E

8、lementType>Add/Edit/Delete定义了单元类型后，ANSYS会自动生成一个与此单元类型对应的单元类型参考号，如果模型中定义了多种单元类型，则与这些单元类型相对应的类型参考号组成的表称为单元类型表。在创建实际单元时（直接创建单元或者划分网格），需要从单元类型表中为其分配一个类型参考号以选择对应的单元类型生成有限元模型。此处列出已经定义的单元类型单元类型参考号单元类别单元编号名新添加的两个单元类型：PLANE42:4结点四边形单元PLANE2：6结点三角形单元注：beam:梁单元；Link:线单元；Solid:实体单元；Pipe:管单元；Shell

9、：壳单元许