ansys 網(wǎng)格劃分精度的案例
網(wǎng)格劃分密度與有限元求解精度研究
摘要：本文通過對不同網(wǎng)格密度、不同單元類型的有限元力學(xué)模型計(jì)算結(jié)果與精確解的分析比較，探索研究單元網(wǎng)格劃分與有限元求解精度的內(nèi)在聯(lián)系，為在保證有限元解滿足工程實(shí)際精度要求的前提下，確定合理的網(wǎng)格密度，提高有限元分析效率進(jìn)行了有益的探索。
關(guān)鍵詞：有限元 網(wǎng)格劃分密度求解精度
0 引言
有限單元法的基本思想是把一個連續(xù)體人為地分割成有限個單元，對通過節(jié)點(diǎn)連接的單元進(jìn)行單元分析，然后再把這些單元組合起來代表原來的結(jié)構(gòu)。從數(shù)學(xué)的角度來看，有限元法是將一個偏微分方程化成一個代數(shù)方程組，并利用計(jì)算機(jī)求解的一種數(shù)值分析方法。它的分析過程可以分為建立力學(xué)模型(前處理)、計(jì)算及后處理三個階段。其中，根據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)際形狀和實(shí)際工況條件建立有限元分析的計(jì)算模型，為有限元數(shù)值計(jì)算提供必要的原始輸人數(shù)據(jù)，是整個有限分析過程的關(guān)
鍵。由于工程結(jié)構(gòu)形狀和工況條件的復(fù)雜性，要建立一個符合實(shí)際的有限元模型不僅需要考慮多種因素，而且輸入數(shù)據(jù)的誤差也將直接決定計(jì)算結(jié)果的精度。所以，其力學(xué)模型的正確性和求解精度就成為衡量有限元分析結(jié)果精確與否的重要指
標(biāo)。對于有限元這樣一種數(shù)值分析方法，在單元形狀確定之后，當(dāng)單元網(wǎng)格劃分越來越細(xì)時(shí)，位移近似解將收斂于精確解。增加網(wǎng)格數(shù)量和密度，計(jì)算精度一般也會隨之提高。但是，如果盲目地增加網(wǎng)格數(shù)量，將會大大增加單元網(wǎng)格劃分時(shí)間及求解方程時(shí)間。有時(shí)還會因計(jì)算的累積誤差反而會降低計(jì)算精度。所以，在實(shí)際工作中，如何劃分網(wǎng)格才能既保證計(jì)算結(jié)果有較高的精度，又不致使計(jì)算量太大，一直困擾著許多分析人員。本文將通過對不同網(wǎng)格密度、單元類型的分析比較，確定出合理的網(wǎng)格密度，期望能為提高有限元求解精度提供參考依據(jù)。
展開 ANSYS-Meshing網(wǎng)格劃分教程-06manifold網(wǎng)格劃分
02 進(jìn)入meshing模塊，設(shè)置如下：
generate mesh，劃分網(wǎng)格。
Auto-Manifold.7z
ANSYS-Meshing網(wǎng)格劃分教程-04三通網(wǎng)格劃分
02 進(jìn)入meshing模塊，設(shè)置如下：
generate mesh，劃分網(wǎng)格。
03 更改設(shè)置如下：
generate mesh，劃分網(wǎng)格。
厚度方向上只有一層單元：
04 更改設(shè)置如下：
generate mesh，劃分網(wǎng)格。
厚度方向上約有三層單元：
05 更改設(shè)置如下：
generate mesh，劃分網(wǎng)格（網(wǎng)格數(shù)量減少，厚度方向上有兩層單元）
tee.7z
ANSYS-Meshing網(wǎng)格劃分教程-08多區(qū)域劃分網(wǎng)格
02 進(jìn)入meshing模塊，設(shè)置如下：
generate mesh，劃分網(wǎng)格
03 設(shè)置膨脹層（邊界層）
generate mesh，劃分網(wǎng)格
blockandpipes.7z
ANSYS-Meshing網(wǎng)格劃分教程-08多區(qū)域劃分網(wǎng)格2
02 進(jìn)入meshing模塊，設(shè)置如下：
generate mesh，劃分網(wǎng)格
2-pipe-tank.7z
ANSYS-Meshing網(wǎng)格劃分教程-07掃掠網(wǎng)格劃分
02 進(jìn)入meshing模塊，設(shè)置如下：
generate mesh，劃分網(wǎng)格。
multi.7z
ANSYS-Meshing網(wǎng)格劃分教程-03靜力攪拌器網(wǎng)格劃分
generate mesh，劃分網(wǎng)格，無膨脹層。
03 設(shè)置膨脹層（邊界層）
generate mesh，劃分網(wǎng)格，產(chǎn)生了膨脹層。
sm.7z
ANSYS-Meshing網(wǎng)格劃分教程-07掃掠網(wǎng)格劃分2
02 進(jìn)入meshing模塊，設(shè)置如下：
generate mesh，劃分網(wǎng)格。
03 虛擬拓?fù)?04 掃掠設(shè)置如下
generate mesh，劃分網(wǎng)格。
thinmodel.7z
關(guān)于ANSYS mesh網(wǎng)格的精度和一些誤區(qū)
好的網(wǎng)格是為計(jì)算目的服務(wù)的網(wǎng)格，因此，當(dāng)你的計(jì)算結(jié)果具有以下特征時(shí)：1）物理真實(shí)；2）對于項(xiàng)目來講足夠精確，則你的網(wǎng)格已經(jīng)足夠好了。
另一個關(guān)于此誤區(qū)的例子在于大多數(shù)使用者習(xí)慣使用全3D模型。在他們的眼里，3D全模型是真實(shí)的。然而，當(dāng)問題對稱的時(shí)候，使用部分模型將會獲得更好的計(jì)算結(jié)果，因?yàn)閺?qiáng)制施加了對稱約束。當(dāng)問題是軸對稱的時(shí)候，使用2D計(jì)算模型往往能夠獲得比3D全模型更精確的結(jié)果。很多CAE新手沒有足夠的時(shí)間去完全理解仿真系統(tǒng)中的物理模型，因此很難對幾何模型進(jìn)行任何簡化。
2.關(guān)于網(wǎng)格精度的分析
單元形狀對于有限元分析的結(jié)果精度有著重要影響，而對單元形狀的衡量又有著諸多指標(biāo)，為便于探討，這里首先只討論第一個最基本的指標(biāo)：長寬比（四邊形單元的最長尺度與最短尺度之比），而且僅考慮平面單元的長寬比對于計(jì)算精度的影響。
為此，我們給出一個成熟的算例。該算例是一根懸臂梁，在其端面施加豎直向下的拋物線分布載荷，我們現(xiàn)在考察用不同尺度的單元劃分該梁時(shí)，對于A點(diǎn)位移的影響。
這五種不同的劃分方式，都使用矩形單元，只不過各單元的長寬比不同。
例如第一種（1）AR=1.1，就是長寬比接近1；
第二種（2）AR=1.5，就是長寬比是1.5，其它類推。
第五種（5）AR=24，此時(shí)單元的長度是寬度的24倍。
現(xiàn)在我們看看按照這五種單元劃分方式對于A點(diǎn)位移的影響，順便我們也算出了B點(diǎn)的位移，結(jié)果見下表。
我們現(xiàn)在仔細(xì)查看一下上表，并分析其含義。
我們先考慮第一行，它是第一種單元劃分情況，此時(shí)每個單元的長寬比是1.1，由此我們計(jì)算出A點(diǎn)，B點(diǎn)的垂直位移，可以看到，A點(diǎn)的豎直位移是-1.093英寸，而B點(diǎn)的豎直位移是-0.346英寸。
展開 ANSYS網(wǎng)格：球體如何劃分六面體網(wǎng)格
見下圖，球中心挖一個很小的球孔，然后切割為8塊，就可以 對球?qū)崿F(xiàn)sweep網(wǎng)格劃分。
來源： ANSYS結(jié)構(gòu)沖擊流體學(xué)習(xí)與交流
作者：劉世國
ANSYS-Meshing網(wǎng)格劃分教程-02三通管網(wǎng)格劃分
一：網(wǎng)格質(zhì)量評價(jià)-skewness（扭曲，畸變）
二：三通管網(wǎng)格劃分
01 DM模塊導(dǎo)入pt.agdb。
02 進(jìn)入meshing模塊，將 Physics Preference 設(shè)置為CFD，將Solver Preference 設(shè)置為Fluent。
generate mesh，劃分網(wǎng)格，無膨脹層。
03 命名面
04 設(shè)置膨脹層（邊界層）
將use automatic inflation設(shè)置為program controlled，其他選項(xiàng)默認(rèn)。
generate mesh，劃分網(wǎng)格，產(chǎn)生了膨脹層。
05 總結(jié)
01 mesh的設(shè)置中，開啟膨脹設(shè)置前，必須定義面，否則不不能生成膨脹層。
02 流體網(wǎng)格有必要生成膨脹層。
pt.7z
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ANSYS-Meshing網(wǎng)格劃分教程-09面網(wǎng)格
01 在DM中導(dǎo)入mixingelbow（2D）
02 進(jìn)入meshing，設(shè)置如下
generate mesh，劃分網(wǎng)格
mixingelbow.7z
Ansys 網(wǎng)格劃分
M2高級網(wǎng)格劃分1.pdf
M2高級網(wǎng)格劃分2.pdf
Ansys Workbench常用網(wǎng)格劃分方法
Ansys提供了分層四面體劃分的選項(xiàng)Layered Triangulation。
這些網(wǎng)格劃分方法在Ansys中都有對應(yīng)的工具和技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。選擇合適的劃分方法可以根據(jù)幾何形狀、問題類型、精度要求等多個因素，并結(jié)合實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。
文章來源正脈科工 CAE
ANSYS Workbench 六面體網(wǎng)格劃分
圖 4 其他體網(wǎng)格大小設(shè)置
按照步驟 3 對緊挨窗片的 6 個體完成網(wǎng)格劃分，在 Mesh 中顯示已經(jīng)劃分的網(wǎng)格 ，如圖 5。
圖 5 其他體網(wǎng)格大小設(shè)置
5. 其他體網(wǎng)格劃分
對其他體挨個進(jìn)行步驟 2 和步驟 3 的操作，依次完成網(wǎng)格劃分，不能跨越體進(jìn)會網(wǎng)格劃分，否則會出現(xiàn)網(wǎng)格劃分錯誤或沒有按照設(shè)置劃分出需要的網(wǎng)格，甚至網(wǎng)格劃分后比較亂，影響后邊網(wǎng)格修改或網(wǎng)格收斂設(shè)置，如圖 6 。
圖 6 部分體完成網(wǎng)格劃分
最后對不能進(jìn)行六面體劃分的體選用 Hex Dominant Method 法或其他網(wǎng)格劃分，最終完成所有體的網(wǎng)格劃分如圖 6 。如果劃分完成，網(wǎng)格數(shù)量比較多，可以重復(fù)步驟 1-5 重設(shè)置網(wǎng)格大小，或?qū)Σ恢匾糠诌m當(dāng)改變網(wǎng)格大小。在進(jìn)行網(wǎng)格收斂時(shí)，也可按照步驟 1-5 進(jìn)行網(wǎng)格設(shè)置。
圖 7 整個完成網(wǎng)格
文章來源ANSYS及ANSYS Workbench工程實(shí)戰(zhàn)
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