ansys 梯度網格的案例
CFD理論|網格梯度求解
導讀：介紹CFD計算中變量梯度的求解，分析Green-Gauss Cell Based和Green-Gauss Node Based兩種方法。
背景
變量的存儲位置
在CFD計算中，變量均會被儲存在網格中心，無論是在Openfoam、Fluent、Star CCM上面的計算，都遵循這個規則。
（這與Ansys CFX有區別，變量在CFX中是存儲在節點上。）
CFD代碼會在網格中心計算這些變量。
變量的梯度
但如果想得到這些變量的梯度呢？需要注意的是，在笛卡爾坐標系中，變量的梯度具有三個分量，以溫度為例：
如果已經網格中心的變量值，則其梯度也就容易獲得。
梯度的用處
為什么在CFD計算需要這些梯度？
展開 ANSYS三維梯度孔隙結構受壓模擬
ANSYS對三維梯度孔隙結構的力學分析具有重要研究意義。其高精度建模揭示孔隙率梯度分布、幾何特征對彈性模量、強度及斷裂韌性的影響機制，量化應力集中與失效風險，為航空航天、生物醫用等領域的結構優化提供理論支撐與方法創新。本案例介紹在ANSYS內對功能梯度孔隙材料（FGM）的受壓模擬。
梯度孔隙3D模型采用CAD球體功能梯度材料3D插件建模，AutoCAD參數化建模完成后將多孔結構梯度模型導出為sat格式文件。
在ANSYS Workbench內選擇與研究相適應的分析系統，并在幾何結構下導入梯度孔隙幾何模型。
對模型劃分網格并在分析設置中添加受壓荷載。
求解并查看計算結果。
展開 ANSYS Workbench功能梯度材料FGM
梯度功能材料（Functionally Graded Materials, FGMs）是一種先進的復合材料，其特點是材料的組成、結構以及孔隙率等特性在某個方向上呈現連續或階梯式的漸變。這種變化使得FGM的物理和化學性能在同一方向上也呈現出相應的連續梯度變化。
ANSYS Workbench內建立梯度功能材料模型可以采用CAD功能梯度材料2D插件建模后導入到Workbench內。在插件內設置模型參數后運行即可在AutoCAD內建立梯度分布的隨機圓形模型。
在CAD內將FGM模型構建實體后導出為IGES格式文件。
將模型導入到Workbench內。
可對梯度模型進行后續分析模擬。
CAD 功能梯度材料（FGM）2D插件
https://www.yqgqt.org.cn/post/1874171
展開 適用于ansys的應變梯度塑性本構（CMSG）子程序（開源資源）
/blob/f4680eb4fe4febb1c8f3a270e2a958663b52a978/Source/usermatps.F
該程序以ansys為開發平臺，但里面的很多內容是相通的。
不銹鋼表面Fe-Al梯度涂層的ANSY殘余應力仿真分析
而對于ansy軟件的使用，需要使用者對理論知識和實踐知識都有很深刻的認識，需要你不斷地在實踐中運用于學習。
本案例講述的是在316L不銹鋼表面沉積Fe-Al功能涂層后，利用ansys仿真在Fe-Al涂層沉積完畢冷卻后在基體和圖層內部產生的殘余應力。
在這個案例里面，你將掌握軸對稱單元的應用、熱結構耦合方式的求解、瞬態分析的步長等基礎知識。
基體和圖層內部的殘余應力是由于溫度冷卻的不一致而引起的。屬于熱—結構耦合場問題。在ansys里面，求解耦合場問題，有兩種方式，一種是直接耦合，熱與結構耦合方程同時求解，要用到熱—結構耦合單元。另一種是間接求解方式，求解分兩步走，第一步求解溫度場，第二步在求解溫度場的基礎上根據熱膨脹系數求解應力場，分別用到熱單元和結構單元。本案例中采用間接求解的方式。
為了使求解問題簡單化，同時不偏離實際過程。考慮到降溫過程材料的非線性變化，對模型我們要做以下假設：（1）涂層在制備時溫度處于應力自由狀態（2）涂層在制備過程中不產生塑性變形或蠕變（3）不考慮材料相變引起的熱問題（4）假設涂層與基體、涂層與涂層之間不產生相對滑動。
模型為圓柱形，不銹鋼基體尺寸為φ25×0.8mm，涂層的厚度為2μm，涂層從下往上依次為Fe3Al、FeAl、Fe2Al5、FeAl3。采用軸對稱方式進行模型的建立，熱單元選用平面四節點單元plane55，網格的劃分采用映射網格劃分方式。在求解溫度場的分布之后，利用ETCHG,TTS命令轉化為結構求解，同時利用LDREAD,TEMP,,,t,
,'l','rth',' '讀入熱分析的計算結果，作為應力求解的載荷條件，熱應力的求解參考溫度為680℃。
以下是求解的分析結果。
展開 Ansys Workbench網格控制之——全局網格控制
Ansys Workbench網格控制之——全局網格控制
在使用ANSYS Workbench進行網格劃分時，全局網格控制可以使用默認的設置，但要進行高質量的網格劃分，還需要用戶了解全局控制的常用設置，尤其是對于復雜的零部件。
網格全局控制的設置包含了7個組別，分別是Display（顯示）、Defaults（缺省設置）、Sizing（尺寸控制）、Quality（質量控制）、Inflation（膨脹控制）、Advanced（高級控制）、Statistics（網格信息）等信息，如下圖所示。
全局網格設置
1 顯示組
顯示組可以用于直觀地顯示網格質量，各選項的含義將在質量組中詳解。
顯示組設置
網格質量顯示
2 缺省設置組
缺省設置包括Physics Preference物理場選擇、Relevance關聯度、Element Midside Nodes網格中節點。
缺省設置組
2.1 Physics Preference物理環境選擇
劃分網格目標的物理環境包括結構分析（Mechanical）、電磁分析（Electromagnetics）、流體分析（CFD）、顯示動力學分析（Explicit）等
物理場選擇
不同物理場下默認設置如下圖
不同的物理環境的默認設置
2.2 Relevance關聯度
Relevance數值越小網格越粗疏，即可拖到也可輸入值，從-100至100代表網格由疏到密。
雖然Relevance Center是在尺寸參數控制選項里設置的，但由于Relevance需要與其配合使用，故在此一起介紹。
展開 ANSYS網格：球體如何劃分六面體網格
見下圖，球中心挖一個很小的球孔，然后切割為8塊，就可以 對球實現sweep網格劃分。
來源： ANSYS結構沖擊流體學習與交流
作者：劉世國
ANSYS-Meshing網格劃分教程-06manifold網格劃分
02 進入meshing模塊，設置如下：
generate mesh，劃分網格。
Auto-Manifold.7z
Ansys Workbench網格控制之——全局網格控制
自動收縮設置
右鍵Mesh--Update或Generate Mesh，將重新生成網格，此時雖然和之前的網格外觀看上去一樣，但是單元卻少了很多。可在用來移除碎片、短邊、尖角。
自動收縮效果
7.Statistics網格信息
網格信息下包括兩項信息，分別是Nodes節點數量、Elements單元數量。見上圖。
寫在最后經過嘔心瀝血的資料查詢與實踐應用，筆者終于完成了《Ansys Workbench網格控制之——全局網格控制》，當然，對于各位大佬專家來說都是小兒科，但是只要能給剛入門的工程師一點點幫助，我也感到無比榮幸。
由于本人水平實在有限，文中難免紕漏百出，歡迎指正，共同學習進步！！
展開 ANSYS-Meshing網格劃分教程-08多區域劃分網格2
02 進入meshing模塊，設置如下：
generate mesh，劃分網格
2-pipe-tank.7z
ANSYS-Meshing網格劃分教程-09面網格
01 在DM中導入mixingelbow（2D）
02 進入meshing，設置如下
generate mesh，劃分網格
mixingelbow.7z
ANSYS-Meshing網格劃分教程-04三通網格劃分
02 進入meshing模塊，設置如下：
generate mesh，劃分網格。
03 更改設置如下：
generate mesh，劃分網格。
厚度方向上只有一層單元：
04 更改設置如下：
generate mesh，劃分網格。
厚度方向上約有三層單元：
05 更改設置如下：
generate mesh，劃分網格（網格數量減少，厚度方向上有兩層單元）
tee.7z
ANSYS-Meshing網格劃分教程-08多區域劃分網格
02 進入meshing模塊，設置如下：
generate mesh，劃分網格
03 設置膨脹層（邊界層）
generate mesh，劃分網格
blockandpipes.7z
ANSYS-Meshing網格劃分教程-07掃掠網格劃分
02 進入meshing模塊，設置如下：
generate mesh，劃分網格。
multi.7z
ANSYS-Meshing網格劃分教程-03靜力攪拌器網格劃分
generate mesh，劃分網格，無膨脹層。
03 設置膨脹層（邊界層）
generate mesh，劃分網格，產生了膨脹層。
sm.7z
