2.1 有限元网格是概论

生成节点和单え的网格是划分过程包括以下3个步骤：

在生成节点和单元网格是之前必须定义合适的单元属性，包括如下几项：

注意：对于梁结构网格昰的划分用户有时候需要指定方向关键点。

2.2.1生成单元属性表

为了定义单元属性首先必须建立一些单元属性表。典型的包括单元类型、實常数、材料性质

利用LACAL、CLOCAL等命令可以创建坐标系表。这个表用来给单元分配单元坐标系

注意：并非所有的单元类型都可用这种方式来汾配单元坐标系。

注意：方向关键点是线的属性而不是单元属性用户不能创建方向关键点表格。

用户可以用 命令ETLIST来显示单元类型用 命囹RLIST来显示实常数，用命令MPLIST来显示材料属性另外，用户还可以用命令CSLIST来显示坐标系用命令SLIST来显示截面号。

2.2.2在划分网格是之前分配单元属性

一旦建立了单元属性表用过指向表中合适的条目即可对模型的不同部分分配单元属性。指针就是参考号码集包括材料号（MAT）、实常數号（TEAL）、单元类型号（TYPE）、坐标系号（ESYS），以及使用BEAM188和BEAM189单元时的截面号（SECNUM）可以直接给所选的实体模型图元分配单元属性，或者定义默认的属性在生成单元的网格是划分中使用

注意：如前面所提到的，在给梁划分网格是时给线分配的方面关键点是线的属性而不是单え属性，所以必须是直接分配给所选线而不能定义默认的方向关键点以备后面划分网格是时直接使用。

1 直接给实体模型图元分配单元属性

给实体模型分配单元属性时允许对模型的每个区域预置单元属性，从而避免在网格是划分过程中重置单元属性清除实体模型的节点囷单元不会删除直接分配给图元的属性。

利用下列命令和对应的GUI路径可以直接给实体模型分配单元属性

用户可以通过指向属性表的不同條目来分配默认的属性，在开始划分网格是时ANSYS程序会自动将默认属性分配给模型。直接分配给模型的单元属性将取代上述默认属性而苴，当清除实体模型图元的节点和单元时其默认的单元属性也将被删除。

3自动选择维数正确的单元类型

有些情况下ANSYS程序能对网格是划汾或拖拉操作选择正确的单元类型，当选择明显正确时用户不必认为转换单元类型。

特殊的当未将单元类型（xATT）直接分配给实体模型時，或者默认的单元属性（TYPE）对于要执行的操作维数不对时而且已定义的单元属性表中只有已个维数正确的单元，ANSYS程序会自动利用该种單元类型执行这个操作

受此影响的网格是划分和拖拉操作命令有：KMESH、LMESH、AMESH、VMESH等。

4 在节点处定义不同的厚度

用户可以利用下列方式对壳单元茬节点处定义不同的厚度（RTHICK）

壳单元可以模拟复杂的厚度分布。以SHELL63为例允许给每个单元的4个角点指定不同的厚度，单元内部的厚度假萣是在四个角点厚度之间光滑变化给一群单元指定复杂的厚度变化是有一定难度的，特别是没一个单元都需要单独指定其角点厚度的时候在这种情况下，利用命令RTHICK能大大简化模型定义

2.3 网格是划分的控制

网格是划分控制能建立用在实体模型划分网格是时的因素，例如单え形状、中间节点位置、单元大小等此步骤时整个分析种最重要的步骤之一，因为此阶段得到的有限员网格是将对分析的准确性和经济性起决定作用

ANSYS网格是划分工具提供了最常用的网格是划分控制和网格是划分操作的便捷途径。其功能主要包括：

ANSYS程序允许在同一个划分區域出现多种单元形状例如同一区域的面单元可以是四边形也可以是三角形，但建议尽量不要在同一个模型中混用六面体或四面体单元

下面简单介绍一下单元形状的退化。如图2－4所示用户在划分网格是时，应该尽量避免使用退化单元

如果正在使用MSHAPE命令，维数（2D或3D）嘚值表明待划分的网格是模型的维数KEY值（0或1）表示划分网格是的形状：

有些情况下，MSHAPE命令及合适的网格是划分命令（AMESH、YMESH或相应的GUI路径）確定例如……

2.3.3选择网格是划分类型

除了指定单元形状外，还需要指定对模型进行网格是划分的类型（自由划分或映射划分）

单元形状（MSHAPE）和网格是划分类型（MSHKEY）的设置共同影响网格是的生成，表2－1列出了ANSYS程序支持的单元形状和网格是划分类型

表2－1 ANSYS支持的单元形状和网格是划分类型

2.3.4控制单元边中点的位置

当使用二次单元划分网格是时，可以控制中间节点的位置有以下两种选择：

设置所有单元的中间节點且单元边是直的，此选项允许沿曲线进行粗糙的网格是划分但是模型的弯曲并不与之相配。

可用如下方法控制中间节点的位置：

默认嘚DESIZE命令方法控制单元大小在自由网格是划分中的使用，但一般推荐使用SmartSizing为打开SmartSizing，只要在SMARTSIZE命令中指定单元大小即可

ANSYS中有两种SmartSizing控制：基夲控制和高级控制。

利用基本控制可以简单指定网格是划分的粗细程度，从1（细网格是）到10（粗网格是）程序会自动设置一系列独立嘚控制值用来生成想要的网格是大小，方法如下：

ANSYS还允许用户使用高级方法专门设置人工控制网格是质量方法如下：

2.3.6映射网格是划分中單元的默认尺寸

DESIZE命令常用来控制映射网格是划分的单元尺寸，同时也用在自由网格是划分的默认设置但是，对于自由网格是划分建议使用SmartSizing(SMRTSIZE)。

对于较大的模型通过DESIZE命令查看默认的网格是尺寸是明智的，可通过显示线的分割来观察将要划分的网格是情况查看网格是划分嘚步骤如下

如果觉得网格是太粗糙，可用通过改变单元尺寸或者线上的单元分数来加密网格是方法如下。

division”后面输入正整数（它表示所選择的线段上的单元份数）然后单击OK按钮，即可重新划分网格是

2.3.7局部网格是划分控制

在许多情况下，对结构的物理性质来说用默认單元尺寸生成的网格是不合适，例如有应力集中或者奇异的模型在这个情况下，需要将网格是局部细化有如下3种方法：

1通过表面的边堺的单元尺寸控制总体的单元尺寸，或者控制每条线划分的单元数

2控制关键点附件的单元尺寸：

3控制给定线上的单元数：

以上叙述的所囿定义尺寸的方法都可以一起使用，但应遵循一定的优先级别具体说明如下：

2.3.8内部网格是划分控制

前面关于网格是尺寸的讨论集中在实體模型边界的外部单元尺寸的定义（LESIZE、ESIZE等），然而也可以在面的内部（即非边界处）没有可以引导网格是划分的尺寸线处控制网格是划汾，方法如下：

MOPT命令种的Lab=EXPND选项可以用来引导在一个面的边界处将网格是划分得较细而内部则较粗，如图2－10所示

图2－10中，左边网格是是甴ESIZE命令

对面进行设定生成得右边网格是是利用MOPT命令得扩展功能（Lab=EXPND）生成的，其区别显而易见

如图2－10（b）种的网格是还可以进一步改善，MOPT命令中的Lab=TRANS项可以用来控制网格是从细到粗的过渡如图2－11所示。

3控制ANSYS的网格是划分器

可用MOPT命令控制表面网格是划分器（三角形和四边形）和 四面体网格是划分器使ANSYS执行网格是划分操作（AMESH、VMESH）。

3项其中main又称为Q-Morph(quad-morphing)网格是划分器，它多数情况下能得到高质量的单元如图2-13所示，另外Q-Morph网格是划分器要求面的边界线的分割总数是偶数否则将产生三角形单元；VMESH对应四面体网格是划分，包括“Program choose(默认)”、Alternate 和main3项

4控制四媔体单元的改进

ANSYS程序允许对四面体单元作进一步改进，方法如下：

弹出”Mesher Options”对话框如图2－12所示。在该对话框中TIMP后面的下拉列表中显示㈣面体单元改进的程度，从1到61表示提供最小的改进，5表示对线性四面体单元提供最大的改进6表示对二次四面体单元提供最大的改进。

2.3.9苼成过渡棱锥单元

ANSYS程序在下列情况下会生成过渡的棱锥单元：

当对体用四面体单元进行网格是划分时为生成过渡棱锥单元，应先满足如丅条件：

设置网格是划分时激活过渡单元表面使三维单元退化。

激活过渡单元（默认的方法如下）：

生成退化三维单元的方法如下：

2.3.10 将退化的四面体单元转化为非退化的形式

在模型中生成过渡的棱锥单元之后可将模型中的20节点退化四面体单元转化成相应的10节点非退化单え，方法如下：

不论是使用命令方法还是GUI路径用户都将按表2－2转换合并的单元。

执行单元转化的好处在于节省内存空间加快求解速度。

2.3.11执行层网格是划分

ANSYS程序的层网格是划分功能（当前只能对2维面）能生成线性梯度的自由网格是：

这样的网格是适于模拟CFD边界层的影响以忣电磁表面层的影响等

Lines”对话框，可在其上指定单元尺寸（SIZE）、线分割数（NDIV）、线间距比率（SPACE）、内部网格是的厚度（LAYER1）和外部网格是嘚厚度（LAYER2）

注意：LAYER1的单元是均匀尺寸的，等于在线上给定的单元尺寸；LAYER2的单元尺寸会从LAYER1的尺寸缓慢增加到总体单元的尺寸；另外LAYER1的厚喥可以用数值指定也可以利用尺寸系数（表示网格是层数）表示，如果是数值则应该大于或等于给定线的单元尺寸；如果是尺寸稀疏，則应该大于1如图2－15所示是层网格是的实例。

如果想删除选定线上的层网格是划分控制选择网格是划分工具控制器上包含LAYER的清除按钮即鈳。

用户也可以用LESIZE命令定义层网格是划分控制和其他单元特性在此不再细说。

用下列方法可查看层网格是划分尺寸规格：

2.4自由网格是划汾和映射网格是划分控制

前面主要讲述可用的网格是划分控制现在集中讨论适合于自由网格是划分和映射网格是划分的控制。

2.4.1自由网格昰划分

自由网格是划分对实体模型无特殊要求。任何几何模型尽管是不规则的，也可以进行自由网格是划分所用单元形状依赖于对媔还是对体进行网格是划分。对面时自由网格是可以是四边形，也可以是三角形或两者混合；对体时，自由网格是一般是四面体单元棱锥单元作为过渡单元也可以加入到四面体网格是中。

如果选择的单元类型严格的限定为三角形或四面体（例如PLANE2和SOLID92）程序划分网格是時只用这种单元。但是如果选择的单元类型允许多于一种形状（例如PLANE82和SOLID95），可通过下列方法指定用哪一种（或几种）形状：

另外还必須指定对模型用自由网格是划分：

对于支持多于一种形状的单元，默认的会生成混合形状（通常四边形单元占多数）可用“MSHAPE,1,2D和MSHKEY,0”来要求铨部生成三角形网格是。

注意：可能会遇到全部网格是都必须为四边形网格是的情况当面边界上总的线分割数为偶数时，面的自由网格昰划分会全部生成四边形网格是并且四边形单元质量还比较好，通过打开SmartSizing项并让它来决定合适的单元数可以增加面边界的缝总数为偶數的几率（而不是通过LESIZE命令人工设置任何边界划分的单元数）。应保证四边形分裂项关闭“MOPT,SPLIT,OFF”以使ANSYS不将形状较差的四边形单元分裂成三角形。

使体生成一种自由网格是应当选择只允许一种四面体形状的单元类型，或利用支持多种形状的单元类型并设置四面体一种形状功能“MSHAPE,1,3D和MSHKEY,0”

另外，ANSYS程序有一种成为扇形网格是划分的特殊自由网格是划分适于设计TARGE170单元对三边面进行网格是划分的特殊接触分析。当三個边中有两个边只有一个单元分割数且另外一边有任意单元分割数时，其结果成为扇形网格是如图2－16所示。

记住使用扇形网格是必須满足下列3个条件：

①必须对三边面进行网格是划分，其中两边必须只分一个网格是第三边分任何数目。

②必须使用TARGE170单元进行网格是划汾

③必须使用自由网格是划分。

2.4.2映射网格是划分

映射网格是划分要求面或体有一定的形状规则它可以指定程序全部用四边形面单元、彡角形单元或者六面体单元生成网格是模型。

注意：SmartSizing(SMRTSIZE)不能用于映射网格是划分另外，硬点不支持映射网格是划分

面映射网格是包括全蔀是四边形单元或者全部是三角形单元，面映射网格是须满足以下条件：

①该面必须是三条边或者四条边（有无连接均可）

②如果是四條边，对边必须划分为相同数目的单元或者是划分一过渡型网格是。如果是三条边则线分割总数必须为偶数且每条边的分割数相同。

③网格是划分必须设置为映射网格是

如图2－17所示为一面映射网格是的实例。

如果一个面多于四条边则不能直接用映射网格是划分，但鈳以使某些线合并或者连接时总线数减少到4条之后再用映射网格是划分，如图2－18所示方法如下：

需指出的是，线、面或体上的关键点將生成节点因此，一条连接线至少有线上已定义的与关键点数同样多的分割数而且，指定的总体单元尺寸（ESIZE）是针对原始线而不是针對连接线如图2－19所示。用户不能直接给连接线指定线分割数但可以对合并线（LCOMB）指定分割数，所以通常来说合并线比连接线有一些優势。

对于前面连接的例子现利用AMAP方法进行网格是划分。注意到在已选定的几个关键点之间有多条线在选定面之后，已按任意顺序拾取关键点1、3、4和6得到映射网格是，如图2－20所示

另一种生成映射网格是的途径是指面的对边的分割数，以生成过渡映射四边形网格是洳图2－21所示。需指出的是指定的线分割数必须与图2－22和图2－23的模型相对应。

除了过渡映射四边形网格是之外还可以生成过渡映射三角形网格是。为生成过渡映射三角形网格是 必须使用支持三角形的单元类型，且须设定为映射划分 （MSHKEY,1）并指定形状为容许三角形（MSHAPE,1,2D）。實际上过渡映射三角形网格是的划分是在过渡映射四边形网格是划分的基础上自动将四边形网格是分割成三角形，如图2－24所示所以，各边的线分割数目依然必须满足图2－22和图2－23的模型

要将体全部划分为六面体单元，必须满足以下条件：

①该体的外形应为块状（6个面）、楔形或棱柱（5个面）、四面体（4个面）

②在边上必须划分相同的单元数，或分割符合过渡网格是形式适合六面体网格是划分

③如果昰棱柱或者四面体，三角形面上的单元分割数必须是偶数如图2－25所示。

与面网格是划分的连接线一样当需要减少围成体的面数以进行映射网格是划分时，可以对面进行加（AADD）或者连接（ACCAT）如果连接面有边界线，线也必须连接在一起必须线连接面，再连接线举例如丅（命令流格式）：

说明：一般来说，AADD（面为平面或者共面时）的连接效果优于ACCAT

如上所述，在连接面（ACCAT）之后一般需要连接线（LCCAT）但昰，如果相连接的两个面都是由4条线组成（无连接线）的则连接线操作会自动进行，如果2－26所示另外须注意，删除连接面并不会自动刪除相关的连接线

注意：ACCAT命令不支持用IGES功能输入的模型，但是可用ARMERGE命令合并由CAD文件输入模型的两个或更多面。而且当以此方法使用ARMERGE命令时，在合并线之间删除了关键点的位置而不会有节点

与生成过渡映射面网格是类似，ANSYS程序允许生成过渡映射体网格是过渡映射体網格是的划分只适合六面体（有无连接面均可），如图2－27所示

2.5给实体模型划分有限元网格是

构造好几何模型、定义了单元属性和网格是劃分控制之后，即可生成有限元网格是了通常建议用户在划分网格是之前线保存模型，方法如下：

为对模型进行网格是划分必须使用適合待划分网格是图元类型的网格是划分操作，对关键点、线、面和体分别使用下列命令和GUI菜单路径进行网格是划分：

1在关键点处生成点單元（如MSAA21）

2在线上生成线单元（如LINK31）

3在面上生成面单元（如PLANE82）

4在体上生成体单元（如SOLID90）

5在分界线或者分解面处生成单位厚度的界面单元（如INTER192）

另外还需要说明的是，使用xMESH命令有如下几点注意事项：

有时需要对实体模型用不同维数的多种单元划分网格是例如，带筋的壳有梁单元（线单元）和壳单元（面单元）另外还有用表面作用单元（面单元）覆盖于三维实体单元（体单元）。这种情况可按照任意顺序使用相应的网格是划分操作（KMESH,LMESH,AMESH和VMESH）只需在划分网格是之前设置合适的单元属性。

无论选取何种网格是划分器（MOPT,VMESH,Value）在不同的硬件平台上對统一模型进行划分可能会得到不同的网格是结果，这是正常

2.5.2生成带方向节点的梁单元网格是

可定义方向关键点作为线的属性对梁进行網格是划分，方向关键点与待划分的线是独立的在这些关键点位置处，ANSYS会沿着梁单元自动生成方向节点支持这种方向节点的单元有：BEAM4,BEAM24,BEAM44,BEAM161,BEAM188囷BEAM189。定义方向关键点的方法如下：

如果一条线由两个关键点（KP1和KP2）组成且两个方向关键点（KB和KE）已定义为线的属性方向矢量在线的开始處从KP1延伸到KB，在线的末端从KP2延伸到KEANSYS通过上面给定两个方向矢量的插入方向来计算方向节点。如图2－28图2－29，图2－30图2－31。

下面简单介绍萣义带方向节点梁单元的GUI菜单路径：

Keypoints后面单击使其显示为Yes单击OK按钮。在继续弹出的选择关键点的对话框中选择适当的关键点作为方向關键点。

注意：第一个选中的关键点将作为KB第二个将作为KE，如果只选择了一个 那么KE=KB。这之后就可以按普通的梁那样划分梁单元在此鈈详述。

2.5.3在分界线或者分界面处生成单元厚度的界面单元

为了真实模拟模型的接缝有时候必须划分界面单元，用户可以用线性的或者非線性的2D或者3D分界面单元在结构单元之间的接缝层划分网格是图2－34是一个接缝模型的实例，下面针对该模型简单介绍一下如何划分界面网格是

1定义相应的材料属性和单元属性。

2利用AMESH或者VMESH(或者相应的GUI路径)给包含源面（如图2－34所示）的实体划分单元

3利用IMESH,LINE;或者IMESH，AREA；或者VDRAG命令（戓者相应的GUI路径）给接缝处（即分界层）划分单元

4利用AMESH或者VMESH（或者相应的GUI路径）给包含目标面（如图2－34所示）的实体划分单元。

2.6 延伸和掃掠生成有限元模型

下面介绍一些相对上述方法而言更为简便的划分网格是模式即拖拉、旋转和扫掠生成有限员网格是模型。其中延伸方法主要用于利用二维模型和二维单元生成三维模型和三维单元如果不指定单元，那么就只会生成三维几何模型有时候它可以成为布爾操作的替代方法 ，而且通常更为简便详见2.6.1节。扫掠方法是利用二维单元在已有的三维几何模型上生成三维单元详见2.6.2节，该方法对于從CAD中输入的实体模型通常特别游泳显然，延伸方法与扫掠方法最大的区别在于：前者能在二维几何模型的基础上生成新的三维模型同時划分好网格是，而后者必须是在完整的几何模型基础上来划分网格是

2.6.1延伸生成网格是

先用下面方法指定延伸（Extrude）的单元属性，如果不指定的话后面的延伸操作都只会产生相应的几何模型而不会划分网格是。另外值得注意的是：如果想生成网格是模型，则在源面（或鍺线）上必须划分相应的面网格是（或者线网格是）：

弹出“Element Extrusion Options”对话框如图2－35所示，指定想要生成的单元类型（TYPE）、材料好（MAT）、实常數（REAL）、单元坐标系（ESYS）、单元数（VAL1）、单元比率（VAL2）以及指定是否要删除源面（ACLEAR）。

用以下命令可以执行具体的延伸操作：

1面沿指定軸线旋转生成体

2面沿指定方向延伸生成体。

另外需要提醒用户的是当使用VEXT或者相应GUI的时候，弹出“Extrude Areas by XYZ Offset”对话框如图2－36所示，其中DX.、DY、DZ表示延长的方向和长度而RX、RY、RZ表示延长时的放大倍数，示例如图2－37所示

4面沿指定路径延长生成体

5线沿指定轴线旋转生成面。

6线沿指定蕗径延伸生成面

7关键点沿指定轴线旋转生成线

8关键点沿指定路径延伸生成线。

如果不在EXTOPT中指定单元属性那么上述方法只会生成相应的幾何模型，有时候可以将它们作为布尔操作的替代方法如图2－38所示，可以将空心球截面绕直径旋转一定角度直接生成

2.6.2扫掠生成网格是

茬激活体扫掠（VSWEEP）之前按以下步骤进行：

1确定体的拓扑模型能够进行扫掠，如果是下列情况之一则不能扫掠：体的一个或多个侧面包含多於一个环；体包含多于一个壳；体的拓扑源面于目标面不是相对的

2确定已定义合适的二维和三维单元类型，例如如果对源面进行预网格是划分，并想扫掠成包含二次六面体的单元应当先用二次二维面单元对源面划分网格是。

3确定在扫掠操作中如何控制生成单元层数即沿扫掠方向生成的单元数。可知如下方法控制：

弹出Sweep Options对话框如图2－39所示。框中各项的意义依次是：是否清除源面的面网格是在无法掃掠处是否用四面体单元划分网格是，程序自动选择源面和目标面还是用户手动选择在扫掠方向生成多少单元数，在扫掠方向生成的单え尺寸比率其中关于源面、目标面、扫掠方向和生成单元数的含义如图2－40所示。

4确定体的源面和目标面ANSYS在源面上使用的是面单元模式（三角形或者四边形），用六面体或者楔形单元填充体目标面是仅与源面相对的面。

5有选择的对源面、目标面和边界面划分网格是

体掃掠操作的结果会因在扫掠前是否对模型的任何面（源面、目标面和边界面）划分网格是而不同。典型情况是用户在扫掠之前对源面划分網格是如果不划分，则ANSYS程序会自动生成临时面单元在确定了体扫掠模式之后就会自动清除。

在扫掠前确定是否预划分网格是应当考虑鉯下因素：

①如果想让源面用四边形或者三角形映射网格是划分那么应当预划分网格是。

②如果想让源面用初始单元尺寸划分网格是那么应当预划分。

③如果不预划分网格是ANSYS通常用自由网格是划分。

④如果不预划分网格是ANSYS使用有MSHAPE设置的单元形状来确定对源面的网格昰划分。“MSHAPE,0,2D”生成四边形单元“MSHAPE,1,2D”生成三角形单元。

⑤如果与体关联的面或者线上出现硬点则扫掠操作失败除非对包含硬点的面或者線预划分网格是。

⑥如果源面和目标面都进行预划分网格是那么面网格是必须相匹配。不过源面和目标面并不要求一定都划分成映射網格是。

⑦在扫掠之前体的所有侧面（可以有连接线）必须是映射网格是划分或者四边形网格是划分，如果侧面为划分网格是则必须囿一条线在源面上，还有一条在目标面上

⑧有时候，尽管源面和目标面的拓扑结构不同但扫掠操作依然可以成功，只需要采用适当的方法既可如图2-41所示，将模型分解成两个模型分别从不同方向扫掠就可生成合适的网格是。

用户可以如下方法激活体扫掠：

如果用VSWEEP命令掃掠体须指定变量值：待扫掠体（VNUM）、源面（SRCA）、目标面（TRGA），另外可选用LSMO变量指定ANSYS在扫掠体中是否执行线的光滑处理

如果采用GUI菜单蕗径，则按下列步骤执行：

②选择待扫掠的体并单击Apply按钮

③选择源面并单击Apply按钮。

④选择目标面单击OK按钮。

图2－42是一个体扫掠网格是嘚实例其中图（a）和图（c）表示没有预网格是直接执行体扫掠的结果，图（b）和图（d）表示在源面上划分映射预网格是然后执行体扫掠嘚结果如果用户觉得这两种网格是结果都不满意，可以考虑图（e）、图（f）、图（g）形式步骤如下：

①清除网格是（VCLEAR）。

②通过在想偠分割的位置创建关键点来对源面的线和目标面的线进行分割（LDIV）如图（e）所示。

③按图（e）将源面上增线的线分割复制到目标面的相應新增线上（新增线是步骤2产生的）该步骤可以通过网格是划分工具实现，菜单路径为：Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool

④手工对步骤（2）修改过的边界面划分映射網格是，如图（f）所示

⑤重新激活和执行体扫掠，结果如图（g）所示

2.7 修正有限员模型

本节主要叙述一些常用的修改有限员模型的方法，主要包括：

通常碰到下面两种情况时用户需要考虑对局部区域进行细化：

用户已经将一个模型划分了网格是，但想在模型的指定区域內得到更好的网格是

用户已经完成分析，同时根据结果想在感兴趣的区域得到更精确的解

注意：对于由四面体组成的体网格是，ANSYS程序語序用户在指定的节点、单元、关键点、线或者面的周围进行局部细化网格是但非四面体单元（例如六面体、楔形、棱锥等）不能进行局部细化网格是。

下面具体介绍利用命令或者相应GUI菜单路径来进行网格是细化并设置细化控制

2、围绕单元细化网格是。

3、围绕关键点细囮网格是

图2－43、图2－44、图2－45和图2－46提供了一些网格是细化的范例。

从图2－46中可以看出控制网格是细化时常用的3个变量为：LEVEL、DEPTH和POST。下面對这3个变量分别进行介绍在此之前，先介绍在何处定义这3个变量

下面以用菜单路径围绕节点细化网格是为例。

option”对话框如图2－48所示，在DEPTH后面输入相应数值在POST后面选择相应选项，其余默认然后单击OK按钮即可执行网格是细化操作。

下面对这3个变量分别进行解释LEVEL变量鼡来指定网格是细化的程度，它必须是从1到5的整数1表示最小程度的细化，其细化区域单元边界的长度大约为原单元边界长度的1/2；5表示最夶程度的细化其细化区域单元边界的长度大约为原单元边界长度的1/9，其余值的细化程度如表2－3表示

DEPTH变量表示网格是细化的范围，默认DEPTH＝0表示只细化选择点（或者单元、线、面等）处一层网格是，当然DEPTH＝0时也可能细化一层之外的网格是，那只是因为网格是过渡的要求所致

POST变量表示是否对网格是细化区域进行光滑和清理处理。光滑处理表示调整细化区域的节点位置以改善单元形状清理处理表示ANSYS程序对细化区域或者直接与细化区域相连的单元执行清理命令，通常可以改善单元质量默认情况是进行光滑囷清理处理。

另外图2－48中的RETAIN变量通常设置为On（默认形式），它可以防止四边形网格是裂变成三角形

2.7.2移动和复制节点和单元

当一个已经劃分了网格是的实体模型图元被复制时，用户可以选择是否连同单元和节点一起复制以复制面为例，在选择菜单路径Main Menu>Preprocessor>Modeling>Copy>Areas之后将弹出“Copy Areas(复淛面)”对话框，如图2－49所示可以在NOELEM后面的下拉列表中选择是否复制单元和节点。

2.7.3控制面、线和单元的法向

如果模型中包含壳单元并且加的是面载荷，那么用户就需要了解单元面以便能对载荷定义正确的方向通常，壳的表面载荷将加在单元的某一个面上并根据右手法則（I、J、K、L节点序号方向，如图2－50所示）确定正向。如果用户是用实体模型面进行网格是划分的方法生成壳单元那么单元的正方向将與面的正方向相一致。

以下几种方法可进行图形检查：

Options如图2－51所示)打开PowerGraphics选项（通常该选项是默认打开），PowerGraphics将用不同颜色来显示壳单元的底面和顶面

有时候用户需要修改或者控制面、线和单元的法向，ANSYS程序提供了如下方法：

1、重新设定壳单元的法向

2、重新设定面的法向。

3、将壳单元的法向反向

2.7.4修改单元属性

通常，要修改单元属性时用户可以直接删除单元，重新设定单元属性后再执行网格是划分操作这个方法最直观，但通常也最费时、最不方便下面提供另外一种不必删除网格是的简便方法：

弹出拾取单元对话框，用鼠标在模型上拾取相应单元之后即弹出“Modify Elem Attributes”对话框如图2－52所示，在STLOC后面的下拉列表选择适当选项（例如单元类型、材料号、实常数等），然后在I1后媔填入新的序号（表示修改后的单元类型号、材料号或者实常数等）

2.8 直接通过节点和单元生成有限员模型

如前所述，ANSYS程序已经提供了许哆方便的命令用于通过几何模型生成有限元网格是模型以及对节点和单元的复制、移动等操作，但同时ANSYS还提供了直接通过节点和单元苼成有限元模型的方法，有时候这种直接方法更便捷、更有效。

由直接生成法生成的模型严格按节点和单元的顺序定义单元必须在相應节点全部生成之后才能定义。

本节叙述的只要内容包括：

用户可以按表2－4、表2－5、表2－6、表2－7、表2－8和表2－9中提供的方法执行上述操作

表2－5 从已有的节点生成另外的节点

表2－6 查看和删除节点

表2－8 旋转节点的坐标系

表2－9 读写包含节点数据的文本文件

本节叙述的主要内容包括：

注意：定义单元的前提时：用戶已经定义了该单元所需的最少节点并且已指定合适的单元属性。

用户可以按照表2－20、表2－11、表2－12、表2－13、表2－14、表2－15、表2－16和表2－17中提供的方法来执行上述操作

表2－11 指定单元属性

表2－12 查看单元列表

表2－14 查看和删除单元

表2－15 从已有单元生成另外的单元

表2－16 利用特殊方法生成单元

读写包含单元数据的文本文件

本节主要叙述用于编号控制（包含关鍵点、线、面、体、单元、节点、单元类型、实常数、材料号、耦合自由度、约束方向、坐标系等）命令和 GUI菜单路径这种编号控制对于將模型的各个独立部分组合起来是相当有用和必要的。

注意：布尔运算输出图元的编号并非完全可以预估在不同的计算机系统中，执行哃样的布尔运算生成图元的编号可能会不同。

如果两个独立的图元在相同或者非常接近的位置可用下列方法将它们合并成一个图元：

Items”对话框，如图2－53所示在Label后面选择合适的项（例如关键点、线、面、体、单元、节点、单元类型、实常数、材料号等）；TOLER后面的输入值表示条件公差（相对公差），GTOLER后面的输入值表示总体公差（绝对公差）通常采用默认值（即不输入具体数值），图2－54和图2－55给出了两个匼并的实例；ACTION变量表示是直接合并选择项还是先提示用户然后再合并（默认是直接合并）；SWITCH变量表示是保留合并图元中较高的编号还是较低的编号（默认是较低的编号）

在构造模型时，由于删除、清除、合并或者其他操作可能在编号中产生许多空号可采用如下方法清除涳号并且保证编号的连续性：

弹出“Compress Numbers”对话框，如图2－56所示在Label后面的下拉里表中选择适当的项（例如关键点、线、面、体、单元、节点、单元类型、实常数、材料号等）即可执行编号压缩操作。

2.9.3设定起始编号

在生成新的编号项时用户可能想使新生成的系列项的起始编号夶于已有图元的最大编号。这样做可以保证新生成图元的连续编号不会占用已有编号序列中的空号这样做的另一个理由是，可以使生成嘚模型的某个区域在编号上与其他区域保持独立从而避免将这些区域连接到一块时有编号冲突。设定起始编号的方法如下：

弹出“Starting Number Specifications”对話框如图2－57所示，在节点、单元、关键点、线、面后面指定相应的起始编号即可

如果想恢复默认的起始编号，可用如下方法：

在连接模型中的两个独立区域时为避免编号冲突，可对当前已选取的编号加已个偏差值来重新编号方法如下：

弹出“Add an Offset to Item Numbers”对话框，如图2－59所示在Label后面选择想要执行编号偏差的项（例如关键点、线、面、体、单元、节点、单元类型、实常数、材料号等），在VALUE后面输入具体数值即鈳

有限元网格是是进行有限元分析的基础，单元质量的好坏通常直接决定求解结果的好坏对于同一个模型，不同的网格是划分将会导致不同的结果有时候甚至会导致完全错误的结果。所以用户一定要从一开始就重视网格是的划分，对于初学者而言大致可以从如下3個方面来选择合适的网格是：