第3章网格划分技术及技巧创建几何模型后,必须生成有限元模型才能分析计算,生成有限元模型的方法就是对几何模型进行网格划分,网格划分主要过程包括三个步骤:⑴定义单元属性单元属性包括单元类型、实常数、材料特性、单元坐标系和截面号等。
⑵定义网格控制选项★对几何图素边界划分网格的大小和数目进行设置;★没有固定的网格密度可供参考;★可通过评估结果来评价网格的密度是否合理。
⑶生成网格★执行网格划分,生成有限元模型;★可清除已经生成的网格并重新划分;★局部进行细化。
3.1 定义单元属性3.1.1 单元类型1. 定义单元类型命令:ET, ITYPE, Ename, KOP1, KOP2, KOP3, KOP4, KOP5, KOP6, INOPRITYPE---用户定义的单元类型的参考号。
Ename---ANSYS单元库中给定的单元名或编号,它由一个类别前缀和惟一的编号组成,类别前缀可以省略,而仅使用单元编号。
KOP1~KOP6---单元描述选项,此值在单元库中有明确的定义,可参考单元手册。
也可通过命令KEYOPT进行设置。
INOPR---如果此值为1则不输出该类单元的所有结果。
例如:et,1,link8 !定义LINK8单元,其参考号为1;也可用ET,1,8定义et,3,beam4 !定义BEAM4单元,其参考号为3;也可用ET,3,4定义2. 单元类型的KEYOPT命令:KEYOPT,ITYPE,KNUM,V ALUEITYPE---由ET命令定义的单元类型参考号。
KNUM---要定义的KEYOPT顺序号。
V ALUE---KEYOPT值。
该命令可在定义单元类型后,分别设置各类单元的KEYOPT参数。
例如:et,1,beam4 !定义BEAM4单元的参考号为1et,3,beam189 !定义BEAM189单元的参考号为3keyopt,1,2,1 !BEAM4单元考虑应力刚度时关闭一致切线刚度矩阵keyopt,3,1,1 !考虑BEAM189的第7个自由度,即翘曲自由度!当然这些参数也可在ET命令中一并定义,如上述四条命令与下列两条命令等效:et,1,beam4,,1et,3,beam189,13. 自由度集命令:DOF,Lab1,Lab2,Lab3,Lab4,Lab5,Lab6,Lab7,Lab8,Lab9,Lab104. 改变单元类型命令:ETCHG,Cnv5. 单元类型的删除与列表删除命令:ETDELE,ITYP1,ITYP2,INC列表命令:ETLIST,ITYP1,ITYP2,INC3.1.2 实常数1. 定义实常数命令:R,NSET,R1,R2,R3,R4,R5,R6续:RMORE,R7,R8,R9,R10,R11,R12NSET---实常数组号(任意),如果与既有组号相同,则覆盖既有组号定义的实常数。
R1~R12---该组实常数的值。
使用R命令只能一次定义6个值,如果多于6个值则采用RMORE命令增加另外的值。
每重复执行RMORE一次,则该组实常数增加6个值,如7~12、13~18、19~24等。
★各类单元有不同的实常数值,其值的输入必须按单元说明中的顺序;★如果实常数值多于单元所需要的,则仅使用需要的值;如果少于所需要的,则以零值补充。
★一种单元可有多组实常数,也有单元不需要实常数的。
例如BEAM4单元,需要的实常数值有12个:AREA、IZZ、IYY、TKZ、TKY、THETA和ISTRN、IXX、SHEARZ、SHEARY、SPIN、ADDMAS设采用直径为0.1m的圆杆,其实常数可定义为:D=0.1PI=acos(-1)a0=pi*d*d/4I0=pi*D**4/64IX=pi*D**4/32R,3,a0,i0,i0,d,d,0 !定义第3组实常数的AREA、IZZ、IYY、TKZ、TKY、THETA Rmore,0,ix,0,0,0,2.0 !定义第3组实常数的其它实常数值2. 变厚度壳实常数定义命令:RTHICK,Par,ILOC,JLOC,KLOC,LLOCPar---节点厚度的数组参数(以节点号引用),如mythick(19)表示在节点19的壳体厚度。
ILOC---单元I节点的厚度在实常数组中的位置,缺省为1。
JLOC---单元J节点的厚度在实常数组中的位置,缺省为2。
KLOC---单元K节点的厚度在实常数组中的位置,缺省为3。
LLOC---单元L节点的厚度在实常数组中的位置,缺省为4。
该命令后面的四个参数顺序与节点厚度的关系比较复杂,例如设某个单元:节点厚度数组为MYTH单元节点顺序:I J K L节点编号:NI NJ NK NLRTHICK命令参数:3 2 4 1IJKL节点厚度:MYTH(NL)、MYTH(NJ)、MYTH(NI)、MYTH(NK),典型的如壳厚度为位置的函数,其命令流如下:finish$/clear$/PREP7ET,1,63$blc4,,,10,10$ESIZE,0.5$AMESH,1MXNODE = NDINQR(0,14) !得到最大节点号*DIM,THICK,,MXNODE !定义数组,以存放节点厚度*DO,i,1,MXNODE !以节点号循环对厚度数组赋值THICK(i) = 0.5 + 0.2*NX(i) + 0.02*NY(i)**2*ENDDO !结束循环RTHICK,THICK(1),1,2,3,4 !赋壳厚度/ESHAPE,1.0$eplot !带厚度显示壳单元3. 实常数组的删除与列表删除命令:RDELE, NSET1,NSET2,NINC列表命令:RLIST, NSET1,NSET2,NINC其中NSET1,NSET2,NINC---实常数组编号范围和编号增量,缺省时NSET2等于NSET1且NINC=1。
NSET1也可为ALL 。
3.1.3 材料属性每一组材料属性有一个材料参考号,用于识别各个材料特性组。
一个模型中可有多种材料特性组。
1. 定义线性材料属性命令:MP,Lab,MA T,C0,C1,C2,C3,C4Lab---材料性能标识,其值可取:EX:弹性模量(也可为EY、EZ)。
ALPX:线膨胀系数(也可为ALPY、ALPZ )。
PRXY:主泊松比(也可为PRYZ、PRXZ)。
NUXY:次泊松比(也可为NUYZ、NUXZ)。
GXY:剪切模量(也可为GYZ、GXZ)。
DAMP:用于阻尼的K矩阵乘子,即阻尼比。
DMPR:均质材料阻尼系数。
MU:摩擦系数。
DENS:质量密度。
MAT---材料参考号,缺省为当前的MAT号(由MAT命令确定)。
C0---材料属性值,如果该属性是温度的多项式函数,则此值为多项式的常数项。
C1~C4---分别为多项式中的一次、二次、三次、四次项系数,如为0或空,则定义一个常数的材料性能2. 定义线性材料属性的温度表命令:MPTEMP,STLOC,T1,T2,T3,T4,T5,T63. 定义与温度对应的线性材料特性命令:MPDA TA,Lab,MA T,STLOC,C1,C2,C3,C4,C5,C64. 复制线性材料属性组命令:MPCOPY,--,MATF,MATT5. 改变指定单元的材料参考号命令:MPCHG,MA T,ELEM6. 线性材料属性列表和删除列表命令:MPLIST,MAT1,MAT2,INC,Lab,TEVL删除命令:MPDELE,Lab,MAT1,MA T2,INC7. 修改与线胀系数相关的温度命令:MPAMOD,MA T,DEFTEMP8. 计算生成线性材料温度表命令:MPTGEN,STLOC,NUM,TSTRT,TINC9. 绘制线性材料特性曲线命令:MPPLOT,Lab,MA T,TMIN,TMAX,PMIN,PMAX10. 设置材料库读写的缺省路径命令:/MPLIB,R-W_opt,PA TH11. 读入材料库文件命令:MPREAD,Fname,Ext,--,LIB12. 将材料属性写入文件命令:MPWRITE,Fname,Ext,--,LIB,MAT13. 激活非线性材料属性的数据表命令:TB,Lab,MA T,NTEMP,NPTS,TBOPT,EOSOPT14. 定义TB温度值命令:TBTEMP,TEMP,KMOD15. 定义TB数据表中的数据命令:TBDA TA,STLOC,C1,C2,C3,C4,C5,C616. 定义非线性数据曲线上的一个点命令:TBPT,Oper,X,Y17. 非线性材料数据表的删除和列表删除命令:TBDELE,Lab,MAT1,MA T2,INC列表命令:TBLIST,Lab,MAT18. 非线性材料数据表的绘图命令:TBPLOT,Lab,MAT,TBOPT,TEMP,SEGN3.1.3 截面梁★BEAM18x单元,需定义单元的横截面(称为梁截面);★BEAM44也可使用梁截面也可输入截面特性实常数;★仅BEAM18x可使用多种材料组成的截面;★仅BEAM18x可使用变截面梁截面,而BEAM44可输入实常数。
1. 定义截面类型和截面ID命令:SECTYPE,SECID,Type,Subtype,Name,REFINEKEYSECID---截面识别号,也称为截面ID号。
Type---截面用途类型,其值可取:BEAM:定义梁截面,应用于等截面时,见下文。
TAPER:定义渐变梁截面(变截面梁)。
SHELL:定义壳PRETENSION:定义预紧截面JOINT:连接截面,如万向铰。
Subtype---截面类型,对于不同的Type该截面类型不同,如:当Type=BEAM时,Subtype可取:RECT:矩形截面;QUAD:四边形截面;CSOLID:实心圆形截面;CTUBE:圆管截面;CHAN:槽形截面;I:工字形截面;Z:Z形截面;L:L形截面;T:T形截面;HATS:帽形截面;HREC:空心矩形或箱形ASEC:任意截面;MESH:自定义截面当Type=JOINT (有刚度可大角度旋转)时,Subtype可取:UNIV:万向铰;REVO:销铰或单向铰Name---8个字符的截面名,字符可包含字母和数字。
REFINEKEY---设置薄壁梁截面网格的精细水平,有0(缺省)~5(最精细)六个水平。
2. 定义梁截面几何数据(Type=BEAM)命令:SECDA TA,V AL1,V AL2,V AL3,V AL4,V AL5,V AL6,V AL7,V AL8,V AL9,V AL10其中V AL1~V AL10为数值,如厚度、边长、沿边长的栅格数等,每种截面的值是不同的。
ANSYS定义了11种常用的截面类型,每种截面输入数据如下:⑴Subtype=RECT:矩形截面输入数据:B,H,Nb,NhB---截面宽度。
H---截面高度。