ANSYS的MESH200單元應用方法

2017-03-02 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

ANSYS軟件是通用有限元分析軟件,越來越廣泛地應用于我國的航空航天、機械制造、汽車交通、鐵道、能源、化工等領域。一個典型ANSYS分析過程分為3步驟:建立模型;加載并求解;查看分析結(jié)果。第1步建立模型常常花費大量時間在如何給幾何模型劃分網(wǎng)格上,而ANSYS軟件提供的MESH200單元是專門用于劃分網(wǎng)格的輔助單元,本文將通過實例來說明MESH200單元的用法,為給幾何模型生成有限元模型提供參考。

0 前言

1 MESH200單元說明

MESH200單元是僅用來劃分網(wǎng)格的單元,它對計算結(jié)果毫無影響。這個單元用于以下幾種類型的操作:

多步驟的網(wǎng)格劃分,例如單元的擴展要求從低一級的單元生成高一級的單元。

二維或三維空間中有或沒有中間節(jié)點的線的網(wǎng)格劃分。

三維空間中有或沒有中間節(jié)點的三角形、四邊形、四面體或六面體單元組成的面或體的網(wǎng)格劃分。

MESH200單元可以通過設置單元屬性來選擇它的幾何構造及節(jié)點布置,具體地可以參照ANSYS幫助文件。

MESH200單元可以與任意其他單元一起使用。它不具有自由度、材料特性、實常數(shù)或荷載。一旦不需要該單元時,可以刪除或留在模型中,不影響計算結(jié)果。使用EMODIF命令可以將MESH200單元轉(zhuǎn)換為其他單元。

2 MESH200單元應用實例

MESH200單元常常用于拖拉和掃掠網(wǎng)格劃分中。

(1)拖拉網(wǎng)格

例如某一要進行電磁場分析的磁體(見圖1),對該幾何體的網(wǎng)格劃分就可以借助MESH200單元來完成。

圖1

根據(jù)該磁體的結(jié)構,建立該磁體模型,可通過先建立磁體橫截面,然后把橫截面沿著磁體徑向方向拉伸即可。為能夠?qū)γ孢M行映射網(wǎng)格劃分,把磁體橫截面切割成圖2所示的相互連接都是4條邊的面,因為面映射網(wǎng)格劃分的條件是面是3條或4條邊。

圖2

定義2個單元:MESH200單元用來劃分磁體橫截面,SOLID45單元用于拖拉橫截面后生成的磁體三維模型。設置MESH200單元的KEYOPT(1)=6,即MESH200單元是4個節(jié)點的四邊形單元。對所劃分的網(wǎng)格大小進行總體單元大小的控制,設置總體單元尺寸為10mm用MESH200單元映射網(wǎng)格劃分后的磁體橫截面見圖3所示。

圖3

設置拖拉網(wǎng)格的屬性:SOLID45單元,沿著拖拉的徑向方向設置拖拉的份數(shù)為42份。然后執(zhí)行把圖3的磁體橫截面沿著該面的徑向拖拉,生成圖4所示的網(wǎng)格。

圖4

拖拉后的磁體有限元模型中MESH200單元不參與以后的計算,可以保留也可以刪除。不刪除,即使要顯示保留有MESH200單元的磁體中截面結(jié)果云圖時,MESH200單元也是不能激活的,在操作時MESH200單元可以自動避開選擇。

對于該磁體橫截面的網(wǎng)格劃分也可以選擇面單元來實現(xiàn),比如PLANE42單元,但是平面單元的使用有局限性,模型只能建立在XY平面上,建在其他平面上用平面單元是劃分不了網(wǎng)格的,而MESH200單元就沒有這樣的限制。如果選用PLANE42等平面單元來劃分面后再拉伸成體,最后求解時一定要把面上的單元清除掉,否則可能會導致求解出錯。

(2)掃掠網(wǎng)格

許多要分析的實際結(jié)構都是比較復雜的、不是規(guī)則的幾何體,要對這樣的幾何體劃分成規(guī)則的六面體網(wǎng)格,也可借助MESH200單元來完成。如航空發(fā)動機的壓氣機葉片的榫槽結(jié)構不是規(guī)則的幾何形狀(見圖5),要對其劃分規(guī)則的六面體單元,可以借助MESH200單元先劃分面,然后進行體掃掠網(wǎng)格劃分。