ANSYS有限元网格划分技术与原则
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更新于2024-09-01
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"ANSYS有限元网格划分的基本原则和指导思想"
在ANSYS有限元分析中,网格划分是一项关键步骤,因为它直接决定了数值计算的精确度。网格划分涉及到多个方面,包括单元形状、拓扑类型、单元类型、网格生成器、网格密度、单元编号以及几何体素的选择。在物理建模时,尽管梁和杆在几何上可能相同,但在数值求解时,它们的处理方式和所用单元类型会有所不同,比如平面应力和平面应变情况下的单元设计和求解方程就有区别。
在数值求解过程中,单元的力矩、刚度矩阵和质量矩阵通过数值积分来生成。对于连续体、壳、板、梁单元,通常在面内采用高斯积分,而在厚度方向采用辛普生积分。辛普生积分点的分布是固定的,通常在厚度方向分为奇数个点。选择合适的单元类型对确保计算准确性和效率至关重要。
ANSYS网格划分的指导思想强调了整体模型规划。这包括构建物理模型,选择适当的单元类型,以及确定网格密度。在初始网格划分和求解时,应遵循从简单到复杂、从粗到精的原则,灵活使用2D和3D单元。利用工程结构的重复性、对称性或轴对称性,如使用子结构或对称模型,可以提高求解效率。不过,在特定分析如模态分析和屈曲分析中,可能需要采用整体模型,并根据需求设置坐标系。
有限元分析的精度和效率与单元密度和几何形状密切相关。为了获得理想的结果,需要依据误差准则和网格密度进行网格划分,避免产生畸形网格。在重新划分网格时,可以应用曲率控制、单元尺寸控制和穿透控制等方法。同时,选择单元时需要考虑剪切自锁、沙漏效应、网格扭曲以及不可压缩材料的体积自锁问题。
ANSYS提供了两种主要的网格划分策略:映射划分和自由适应划分。映射划分适用于规则几何形状,如曲线、曲面和实体,允许使用多种单元类型,并通过指定参数精确控制网格。自由网格划分则适用于复杂几何体,能够处理自由曲面和空间实体,但其控制程度不如映射划分严格。在网格数量和单元尺寸的控制上,这两种方法都有其适用范围和限制。
ANSYS的有限元网格划分需要综合考虑模型特性、单元类型、网格密度和几何形状等多个因素,以实现准确、高效和可靠的数值计算。理解这些基本原则和指导思想对于成功地进行ANSYS分析至关重要。
2021-12-25 上传
2021-11-21 上传
2021-12-25 上传
2023-08-13 上传
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乞力马扎罗803
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