第七章 对实体模型进行网格划分
7.1 如何对实体模型进行网格划分
生成节点和单元的网格划分过程包括三个步骤：
·定义单元属性（在§7.2中论述）
·定义网格生成控制（可选择的）。ANSYS程序提供了大量的网格生成
控制，可按需选择。见§7.3和§§7.4对网格控制的论述）。
·生成网格（在§7.5中论述）。
第二步定义网格生成控制不是必须的，因为缺省的网格生成控制对多数模型生成都是合适的。如果没有指定网格生成控制，程序会在DESIZE命令使用缺省设置生成自由网格。可用Smartsize项替代产生质量更好的自由网格（见本章中的§7.3.5）
7.1.1 自由网格还是映射网格？
在对模型进行网格划分之前，甚至在建立模型之前，对于确定采用自由网格还是映射网格进行分析更为合适是十分重要的。自由网格对于单元形状无限制，并且没有特定的准则。
与自由网格相比，映射网格对包含的单元形状有限制，而且必须满足特定的规则。映射面网格只包含四边形或三角形单元，而映射体网格只包含六面体单元。而且，映射网格典型具有规则形状，明显成排的单元。如果想要这种网格类型，必须将模型生成具有一系列相当规则的体或面才能接受映射网格划分。
图7─1 自由网格和映射网格
可用MSHKEY命令或相应的GUI途径（后面有述）选择自由网格或映射网格。注意所用网格控制将随自由网格或映射网格划分而不同。后面将详细说明自由网格和映射网格划分。
7.2 定义单元属性
在生成节点和单元网格之前，必须定义合适的单元属性。即必须设定：
·单元类型（如：BEAM3，SHELL61等）。
·定义实常数（给定诸如厚度或截面积等单元的几何特性）。 ·定义材料特性（如杨氏模量、热传导率等）。 ·单元坐标系
·截面号（只对BEAM44，BEAM188和BEAM189单元有效─见§7.5.2）
注意：在对梁划分网格时，还需给定方向关键点作为线的属性。§7.5.2对梁网格划分有详细叙述。
7.2.1生成单元属性表
为定义单元属性，首先必须建立一些单元属性表。典型地包括单元类型（ET命令或菜单途径Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete）、实常数组（R命令或菜单途径Main Menu>Preprocessor>Real Constants）、材料特性（MP和TB命令，菜单途径Main Menu> Preprocessor>Material Props>material option）。
利用诸如LOCAL、CLOCAL等命令也可以组集坐标系表。（菜单途径Utility Menu>WorkPlane>Local Coordinate Systems>Create Local CS>option）。这个表用来给单元分配单元坐标系。（并非所有的单元类型都可用这种方式分配单元坐标系。参见本手册中§3.5的信息。对于单元的叙述，参见《ANSYS Elements Reference》。）
对于用BEAM188或BEAM189单元对梁进行网格划分，可用SECTYPE和SECDATA命令建立截面表。（Main Menu>Preprocessor>Sections）
注意：方向关键点是线的属性而不是单元的属性。不能生成方向关键点表，详见§§7.2.2。
上述单元属性表可见图7－2中的示例。（对生成单元属性表的更多信息参见《ANSYS Basic Analysis Guide》中的§1。）
图7─2单元属性表。
查看表的内容可用ETLIST（单元类型表）、RLIST（实常数表）、MPLIST（材料特性表）命令（或选择相应的菜单途径Utility
Menu>List>Properties>property type）。可用CSLIST（或菜单途径Utility Menu>List>Other>Local Coord Sys）命令查看坐标系表。可用SLIST（Main Menu>Preprocessor>Sections>List Sections）命令查看截面表。
7.2.2在划分网格之前分配单元属性
一旦建立了属性表，通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），实常数集号（REAL），单元类型号（TYPE），坐标系号（ESYS），及用BEAM188或BEAM189单元对梁进行网格划分的截面号（SECNUM）。可以直接给所选定的实体模型图元分配单元属性，或定义缺省的属性集，在后来的生成单元的网格划分操作中使用。
注意：如前面提到的，在对梁划分网格时给线分配方向关键点作为其属性，但并不能建立方向关键点表。因此，分配方向关键点为其属性时，必须是直接分配给所选线；不能定义缺省的方向关键点集以备后面网格划分操作所使用。详见7.5.2中关于分配方向关键点的内容。
7.2.2.1 直接给实体模型图元分配属性
给实体模型图元分配单元属性允许对模型的每个区域预置单元属性，从而可以避免在网格划分过程中重置单元属性。（清除实体模型的节点和单元不会删除直接分配给图元的属性。）
利用下列命令和GUI途径可直接给实体模型图元分配属性。
·给关键点分配属性： 命令：KATT
GUI : Main Menu>Preprocessor>-Attributes-Define>All Keypoints
Main Menu>Preprocessor>-Attributes-Define>Picked KPs
·给线分配属性： 命令：LATT
GUI : Main Menu>Preprocessor>-Attributes-Define>All Lines Main Menu>Preprocessor>-Attributes-Define>Picked Lines ·给面分配属性： 命令：AATT
GUI : Main Menu>Preprocessor>-Attributes-Define>All Areas Main Menu>Preprocessor>-Attributes-Define>Picked Areas ·给体分配属性： 命令：VATT
GUI : Main Menu>Preprocessor>-Attributes-Define>All Volumes Main Menu>Preprocessor>-Attributes-Define>Picked Volumes
7.2.2.2 分配缺省属性
仅通过指向属性表的不同条目即可分配缺省的属性集。在生成模型时（即开始划分网格时），程序将从表中给实体模型和单元分配属性。直接分配给实际模型图元（上述）的属性将取代缺省的属性。而且，当清除实体模型图元的节点和单元时，任何通过缺省属性分配的属性也将被删除。
分配缺省的属性集：
命令：TYPE, REAL, MAT, ESYS, SECNUM
GUI : Main Menu>Preprocessor>-Attributes-Define>Default Attribs
Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Create>Elements>Elem
Attributes
7.2.2.3 自动选择维数正确的单元类型
有些情况下，ANSYS程序能对网格划分或拖拉操作选择正确的单元类型，当选择为明显正确时，用户不必人为地转换单元类型。
特殊地，当未给实体模型图元分配单元类型〔xATT〕并且缺省的单元类型〔TYPE〕对于要执行的操作维数不对时，但已定义单元属性表中只有一个维数正确的单元，那么ANSYS程序会自动地利用此种单元类型执行这个操作。 网格划分和拖拉操作受此影响的命令有KMESH、LMESH、AMESH、VMESH、FVMESH、VOFFST、VEXT、VDRAG、VROTAT和VSWEEP。
7.2.2.4在节点上定义可变厚度
可对壳和梁单元的节点处定义厚度。 用下列方法定义可变厚度： 命令：RTHICK
GUI：Main Menu>Preprocessor>Real Constants>Thickness Func 壳单元能够对复杂的厚度分布进行造型。例如SHELL63单元允许在它的四个角点上分配不同的厚度。在给定的角点之间假定每个单元厚度是光滑变化的。 对一组单元定义一个复杂的厚度变化可能是一个挑战。最坏的情况，每一个单元都有其自己唯一的实常数厚度集。对这些情况，用RTHICK命令可以简化模型的定义。
操作步骤由下列输入列表给出并有下面的图形，显示了10×10的矩形用0.5×0.5的正方形SHELL63单元填充。
/TITLE,RTHICK Example /PREP7 ET,1,63 RECT,,10,,10 ESHAPE,2 ESIZE,,20 AMESH,1 EPLO