由CAD到ANSYS再到FLAC3D建模过程-揭密详细步骤(4)

2019-05-24 13:10

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 命令:VDRAG

GUI: Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Areas>Along Lines 5线沿指定轴线旋转生成面。 命令:AROTATE

GUI: Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Lines>About Axis 6线沿指定路径延伸生成面。 命令:ADRAG

GUI: Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Lines>Along Lines 7关键点沿指定轴线旋转生成线 命令:LROTATE

GUI: Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Keypoints>About Axis 8关键点沿指定路径延伸生成线。 命令:LDRAG

GUI:,Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Keypoints>Along Lines 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几何模型,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

在激活体扫掠(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于一个环;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。

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:

命令:EXTOPT,ESIZE,Val1,Val2.

GUI: Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Volumes Sweep>Sweep Opts

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,在无法扫掠处是否用四面体单元划分网格,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元尺寸比率。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。

体扫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)划分网格而不同。典型情况是用户在扫掠之前对源面划分网格,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应当考虑以下因素:

①如果想让源面用四边形或者三角形映射网格划分,那么应当预划分网格。 ②如果想让源面用初始单元尺寸划分网格,那么应当预划分。 ③如果不预划分网格,ANSYS通常用自由网格划分。

④如果不预划分网格,ANSYS使用有MSHAPE设置的单元形状来确定对源面的网格划分。“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线预划分网格。

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

⑦在扫掠之前,体的所有侧面(可以有连接线)必须是映射网格划分或者四边形网格划分,如果侧面为划分网格,则必须有一条线在源面上,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。

用户可以如下方法激活体扫掠: 命令:VSWEEP,VNUM,SRCA,TRGA,LSMO

GUI: Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Volume Sweep>Sweep

如果用VSWEEP命令扫掠体,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菜单路径,则按下列步骤执行:

①选择菜单路径Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Volume Sweep>Sweep,弹出体扫掠选择框。

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是一个体扫掠网格的实例,其中图(a)和图(c)表示没有预网格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然后执行体扫掠的结果,如果用户觉得这两种网格结果都不满意,可以考虑图(e)、图(f)、图(g)形式,步骤如下:

①清除网格(VCLEAR)。

②通过在想要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应新增线上(新增线是步骤2产生的)。该步骤可以通过网格划分工具实现,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网格,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: l 局部细化网格。 l 移动和复制节点和单元。 l 控制面、线和单元的法向。 l 修改单元属性。 2.7.1 局部细化网格

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,但想在模型的指定区域内得到更好的网格。 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,ANSYS程序语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,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。

下面具体介绍利用命令或者相应GUI菜单路径来进行网格细化并设置细化控制。 1、 细化网格。 命令:NREFINE

GUI: Main Menu>Preprocessor>Meshing>Modify Mesh>Refine At>Nodes 2、围绕单元细化网格。 命令:EREFINE

GUI: Main Menu>Preprocessor>Meshing>Modify Mesh>Refine At>Elements Main Menu>Preprocessor>Meshing>Modify Mesh>Refine At>All 3、围绕关键点细化网格。 命令:KREFINE

GUI: Main Menu>Preprocessor>Meshing>Modify Mesh>Refine At>Keypoints 4、围绕线细化。 命令:LREFINE

GUI: Main Menu>Preprocessor>Meshing>Modify Mesh>Refine At>Lines 5、围绕面细化。 命令:AREFINE

GUI: Main Menu>Proprocessor>Meshing>Modify Mesh>Refine At>Areas 图2-43、图2-44、图2-45和图2-46提供了一些网格细化的范例。

从图2-46中可以看出,控制网格细化时常用的3个变量为:LEVEL、DEPTH和POST。下面对这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为例。

GUI: Main Menu>Preprocessor>Meshing>Modify Mesh>Refine At>Nodes

弹出拾取节点对话框,在模型上拾取相应节点,弹出“Refine Mesh at Nodes”对话框,如图2-47所示,在LEVEL后面的下拉列表中选择合适的数值作为LEVEL值,单击Advanced options后面的复选框使其显示为Yes,然后单击OK按钮,弹出“Refine mesh at

nodes advanced 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按钮即可执行网格细化操作。

下面对这3个变量分别进行解释。LEVEL变量用来指定网格细化的程度,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表示最大程度的细化,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。

表2-3细化程度 LEVEL值 1 2 3 4 5 细化后单元跟原单元边长的比值 1/2 1/3 1/4 1/8 1/9 DEPTH变量表示网格细化的范围,默认DEPTH=0,表示只细化选择点(或者单元、线、面等)处一层网格,当然,DEPTH=0时也可能细化一层之外的网格,那只是因为网格过渡的要求所致。

POST变量表示是否对网格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和清理处理。 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裂变成三角形。

2.7.2移动和复制节点和单元

当一个已经划分了网格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(复制面)”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。

1、 移动和复制面。 命令:AGEN

GUI: Main Menu>Preprocessor>Modeling>Copy>Areas Main Menu>Preprocessor>Move/Modify>Areas>Areas 2、移动和复制体。 命令:VGEN

GUI: Main Menu>Preprocessor>Modeling>Copy>Volumes Main Menu>Preprocessor>Modeling>Move/Modify>Volumes


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