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, INOPR ITYPE---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,VALUE
ITYPE---由ET命令定义的单元类型参考号。 KNUM---要定义的KEYOPT顺序号。 VALUE---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1 et,3,beam189 !定义BEAM189单元的参考号为3
keyopt,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,,1 et,3,beam189,1 3. 自由度集
命令：DOF,Lab1,Lab2,Lab3,Lab4,Lab5,Lab6,Lab7,Lab8,Lab9,Lab10 4. 改变单元类型 命令：ETCHG,Cnv
5. 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,INC
3.1.2 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,R12 NSET---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=0.1
PI=acos(-1) a0=pi*d*d/4 I0=pi*D**4/64 IX=pi*D**4/32
R,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,LLOC Par---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 NL RTHICK命令参数： 3 2 4 1
IJKL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$/clear$/PREP7
ET,1,63$blc4,,,10,10$ESIZE,0.5$AMESH,1
MXNODE = NDINQR(0,14) !得到最大节点号
*DIM,THICK,,MXNODE !定义数组，以存放节点厚度 *DO,i,1,MXNODE !以节点号循环对厚度数组赋值 THICK(i) = 0.5 + 0.2*NX(i) + 0.02*NY(i)**2
*ENDDO !结束循环 RTHICK,THICK(1),1,2,3,4 !赋壳厚度
/ESHAPE,1.0$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,MAT,C0,C1,C2,C3,C4 Lab---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,T6 3. 定义与温度对应的线性材料特性
命令：MPDATA,Lab,MAT,STLOC,C1,C2,C3,C4,C5,C6 4. 复制线性材料属性组
命令：MPCOPY,--,MATF,MATT 5. 改变指定单元的材料参考号 命令：MPCHG,MAT,ELEM 6. 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,MAT2,INC 7. 修改与线胀系数相关的温度 命令：MPAMOD,MAT,DEFTEMP 8. 计算生成线性材料温度表
命令：MPTGEN,STLOC,NUM,TSTRT,TINC 9. 绘制线性材料特性曲线
命令：MPPLOT,Lab,MAT,TMIN,TMAX,PMIN,PMAX 10. 设置材料库读写的缺省路径 命令：/MPLIB,R-W_opt,PATH 11. 读入材料库文件
命令：MPREAD,Fname,Ext,--,LIB 12. 将材料属性写入文件
命令：MPWRITE,Fname,Ext,--,LIB,MAT 13. 激活非线性材料属性的数据表
命令：TB,Lab,MAT,NTEMP,NPTS,TBOPT,EOSOPT 14. 定义TB温度值
命令：TBTEMP,TEMP,KMOD 15. 定义TB数据表中的数据
命令：TBDATA,STLOC,C1,C2,C3,C4,C5,C6 16. 定义非线性数据曲线上的一个点 命令：TBPT,Oper,X,Y
17. 非线性材料数据表的删除和列表
删除命令：TBDELE,Lab,MAT1,MAT2,INC 列表命令：TBLIST,Lab,MAT 18. 非线性材料数据表的绘图
命令：TBPLOT,Lab,MAT,TBOPT,TEMP,SEGN
3.1.3 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,REFINEKEY SECID---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：SECDATA,VAL1,VAL2,VAL3,VAL4,VAL5,VAL6,VAL7,VAL8,VAL9,VAL10 其中VAL1~VAL10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,Nh B---截面宽度。 H---截面高度。
Nb---沿宽度B的栅格数（cell），缺省为2。 Nh---沿高度H的栅格数，缺省为2。 ⑵Subtype=QUAD：四边形截面
输入数据：yI,zI,yJ,zJ,yK,zK,yL,zL,Ng,Nh yI,zI,yJ,zJ,yK,zK,yL,zL---各点坐标值。 Ng,Nh---沿g和h的栅格数，缺省均为2。