ANSYS網格劃分及應用

2013-06-04 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

對ANSYS及分析流程作了總體介紹。以有限元理論為基礎,簡要敘述了網格對有限元分析的影響。結合APDL編寫了對網格參數化劃分的命令流,完成對長虹SF21366型電視機的網格劃分。
作者: 劉麗賢*馬國鷺*趙登峰來源: 萬方數據
關鍵字: CAE 網格劃分 APDL 有限元

1 ANSYS軟件、分析流程及網格劃分介紹
ANSYS是由美國Pittsburgh大學力學系教授John Swanson博士為工程分析而開發的大型商業套裝CAE軟件,它集結構、流體、熱、電磁、聲學和耦合場于一體,應用于諸多領域。ANSYS軟件的分析可分為前處理、求解和后處理三個過程,如圖1所示。

ANSYS網格劃分及應用有限元分析培訓課程圖片1

圖1 ANSY$計算分析基本流程

ANSYS有限元分析是通過采用大量幾何形狀簡單的單元組合來近似描述整體結構,利用單元節點變量對單元內部變量進行插值來實現對總體結構的分析計算。將結構離散成簡單單元的組合,稱為有限元網格劃分,簡稱網格劃分。這些簡單單元的集合稱為有限元網格,簡稱為網格。劃分的網格形式對計算精度和計算規模產生直接的影響,因而,網格劃分是建立有限元模型的一個重要環節,要求考慮的問題較多,工作量大。利用參數化程序設計語言APDL(ANSYS Parametric Design Language)將ANSYS命令組織起來,編寫出參數化的網格劃分程序,提高ANSYS使用效率和網格劃分質量,并完成對長虹SF21366型電視機模型的有限元網格劃分。
2 APDL劃分網格的實現
在對由多種材料構成的復雜模型進行網格劃分時,應考慮網格數量、結構的對稱性、細節略去和應力梯度大小等因素,需多次調整才能得到理想的網格。而APDL命令流表達清晰、便于修改和復制,可靈活的對模型進行網格劃分。
在對具體實體模型進行網格劃分時,從ANSYS OUTPUT Window可知默認的網格劃分順序是根據實體編號從小到大逐一進行網格劃分的。而APDL命令流可以通過對實體模型的網格劃分順序進行調整,影響網格劃分質量,為獲得較理想的網格,先按照默認的方式自由劃分網格,找出錯誤、警告或劃分質量不理想單元的所在實體編號,找到適合此實體的網格劃分方法,用APDL命令流建立編號數組,并將實體編號放人其中。以相同方式為每一個實體找到適合其自身的網格劃分方法,將所有與實體編號對應的網格劃分方法以宏名放入網格劃分方數組中。建立循環,在對實體模型進行網格劃分時按照實體編號和一定的順序調用與其對應的劃分方法。
用APDL對長虹SF21366型電視機進行網格劃分,如圖2所示。其命令如下:
    /PREP7 !進入前處理
    *DIM,LA,ARRAY,8,5!將實體所屬線號放入LA二維數組中
    *SET,LA(1,1),15,16,4,3,19,54,24,52!給二維LA數組賦值
    *SET,LA(1,5),2,1,5,6,12,8,7,11
    *DIM,LB,ARRAY,5!將對不同線段劃分的段數放入LB一維數組中
    LB(1)=20,30,10,20,40
    *DO,AB,1,5!用雙重循環按照設定的段數劃分實體所屬線
    *DO,C,1,8
    LESIZE,LA(C,AB),,,LB(AB),,,,,1!調用線號數組LA并通過調用段數數組LB時其設置劃分的段數
    * ENDDO!結束嵌套循環
    * ENDDO!結束外部循環
    *DIM,LD,ARRAY,9,2
    LD(1,1)=1,13,24,4,9,7,16,10,14!將要被劃分網格的實體編號按照一定順序放入二維數組LD中
    LD(1,2) -2,26,21,27,25,23,22,15,17
    * DO,LLD,1,2!用雙重循環劃分實體
    MAT,LLD!給被劃分的實體賦材料屬性
    REAL,LLD!給被劃分的實體賦實常數
    MSHAPE,0,2D
    MSHKEY,1
    *DO,LLE,1,9
    ASEL,S,LD (LLE,LLD)調用LD數組選中將被劃分的實體
    AMESH,LD( LLE,LLD )!調用LD數組選中劃分的實體
    *ENDDO!結束嵌套循環
    *ENDDO!結束外部循環
    以上是對該型電視機的CRT網格劃分的命令流,以相同方式劃分電視機殼體肋板和前后夕院等部件。

ANSYS網格劃分及應用有限元分析培訓課程圖片2

a APDL劃分網格 b 自由劃分網格
圖2 實體模型網格劃分

圖2是用APDL通過以上方式和自由劃分網格對長虹SF21366型電視機的實體模型的網格劃分。由單元信息表1可反映出通過APDL劃分的電視機有限元模型的網格質量較好。

表1 單元信息對比表

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3 結論
ANSYS軟件經過幾十年的發展,日趨成熟。它不但具有良好的數據庫管理和強大的前后處理功能,而且還時刻追蹤先進的計算方法和計算機技術,不斷提高分析精度和擴展自身的開放性,并提供良好的二次開發功能。在此我們完成了對長虹SF21366型電視實體模型的網格劃分,改善了對復雜實體模型的網格劃分效果。

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