ANSYS網(wǎng)格劃分及應(yīng)用

2013-06-04 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來(lái)源:仿真在線(xiàn)

對(duì)ANSYS及分析流程作了總體介紹。以有限元理論為基礎(chǔ),簡(jiǎn)要敘述了網(wǎng)格對(duì)有限元分析的影響。結(jié)合APDL編寫(xiě)了對(duì)網(wǎng)格參數(shù)化劃分的命令流,完成對(duì)長(zhǎng)虹SF21366型電視機(jī)的網(wǎng)格劃分。
作者: 劉麗賢*馬國(guó)鷺*趙登峰來(lái)源: 萬(wàn)方數(shù)據(jù)
關(guān)鍵字: CAE 網(wǎng)格劃分 APDL 有限元

1 ANSYS軟件、分析流程及網(wǎng)格劃分介紹
ANSYS是由美國(guó)Pittsburgh大學(xué)力學(xué)系教授John Swanson博士為工程分析而開(kāi)發(fā)的大型商業(yè)套裝CAE軟件,它集結(jié)構(gòu)、流體、熱、電磁、聲學(xué)和耦合場(chǎng)于一體,應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。ANSYS軟件的分析可分為前處理、求解和后處理三個(gè)過(guò)程,如圖1所示。

ANSYS網(wǎng)格劃分及應(yīng)用有限元分析培訓(xùn)課程圖片1

圖1 ANSY$計(jì)算分析基本流程

ANSYS有限元分析是通過(guò)采用大量幾何形狀簡(jiǎn)單的單元組合來(lái)近似描述整體結(jié)構(gòu),利用單元節(jié)點(diǎn)變量對(duì)單元內(nèi)部變量進(jìn)行插值來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)總體結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算。將結(jié)構(gòu)離散成簡(jiǎn)單單元的組合,稱(chēng)為有限元網(wǎng)格劃分,簡(jiǎn)稱(chēng)網(wǎng)格劃分。這些簡(jiǎn)單單元的集合稱(chēng)為有限元網(wǎng)格,簡(jiǎn)稱(chēng)為網(wǎng)格。劃分的網(wǎng)格形式對(duì)計(jì)算精度和計(jì)算規(guī)模產(chǎn)生直接的影響,因而,網(wǎng)格劃分是建立有限元模型的一個(gè)重要環(huán)節(jié),要求考慮的問(wèn)題較多,工作量大。利用參數(shù)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言APDL(ANSYS Parametric Design Language)將ANSYS命令組織起來(lái),編寫(xiě)出參數(shù)化的網(wǎng)格劃分程序,提高ANSYS使用效率和網(wǎng)格劃分質(zhì)量,并完成對(duì)長(zhǎng)虹SF21366型電視機(jī)模型的有限元網(wǎng)格劃分。
2 APDL劃分網(wǎng)格的實(shí)現(xiàn)
在對(duì)由多種材料構(gòu)成的復(fù)雜模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí),應(yīng)考慮網(wǎng)格數(shù)量、結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性、細(xì)節(jié)略去和應(yīng)力梯度大小等因素,需多次調(diào)整才能得到理想的網(wǎng)格。而APDL命令流表達(dá)清晰、便于修改和復(fù)制,可靈活的對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
在對(duì)具體實(shí)體模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí),從ANSYS OUTPUT Window可知默認(rèn)的網(wǎng)格劃分順序是根據(jù)實(shí)體編號(hào)從小到大逐一進(jìn)行網(wǎng)格劃分的。而APDL命令流可以通過(guò)對(duì)實(shí)體模型的網(wǎng)格劃分順序進(jìn)行調(diào)整,影響網(wǎng)格劃分質(zhì)量,為獲得較理想的網(wǎng)格,先按照默認(rèn)的方式自由劃分網(wǎng)格,找出錯(cuò)誤、警告或劃分質(zhì)量不理想單元的所在實(shí)體編號(hào),找到適合此實(shí)體的網(wǎng)格劃分方法,用APDL命令流建立編號(hào)數(shù)組,并將實(shí)體編號(hào)放人其中。以相同方式為每一個(gè)實(shí)體找到適合其自身的網(wǎng)格劃分方法,將所有與實(shí)體編號(hào)對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格劃分方法以宏名放入網(wǎng)格劃分方數(shù)組中。建立循環(huán),在對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)按照實(shí)體編號(hào)和一定的順序調(diào)用與其對(duì)應(yīng)的劃分方法。
用APDL對(duì)長(zhǎng)虹SF21366型電視機(jī)進(jìn)行網(wǎng)格劃分,如圖2所示。其命令如下:
    /PREP7 !進(jìn)入前處理
    *DIM,LA,ARRAY,8,5!將實(shí)體所屬線(xiàn)號(hào)放入LA二維數(shù)組中
    *SET,LA(1,1),15,16,4,3,19,54,24,52!給二維LA數(shù)組賦值
    *SET,LA(1,5),2,1,5,6,12,8,7,11
    *DIM,LB,ARRAY,5!將對(duì)不同線(xiàn)段劃分的段數(shù)放入LB一維數(shù)組中
    LB(1)=20,30,10,20,40
    *DO,AB,1,5!用雙重循環(huán)按照設(shè)定的段數(shù)劃分實(shí)體所屬線(xiàn)
    *DO,C,1,8
    LESIZE,LA(C,AB),,,LB(AB),,,,,1!調(diào)用線(xiàn)號(hào)數(shù)組LA并通過(guò)調(diào)用段數(shù)數(shù)組LB時(shí)其設(shè)置劃分的段數(shù)
    * ENDDO!結(jié)束嵌套循環(huán)
    * ENDDO!結(jié)束外部循環(huán)
    *DIM,LD,ARRAY,9,2
    LD(1,1)=1,13,24,4,9,7,16,10,14!將要被劃分網(wǎng)格的實(shí)體編號(hào)按照一定順序放入二維數(shù)組LD中
    LD(1,2) -2,26,21,27,25,23,22,15,17
    * DO,LLD,1,2!用雙重循環(huán)劃分實(shí)體
    MAT,LLD!給被劃分的實(shí)體賦材料屬性
    REAL,LLD!給被劃分的實(shí)體賦實(shí)常數(shù)
    MSHAPE,0,2D
    MSHKEY,1
    *DO,LLE,1,9
    ASEL,S,LD (LLE,LLD)調(diào)用LD數(shù)組選中將被劃分的實(shí)體
    AMESH,LD( LLE,LLD )!調(diào)用LD數(shù)組選中劃分的實(shí)體
    *ENDDO!結(jié)束嵌套循環(huán)
    *ENDDO!結(jié)束外部循環(huán)
    以上是對(duì)該型電視機(jī)的CRT網(wǎng)格劃分的命令流,以相同方式劃分電視機(jī)殼體肋板和前后夕院等部件。

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a APDL劃分網(wǎng)格 b 自由劃分網(wǎng)格
圖2 實(shí)體模型網(wǎng)格劃分

圖2是用APDL通過(guò)以上方式和自由劃分網(wǎng)格對(duì)長(zhǎng)虹SF21366型電視機(jī)的實(shí)體模型的網(wǎng)格劃分。由單元信息表1可反映出通過(guò)APDL劃分的電視機(jī)有限元模型的網(wǎng)格質(zhì)量較好。

表1 單元信息對(duì)比表

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3 結(jié)論
ANSYS軟件經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,日趨成熟。它不但具有良好的數(shù)據(jù)庫(kù)管理和強(qiáng)大的前后處理功能,而且還時(shí)刻追蹤先進(jìn)的計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)技術(shù),不斷提高分析精度和擴(kuò)展自身的開(kāi)放性,并提供良好的二次開(kāi)發(fā)功能。在此我們完成了對(duì)長(zhǎng)虹SF21366型電視實(shí)體模型的網(wǎng)格劃分,改善了對(duì)復(fù)雜實(shí)體模型的網(wǎng)格劃分效果。

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