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-br5w05v.cn 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(chǔ),簡要敘述了網(wǎng)格對有限元分析的影響。結(jié)合APDL編寫了對網(wǎng)格參數(shù)化劃分的命令流,完成對長虹SF21366型電視機(jī)的網(wǎng)格劃分。
作者: 劉麗賢*馬國鷺*趙登峰來源: 萬方數(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Pittsburgh大學(xué)力學(xué)系教授John Swanson博士為工程分析而開發(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、求解和后處理三個過程,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有限元分析是通過采用大量幾何形狀簡單的單元組合來近似描述整體結(jié)構(gòu),利用單元節(jié)點(diǎn)變量對單元內(nèi)部變量進(jìn)行插值來實(shí)現(xiàn)對總體結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算。將結(jié)構(gòu)離散成簡單單元的組合,稱為有限元網(wǎng)格劃分,簡稱網(wǎng)格劃分。這些簡單單元的集合稱為有限元網(wǎng)格,簡稱為網(wǎng)格。劃分的網(wǎng)格形式對計(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重要環(huán)節(jié),要求考慮的問題較多,工作量大。利用參數(shù)化程序設(shè)計(jì)語言APDL(ANSYS Parametric Design Language)將ANSYS命令組織起來,編寫出參數(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,并完成對長虹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)
在對由多種材料構(gòu)成的復(fù)雜模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分時,應(yīng)考慮網(wǎng)格數(shù)量、結(jié)構(gòu)的對稱性、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,可靈活的對模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
在對具體實(shí)體模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分時,從ANSYS OUTPUT Window可知默認(rèn)的網(wǎng)格劃分順序是根據(jù)實(shí)體編號從小到大逐一進(jìn)行網(wǎng)格劃分的。而APDL命令流可以通過對實(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,找出錯誤、警告或劃分質(zhì)量不理想單元的所在實(shí)體編號,找到適合此實(shí)體的網(wǎng)格劃分方法,用APDL命令流建立編號數(shù)組,并將實(shí)體編號放人其中。以相同方式為每一個實(shí)體找到適合其自身的網(wǎng)格劃分方法,將所有與實(shí)體編號對應(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),在對實(shí)體模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分時按照實(shí)體編號和一定的順序調(diào)用與其對應(yīng)的劃分方法。
用APDL對長虹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)體所屬線號放入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!將對不同線段劃分的段數(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
    *DO,C,1,8
    LESIZE,LA(C,AB),,,LB(AB),,,,,1!調(diào)用線號數(shù)組LA并通過調(diào)用段數(shù)數(shù)組LB時其設(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通過以上方式和自由劃分網(wǎng)格對長虹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 單元信息對比表

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3 結(jié)論
ANSYS軟件經(jīng)過幾十年的發(fā)展,日趨成熟。它不但具有良好的數(shù)據(jù)庫管理和強(qiáng)大的前后處理功能,而且還時刻追蹤先進(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)展自身的開放性,并提供良好的二次開發(fā)功能。在此我們完成了對長虹SF21366型電視實(shí)體模型的網(wǎng)格劃分,改善了對復(fù)雜實(shí)體模型的網(wǎng)格劃分效果。

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