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对于面,只能是四边形面,网格划分数需在对边上保持一致,形成的单元全部为四边形;对于体,只能是六面体,对应线和面的网格划分数保持一致;形成的单元全部为六面体。在ANSYS中,这些条件有了很大的放宽,包括:面可以是三角形、四边形、或其它任意多边形。对于四边以上的多边形,必须用LCCAT命令将某些边联成一条边,以使得对于网格划分而言,仍然是三角形或四边形;或者用AMAP命令定义3到4个顶点(程序自动将两个顶点之间的所有线段联成一条)来进行映射划分。面上对边的网格划分数可以不同,但有一些限制条件。面上可以形成全三角形的映射网格。体可以是四面体、五面体、六面体或其它任意多面体。对于六面以上的多面体,必须用ACCAT命令将某些面联成一个面,以使得对于网格划分而言,仍然是四、五或六面体。对于三维复杂几何模型而言,通常的做法是利用ANSYS布尔运算功能,将其切割成一系列四、五或六面体,然后对这些切割好的体进行映射网格划分。 3、混合网格划分
混合网格划分即在几何模型上,根据各部位的特点,分别采用自由、映射、扫略等多种网格划分方式,以形成综合效果尽量好的有限元模型。混合网格划分方式要在计算精度、计算时间、建模工作量等方面进行综合考虑。通常,为了提高计算精度和减少计算时间,应首先考虑对适合于扫略和映射网格划分的区域先划分六面体网格,这种网格既可以是线性的(无中节点)、也可以是二次的(有中节点),如果无合适的区域,应尽量通过切分等多种布尔运算手段来创建合适的区域(尤其是对所关心的区域或部位);其次,对实在无法再切分而必须用四面体自由网格划分的区域,采用带中节点的六面体单元进行自由分网(自动退化成适合于自由划分形式的单元),此时,在该区域与已进行扫略或映射网格划分的区域的交界面上,会自动形成金字塔过渡单元(无中节点的六面体单元没有金字塔退化形式)。 三. 操作步骤
1.设置单元类型及材料属性
在单元类型设置项“Structural Solid”中选择单元类型为“Brick 8node 45”和“Brick 20node 95” 在材料属性项中设置轮子的杨氏模量为E=30*10e6,泊松比为0.3,密度为0.000731bf-s2/in4。 2.建立2D模型
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先建立二维模型,生成矩形面,其中各个平面的参数为:面1:X1=1.0,X2=1.5,Y1=0,Y2=5.0;面2:X1=3.25,X2=3.75,Y1=1.5,Y2=2.25;面3:X1=1.0,X2=3.75,Y1=1.5,Y2=2.25.
将生成的二维平面进行叠分操作,并设置倒角(半径R=0.25),生成圆弧线,最后将面相加和线相加得到轮子截面的2D模型如下图:
1AREASTYPE NUMDEC 11 201209:51:11L8 L16 L10 L6 L2 L12 L13 L5 L4 L11 L14 L9 L7 L15 wheel-anal 图一 轮子截面的2D模型
3.通过拖拉形成3D模型
确立生成轴线的关键点,输入关键点“X=0,Y=0”和“X=0,Y=5”。以圆弧角22.5度,由2D模型拖拉形成3D实体模型,取消线号,改变视图方向,经
1调整得到下图: VOLUMESTYPE NUMDEC 11 201209:57:53YZX wheel-anal 图二3D实体模型
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4.生成一个圆柱孔
先激活工作面,然后移动并旋转工作面到一个合适的位置,在体设置项中设计圆柱体(参数R=0.45,H=0.75),通过体相减减去编号为“V2”的体,即1VOLUMESTYPE NUM圆柱体。得到去孔的部分模型,如图所示: DEC 11 201210:41:16YZX 图三 去孔的部分模型 5.生成网格 DAILUN 将得到的3D模型分别拾取关键点“9”“11”然后在关键点处用工作平面进行切分。在“MeshTool”中分别设置单元尺寸,拾取编号为V1,V2,V3,V5四部分体采用映射网格划分成单元,选择“Hex”和“Mapped”划分得到映射网格如下图: 1ELEMENTSDEC 11 201210:51:25YZXDAILUN
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图四 映射网格划分
剩下的V6部分采用自由网格划分单元,选择“Tet”和“Free”得到整体ELEMENTS的网格划分图: YZX1 ELEMENTS图五 自由网格和映射网格 /EXPANDEDYZX图六 整体的有限元分析模型 123 DEC 11 201210:53:1909:31:08 1DAILUN DEC 12 2012
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