ANSYS Workbench平台的Meshing模块是一个具多种多样的网格设置及调整功能的工具,总体上来说其主要包括Generation of Contact Elements(接触单元的生成)、RenamingMesh Control Tools(重命名网格控制工具)、Mesh Numbering(网格编号)、Mesh Editing(网格编辑)及CreatingSection Planes(创建平面截面)五种功能,这些功能对提高网格划分质量及网格编辑提供了方便快捷的途径,虽然相比ANSA、HyperMesh等专业的网格划分工具,其功能稍逊色一些,但是完全能够满足使用者对划分完的网格进行设置及调整,已达到提高网格质量的目的。在网格的划分阶段,往往需要对划分好的网格模型中的局部网格进行微调整,以提高局部或者个别网格的质量,在新版本ANSYS Workbench平台的Meshing模块中提供了Mesh Editing(网格编辑)工具,能快速对网格中的节点进行调整。
Mesh Editing(网格编辑)工具使您能够改进或改进网格的质量,并更有效地为具有多个部分的大型模型创建连续的,适形的网格。您可以移动单个节点,将节点合并在一起,匹配节点,或使用网格连接来连接拓扑上断开的表面体和实体的网格。如果两个不同部分的节点是一致的(在同一位置有重复的节点),则合并节点来加入它们就更快。如果节点位于不同位置,则应使用网格连接或接触设置进行匹配。
单值得注意的是:MeshConnections(网格连接)工具仅对薄壳类几何体有效;Contact Matches(网格匹配)工具仅对实体网格有效;Node Move(网格移动)和Node Merge(网格合并)两个工具对实体网格、薄壳几何网格和线网格均有效。
本文将对MeshConnections(网格连接)、Node Move(网格移动)和Node Merge(网格合并)三方面通过一个案例进行讲解。
下面通过如图1所示模型对网格连接的方法进行简单介绍。
图1 模型
Step1:启动ANSYS Workbench 18,进入主界面。
Step2:双击主界面Toolbox(工具箱)中的AnalysisSystems→Static Structural(静力分析)选项,即可在Project Schematic(项目管理区)创建分析项目A,如图2所示。
图2 创建分析项目A
Step3:双键单击项目A中的A2(Geometry),进入DesignModeler建模平台,依次选择菜单栏中的Units→Millimeter,设置单位为mm。
Step4:单击左侧Tree Outline窗口下面的XYPlane,在单击工具栏中的按钮,此时绘图平面转向与屏幕平行。
Step5:单击Sketching选项卡,切换到草绘界面,单击Draw→Line命令,然后从坐标原点开始向上绘制一条直线如图3所示。
图3 建立几何
Step6:选择Dimensions→General,然后单击刚刚建立的Line,此时在下面的DetailsView详细设置窗口中出现默认长度的标记,修改长度为40mm,如图4所示。
图4 修改长度
Step7:单击工具栏中的按钮,此时在Tree outline窗口中出现了Extrude1命令,单击该命令,在下面弹出的Details view窗口中作如下设置,如图5所示:
1)在Geometry栏中选中刚刚建立的Sketch1,并单击Apply按钮,此时会在Geometry栏右侧出“Sketch1”字样;
2)在Extent Type栏中的ED1,Depth(>0)栏中输入长度为20mm,其余默认。
Step8:单击工具栏中的按钮,此时生成如图6所示的几何模型。
图5 设置
Step9:单击Tree Outline→XYPlane命令,再工具栏中单击命令,此时在Tree Outline窗口中出现了Plane4选项,单击工具栏中的命令即可。
Step10:单击左侧Tree Outline窗口下面的Plane4,在单击工具栏中的按钮,此时绘图平面转向与屏幕平行。
Step11:单击Sketching选项卡,切换到草绘界面,单击Draw→Arc by 3 Points命令,绘制如图7所示的半圆弧,此时应注意半圆弧的上端点与坐标原点留有一定的间距。
图7 建立几何
Step12:选择Dimensions→Vertical,然后选择横坐标和半圆弧的上定点,并修改长度为0.5mm,如图8所示。
图8 标注
Step13:选择Dimensions→Radius,对圆弧进行标注,并修改半径为5mm,如图9所示。
图9 标注
Step14:单击工具栏中的按钮,此时在Tree outline窗口中出现了Extrude2命令,单击该命令,在下面弹出的Details view窗口中作如下设置,如图10所示:
3)在Geometry栏中选中刚刚建立的Sketch2,并单击Apply按钮,此时会在Geometry栏右侧出“Sketch2”字样;
4)在Extent Type栏中的ED1,Depth(>0)栏中输入长度为20mm,其余默认。
Step15:单击工具栏中的按钮,此时生成如图11所示的几何模型,此时可以看出两个几何中间存在0.5mm的间隙,我们假设该薄壳的厚度均为0.5mm。
图10 设置
Step16:关闭DesignModeler建模平台,在Workbench平台中双击A4(Model)进入网格划分平台。
Step17:此时在Project→Model(A4)→Geometry前面出现了?,检查可知,建立的薄壳模型没有设置厚度,此时选中两个几何文件名,在下面弹出的如图12所示Details of“Multiple Selection”详细设置对话框中的Thickness栏中输入0.5mm,其余默认即可。
图12 厚度设置
Step18:右键选择Mesh,在弹出的如图13所示的快捷菜单中依次选择Insert→Manual MeshConnection选项。
图13 网格连接设置
Step19:此时在Project→Mesh下面出现了MeshEdit选项,单击Mesh Edit→Mesh Connection Group→Mesh Connection,在下面弹出的如图14所示Details of“Mesh Connection”详细设置窗口中进行设置:
1)在Master Geometry栏中选择平面薄壳几何的下端线,单击Apply;
2)在Slave Geometry栏中选择半圆弧薄壳几何的上端线,单击Apply;
3)将Definition→ToleranceType选项卡中的选项改为Value,表示人工设置接触偏差值;
4)在Tolerance Value栏中输入偏差为0.6mm;
5)其余默认,单击工具栏中的按钮。
图14 网格连接设置
Step20:单击Mesh命令,将显示如图15所示网格。
图15 网格
Step1:右键单击Outline→Project→Mesh→Insert→Node Move命令如图16所示,创建节点移动命令。
图16 节点移动
Step2:单击工具栏中的命令,将单选功能切换到单选节点命令,单击如图17(a)所示节点,此时看一看出被选中的节点被加亮,按17(b)图箭头方向所示移动鼠标,此时节点被移动到新的位置。
(a)移动前 (b)移动后
图17 节点移动方法
Step3:依次将这一行所有的网格节点都移动到同一水平位置,如图18所示的。
图18效果
Step4:单击工具栏中的按钮,此时将在绘图窗口中显示如图19所示的被移动的网格节点编号及移动的位置坐标,读者可以根据座位置进行微调网格,以达到满足需求。
注意:如果单击Undo All按钮,那么所有的移动操作均被取消。
图19 效果
Step1:单击工具栏中的MeshEdit下面的Node Merge,如图20所示;
图20 Node Merge
Step2:此时在Project→Mesh下面出现了MeshEdit选项,单击Mesh Edit→Mesh Connection Group→Node Merge,在下面弹出的如图21所示Details of“Node Merge”详细设置窗口中进行设置:
6)在Master Geometry栏中选择平面薄壳几何的下端线,单击Apply;
7)在Slave Geometry栏中选择半圆弧薄壳几何的上端线,单击Apply;
8)将Definition→ToleranceType选项卡中的选项改为Value,表示人工设置接触偏差值;
9)在Tolerance Value栏中输入偏差为0.5mm;
10)其余默认,单击工具栏中的按钮。
图21 网格合并设置
Step3:单击Mesh命令,将显示如图22所示网格,网格两个边上的节点已经被合并。
图22 网格
本文通过对一个不连续几何的不同类型的接触设置,实现了网格节点的合并功能,网格的移动及网格节点的连接。
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