ANSYS自適應網格劃分

/AＮSYS自適應網格劃分（1）何為網格自適應劃分?

AＮSＹS程序提供了近似的技術自動估計特定分析類型中因為網格劃分帶來的誤差.（誤差估計在ANSYSBaｓicＡnaｌysisPｒocedureｓＧｕide第五章中討論。）通過這種誤差估計，程序可以確定網格是否足夠細。如果不夠的話,程序將自動細化網格以減少誤差。這一自動估計網格劃分誤差并細化網格的過程就叫做自適應網格劃分，然后通過一系列的求解過程使得誤差低于用戶指定的數(shù)值（或直到用戶指定的最大求解次數(shù)）.自適應網格劃分的先決條件

ANＳYS軟件中包含一個預先寫好的宏，ＡＤAPT.MAC，完成自適應網格劃分的功能。用戶的模型在使用這個宏之前必須滿足一些特定的條件.（在一些情況下,不滿足要求的模型也可以用修正的過程完成自適應網格劃分,下面還要討論。)這些要求包括：

標準的ADＡＰT過程只適用于單次求解的線性靜力結構分析和線性穩(wěn)態(tài)熱分析。?

模型最好應該使用一種材料類型,因為誤差計算是根據(jù)平均結點應力進行的,在不同材料過渡位置往往不能進行計算。而且單元的能量誤差是受材料彈性模量影響的。因此，在兩個相鄰單元應力連續(xù)的情況下，其能量誤差也可能由于材料特性不同而不一樣。在模型中同樣應該避免殼厚突變，這也可能造成在應力平均是發(fā)生問題.

模型必須使用支持誤差計算的單元類型.

模型必須是可以劃分網格的：即模型中不能有引起網格劃分出錯的部分。自適應網格劃分可用單元2-DStｒuｃtｕraｌSｏlids

ＰＬANＥ2

2-D６-ＮodｅTrｉanｇularSolｉd

PLＡＮE2５AxｉsymmetrｉｃHａrmonｉcSoｌid

ＰＬANE422-D４-NodeIsoｐａｒametｒiｃＳoliｄ?ＰＬＡNＥ8２2-D８-NodeSoliｄ

PＬＡNE８3AxiｓymｍetrｉｃHarｍoｎic８—NodeSｏｌiｄ3-DＳtrｕctｕrａlSoliｄs?SOＬIＤ45３－Ｄ8—NoｄｅIsopａramｅtｒicSolid?ＳOLＩＤ６43—ＤAniｓotｒopiｃＳoｌｉｄ

SOＬID733－D８—ＮodeSoｌidwｉthRotationalＤOF?SOLＩD9２３—D1０－NodeTetｒahedralSolid

SOＬIＤ953-D20-NoｄｅＩsｏparａmｅtricＳｏlｉd３-ＤSｔｒucｔuralSｈｅlls?SHELL4３PlａsticquadrilaｔｅrａｌShell

ＳHELL63ElastｉcQｕａｄrilaｔeｒalＳhell

SHELL938-NodeIsoｐarametrｉｃShell2－ＤThermalSolｉds?PLANＥ3５２-D6-NodeTrｉangulａｒＳｏlid?PLANE７5ＡxｉｓymmetriｃHarmonicＳｏlid

PLＡNE552—D4—ＮodeIsoｐaｒametricSｏlid?PLANＥ７72-D8-NodeSoｌiｄ

ＰLANE７８AxｉsyｍmｅtricHaｒmoｎiｃ8—NｏdeSｏlｉｄ３-DTｈｅrmalSolidｓ

SOLID70３—Ｄ8-NｏdeIsｏparａmeｔricSｏliｄ?ＳOLID８７3—Ｄ10—NodeTeｔｒahedralSolid?SOLＩＤ９03-D２0－NodｅIsｏparａmetｒicSｏlid３—DTheｒｍalShelｌｓ

SHELL57ＰｌasｔiｃQuaｄｒilatｅralShellANSYS自適應網格劃分（2)如何使用自適應網格劃分：基本過程

進行自適應網格劃分的基本過程包括如下步驟：

1。

象其他線性靜力分析或穩(wěn)態(tài)熱分析一樣,先進入前處理器（/PRＥP7或MainMｅnu>Preproｃesｓｏr）。然后指定單元類型,實參和材料特性，要滿足上面提到的條件。?2。用實體建模過程建立模型,用可以劃分網格的面或體建模。用戶不需指定單元大小也不用劃分網格，ADＡＰＴ宏會自動劃分網格。（如果要同時劃分面和體網格，生成ADAＰTMＳH．ＭＡC用戶子程序—見后。)?3.在PＲEP7中或在SOLＵＴION（／SOLU或MaｉnMｅnｕ>Solutｉoｎ)中指定分析類型,分析選項，載荷和載荷步選項.在一個載荷步中僅施加實體模型荷載和慣性荷載（加速度，角加速度和角速度）.（通過ADAPTBC．MAＣ用戶子程序

可以施加有限單元載荷，固連和約束方程.通過ＡＤAPＴSOL.MＡC用戶子程序

可以加入多個載荷步。這些子程序在后面還要討論。）

4．如果在PREP7中，退出前處理器[FINＩＳＨ］。（可以在SOLUTIＯN或在初始狀態(tài)下激活ＡDAPＴ宏)。

５。用下列方法激活自適應求解.?

Cｏmmａnd:AＤAPT

GUI:MaｉnＭenu＞Ｓoｌｕtion〉ＡｄａptiｖeMesh

注意,可以在熱或結構分析中使用AＤAPT宏，但不能在一次自適應分析中同時進行這兩種不同類型的計算.在自適應網格劃分的迭代過程中，單元的大小將作調整（在FACＭＮ和ＦＡCMX指定的范圍內）以減小或增加單元能量誤差，直到誤差滿足指定的數(shù)值（或指定的最大求解次數(shù))為止。

６．當自適應網格計算收斂時,程序自動將單元形狀檢查打開［SHPＰ,ON］。然后返回SOLUTION或初始狀態(tài)，這取決于激活AＤＡPＴ的狀態(tài)。接下來可以進

入PＯＳT1用標準操作進行后處理。

修改基本過程選擇自適應性

如果用戶清楚某個部分網格劃分的誤差相對影響較小時(如應力水平較低且變化較小)，可以將這些區(qū)域從自適應網格劃分中排除以加快分析速度。同樣,用戶也許想將接近應力奇異點的部分(如集中載荷)排除掉。選擇邏輯操作可以解決這類問題。

圖片1選擇自適應能改進有應力集中的模型如果用戶選擇了一個關鍵點集,ADAPＴ宏仍將包含進所有的關鍵點（在選擇的和未選擇的關鍵點都作網格改動），除非將ADAPT命令(MaiｎＭｅｎｕ>Solutｉon〉AｄaptiｖeＭesｈ)中KYKＰS設為１。?如果用戶選擇了一個面或體集，ＡDAPＴ宏將只在選擇的區(qū)域調整網格大小.此時必須在激活ADAＰT宏之前在ＰREP7中對整個模型進行網格劃分。ANSＹS自適應網格劃分（３)-用戶子程序用用戶子程序定制ＡDAPＴ宏?標準的AＤAＰT宏并不能滿足特定的分析需要。例如，用戶可能想同時對面和體進行網格劃分，這在標準宏當中是不可以的。對于這種或其他一些類似情況，可以對ADAPT宏進行修改使之適用于特定的分析。AＮSYＳ程序用宏這種方式完成自適應網格劃分，本身就使得用戶可以對其進行相應的修改以適應不同的要求。方便的是，用戶不用總是通過修改ＡDAPＴ代碼的方式來定制宏。宏的三個部分可以用用戶子程序的方法來修改,這個方法將ＡDAPＴ宏和用戶文件分開，用戶可以生成子程序由AＤAPT宏來調用.這三個部分是：網格劃分命令序列，邊界條件命令序列和求解命令序列。相應的用戶子程序名為ADAPTＭSＨ.ＭAC,ADAPTBC。MＡＣ和ADAPTＳOL.MAC。下面看一下這三個子程序的功能：生成用戶網格劃分子程序（ADＡPTMSH．MAC)?缺省情況下,如果模型中包含一個或多個體時，ＡDＡPT宏將只對體劃分網格而不對面進行劃分。如果當前選擇集中沒有體,宏才對面進行劃分.如果要同時對面和體進行劃分的話，就要生成用戶子程序ADAPTMSH。MＡC來提供相應的操作。在重新劃分網格之前要清楚所有這些實體中劃分過網格的實體。子程序大致如下：?C＊＊*ＳubroutinｅADATＭSH.MAＣ—Yourｎaｍe－ＪｏbＮａme-DaｔaCrｅａｔeｄ

TYPE，1

!指定劃分網格的單元類型屬性?ACLＥＡR，3,5，2

！清除本程序中要重新劃分網格的面和體的網格?ＶCLEAＲ,ＡLL?ＡMESH，3,5，２

！對面3和5劃分網格(ADAPT不對其他面劃分網格）?TYPE,2

!改變單元類型，劃分體?VMESＨ,ALL

!對所有體劃分網格?請查閱TYPE，ACLEAR，VCLEAR，AMESH和VMESH命令得到更詳細的解釋。?

我們建議將C**＊行包含在文件中以區(qū)別不同的宏.這一行將在任務的輸出中出現(xiàn)，就可以確認ADAPT宏正確地調用了用戶子程序。生成用戶邊界條件子程序(AＤAPTＢC.MＡC)?AＤAPＴ宏在每次求解循環(huán)時都要清除并重新劃分網格,因此模型的結點和單元也要不斷的改變。這就使得所有的有限單元載荷，自由度固連，約束方程等施加在結點和單元的邊界條件都不能使用。如果要包含這些有限單元約束時，就要使用用戶子程序，ADＡPTBC.MAC。在這個子程序中,可以選擇結點然后定義有限單元載荷，自由度固連和約束方程。下面是一個AＤAPＴBC。ＭAC的例子：?C＊**ＳubｒｏutineＡDAPTBＣ．ＭAＣ-Yｏｕｒｎaｍe—HｏbNaｍe－Dａt(yī)aＣＲｅated

NSEＬ，S，LOＣ,X，0

！選擇X坐標為0的結點?D，ALＬ，ＵX，０

！令選擇的所有結點ＵX為0?ＮSEL，Ｓ，LOC，Y,0

！選擇Y坐標為0的結點

D,ＡLＬ,UX,0

!令選擇的所有結點UＹ為0?NSEL，ＡLL

!選擇所有結點生成用戶求解子程序（ADAPTSOL.MAC）

AＤAPT宏中的求解命令序列很簡單:?/ＳＯＬU?SＯLＶＥ

FIＮISH?這個缺省的命令序列只能求解單個載荷步.用戶可以將其他的命令序列加入用戶子程序ADAＰTSＯＬ．MAC中。關于用戶子程序的一些其他說明

用戶可以象生成其他文件一樣生成這些子程序。就是說可以用APＤL語言的＊CREATＥ命令（UｔiliｔyＭｅnu〉Maｃro>CrｅateMaｃro)和APDL的＊ＥＮＤ命令，也可以用外部的文件編輯器。當AＤAPT宏調用這些子程序時，軟件先搜索ＡNSYS根目錄,再搜索用戶根目錄,最后是當前目錄。因此，要確保其他目錄中不包括與所用文件同名的文件.解釋行（C＊**）會在輸出文件中出現(xiàn)，可以通過它來檢查是否使用了正確的文件。另外,通過在運行ADAＰＴ宏之前用/PSEＡRCH，ＯFF（UtiliｔｙＭenu〉Mａｃro＞ＭａｃrｏSeaｒchPａt(yī)h）指定軟件只搜索ANSＹS根目錄和用戶當前目錄可以從某種程度上減少文件混用的可能.不管這些子程序在什么位置,它們都能被找到，除非將ADＡPＴ命令的KYMＡC選項設為１。定制AＤAPT宏(UADAPＴ。MAC)?有些情況下用戶需要修改ＡDAＰT宏但不能通過單獨的用戶子程序的方式,那么就需要直接修改ADAPＴ宏的主體。但是,因為某些原因，我們不推薦直接對ADAPＴ宏進行修改。(例如，別的用戶和你同時使用一個軟件,在調用AＤAPＴ宏時會發(fā)現(xiàn)宏被修改了！)因此,在AＮSYS安裝中支持一個宏的拷貝文件UＡDAPT．MＡC,便于用戶修改。

如果對UAＤAＰT.ＭAC文件進行了修改，我們建議對修改后的文件取一個新的文件名.然后在調用時輸入這個文件名。要知道的是，如果新文件名是一個“ｕnknowｎｃoｍmaｎd”,ANSYS將搜索上級目錄，然后是登錄的目錄，最后是工作目錄,直到找到這個宏為止。如果修改的宏只能為一個用戶使用，那么存儲的位置應在用戶登錄目錄的層次之下（不能等于或高于這個目錄層次）。這樣，存儲的低層次的文件可以通過*ＵSＥ命令（ＵｔｉlｉtyＭｅｎu>mａcrｏ＞ExeｃuteＤａt(yī)aBlock）來調用。ANSYS自適應網格劃分（４）－注意點下面的建議可能有助于自適應網格劃分的使用:

不需指定初始網格大小，但指定大小可能有利于自適應收斂。如果用戶指定了關鍵點網格大小，AＤAPT宏在第一次循環(huán)時使用這個值,然后在隨后的循環(huán)中進行調整。用下列命令指定單元大小:?Ｃommaｎd:ＫESIＺE?ＧUI:ＭaiｎMeｎｕ>Ｐｒeprocesｓoｒ〉-Meshｉnｇ—SｉzeCntrls＞－Keｙpoｉｎts—ＡllKＰｓ

MainMenu>Pｒeprｏｃessor〉-Mｅsｈing—SｉzeCnｔｒls〉－Keypoinｔs-ＰｉckeｄＫPs?如果定義了線分段數(shù)或大小比例,ADAPT宏將在每次循環(huán)中都使用這個數(shù)值而不作改變。如果沒有定義任何形式的網格份數(shù),在初始網格劃分時將使用缺省的網格大?。蹍⒁奡MＲTSIZE和ＤEＳIＺE命令］。用下列方法指定線分段數(shù)或大小比例:

Ｃomｍａｎｄ：LＥSＩＺＥ

GUI:ＭaｉnＭｅnu〉Prｅproｃessor〉—Ｍｅshing-ＳizeCnｔrlｓ>—Lｉneｓ-ＡllLines?

MａinＭｅｎu>Prepｒｏｃｅssor>-Ｍeshing—SｉzeCｎtｒls〉-Lｉｎｅs—PickeｄLｉnes

映射網格劃分適用于2-D實體和3—D殼單元.但面的映射劃分效果不明顯。

映射網格劃分適用于３—D實體.對體進行映射劃分比自由劃分效果要好的多.

總體上說，在自適應網格中有中間結點的單元比線性單元要好。?

不要用集中載荷或尖角等引起奇異性的結構，因為此時AＤＡPT在這些奇異點處能量值將不收斂。如果模型中有集中載荷時,將其用施加在一個小面上的壓力等效.（或通過選擇將奇異部分排除在自適應網格劃分之外。)

在許多情況下，用一系列相對小的區(qū)域替代少數(shù)幾個大的區(qū)域將得到更好的網格劃分.?

如果最大響應位置已知或事先可以推測,就在附近放置一個關鍵點。

如果是在交互方式下運行AＤＡPT,而ANＳYS在沒有提示出錯信息時突然退出，可以在Ｊoｂｍame。ADPT文件中查看自適應網格劃分部分以確定出錯原因.

同樣,在批處理方式下運行ADAPT時，可以看Jobname．AＤPT確定出錯原因。?

如果模型中有些區(qū)域有過度的扭曲時，在網格劃分中就會出錯.在這種情況下,用KESIＺE命令(ＭainＭeｎu>Preprｏcessｏｒ〉—Meshｉｎｇ—SiｚeCntｒｌs〉—Ｋｅyｐｏintｓ-ＰｉcｋｅdKＰs)中ＳIZＥ域指定扭曲區(qū)域附近關鍵點的最大單元長度.同時,ADAPＴ命令中的FACMX將設為1,阻止過度扭曲部分單元大小增加。?

應當存儲結果文件（Jobname.RＳＴ或Joｂnａｍe。RＴH）。在ADAPT運行過程中程序如果發(fā)生中斷，結果文件中將保存ＡDAPT過程已完成求解的內容。?

在自適應網格運行之前應輸入SAＶＥ命令（ＵtilityMenu>ａsJobnaｍe。ｄb）.在程序出錯中斷時，可以用Jobnaｍe。db重新啟動計算。?

ANＳYS自適應網格劃分（5）－實例問題描述

求解如下圖結構，在承受熱載荷時Ｅ點的溫度。幾何尺寸和材料特性等參數(shù)見下圖所示。?

/PＲEＰ7?

SMRT,OFF?

／TITLE,TWODIMＥＮSIONＡLHEATTＲANＳＦERＷI