1 引言

　　ANSYS中有兩種建立有限元模型的方法：實體建模和直接生成。使用實體建模，首先生成能描述模型的幾何形狀的幾何模型，然后由ANSYS程序按照指定的單元大小和形狀對幾何體進行網格劃分產生節點和單元。對于直接生成法，需要手工定義每個節點的位置和單元的連接關系。

　　一般來說對于規模較小的問題才適于采用直接生成法，常見的問題都需要先通過實體建模生成幾何模型，然后再對其劃分網格生成有限元模型。隨著計算機性能的提高，分析模型的復雜性和規模都越來越大，而直接生成法也因其自身的局限性逐漸的被淘汰，所以正確的理解劃分網格的目的和掌握劃分網格的方法不論是對ANSYS的學習還是對二次開發都有重要的作用，尤其是當模型復雜度大，對模型的某些部分網格需要特殊處理時，這種對劃分網格深度的理解作用更加明顯。

　　2 常用高級網格劃分方法

　　隨著ANSYS功能的越來越強大和計算機性能的飛速提高，有限元分析向著大型化、復雜化的方向發展，而劃分網格的觀念也需要逐漸從二維模型向三維模型上上轉變。這里主要描述三種常見的高級劃分網格的方法，正確的理解和掌握這些劃分網格的思想對于二次開發者來說非常的重要。

　　1)延伸網格劃分

　　延伸網格劃分是指將一個二維網格延伸生成一個三維網格;三維網格生成后去掉二維網格，延伸網格劃分的步驟大體包括：先生成橫截面、指定網格密度并對面進行網格劃分、拖拉面網格生成體網格、指定單元屬性、拖拉、完成體網格劃分、釋放已選的平面單元。

　　這里通過一個延伸網格劃分的簡單例子來加深對這種網格劃分的理解。

　　圖1 延伸網格劃分舉例

　　建立如圖1所示的三維模型并劃分網格，我們可以先建立z方向的端面，然后劃分網格，通過拖拉的方法在z方向按照圖中所示尺寸要求的三維模型，只需一部操作便能夠完成從二維有限元模型到三維有限元模型的轉化。

　　2)自由網格與映射網格劃分

　　映射網格劃分和自由網格劃分是ANSYS里最常用的兩種網格劃分方法。

　　自由網格是面和體網格劃分時的缺省設置，生成自由網格比較容易主要步驟：

　　a、導出 MeshTool 工具, 劃分方式設為自由劃分;

　　b、推薦使用智能網格劃分 進行自由網格劃分, 激活它并指定一個尺寸級別. 存儲數據庫。

　　c、按 Mesh 按鈕開始劃分網格，按拾取器中 [Pick All] 選擇所有實體 (推薦)。或使用命令 VMESH,ALL 或 AMESH,ALL。

　　映射網格劃分由于面和體必須滿足一定的要求,生成映射網格不如生成自由網格容易 但能夠生成更規則的有限元模型。映射網格劃分時實體模型必須滿足以下條件：

　　a、面必須包含 3 或 4 條線 (三角形或四邊形);

　　b、體必須包含4, 5, 或 6 個面 (四面體, 三棱柱, 或六面體);

　　c、對邊的單元分割必須匹配;

　　d、對三角形面或四面體, 單元分割數必須為偶數。

　　圖2 自由網格與映射網格

　　3)層狀網格劃分

　　層狀網格劃分主要應用于2D分析生成線性過渡的自由網格，這種方法廣泛應用于有以下特點的模型：平行于邊線方向的單元尺寸相當、垂直于邊線方向的單元尺寸和數目急劇變化、當分析要求邊界單元高精度。效果圖如圖3。

　　圖3層狀網格效果圖

　　3 網格劃分誤差估計

　　ANSYS通用后處理包含網格離散誤差估計。誤差估計是依據沿單元內邊界的應力或熱流的不連續性，是平均與未平均節點應力間的差值。誤差估計主要有以下幾個方法：

　　& #8226;能量百分比誤差 sepc

　　& #8226;單元應力偏差 sdsg

　　& #8226;單元能量偏差 serr

　　& #8226;應力上、下限 smnb smxb

　　能量百分比誤差是對所選擇的單元的位移、應力、溫度或熱流密度的粗略估計。 它可以用于比較承受相似載荷的相似結構的相似模型。這個值的通常應該在10%以下。 如果不選擇其他單元，而只選擇在節點上施加點載荷或應力集中處的單元，誤差值有時會達到50%或以上。

　　某一個單元的應力偏差是此單元上全部節點的六個應力分量值與此節點的平均應力值之差的最大值。

　　每個單元的另一種誤差值是能量誤差。它與單元上節點應力差值有關的, 用于計算選擇的單元的能量百分比誤差。

　　應力上下限并不是估計實際的最高或最小應力。它定義了一個確信范圍。 如果沒有其他的確鑿的驗證，就不能認為實際的最大應力低于 SMXB。顯示或列出的應力上下限包括:

　　& #8226;估計的上限 – SMXB;

　　& #8226;估計的下限 – SMNB。

　　4 本篇總結

　　本篇主要講述了網格劃分的幾種常見高級方法和ANSYS的網格劃分誤差估計方法，只簡單描述，要了解更加詳細的信息可以通過ANSYS的help-Modeling and Meshing Guide部分查閱。