Ansys Workbench Meshing中的局部网格控制详讲

Meshing中的局部网格控制

之前介绍了Ansys Workbench Meshing中的总体网格控制方法。总体控制方法作用于整个模型，但在实际操作中，我们会对模型中不同部件划分不同尺寸的网格，以满足分析需要，这就需要用到局部网格控制功能。

要插入局部网格控制，有两种方法，在左侧模型树中选中Mesh：

>从上方工具栏中选择相应的工具;

>单击右键→Insert→选择相应的工具。

注意，新添加的局部网格控制设置将覆盖之前的设置，例如，将a、b、c三个面的网格尺寸设置为1mm，然后又定义一个局部尺寸控制，将b面的尺寸设置2mm，此时，网格划分将按照a、c面1mm、b面2mm进行划分。

Method

默认的方法为Automatic，该方法默认为对3D模型首先尝试采用Sweep方法，对2D模型采用四边形单元，如果模型不满足要求，再使用四面体或者三角形单元进行划分。

Scope

指定网格划分方法对应的几何范围，ScopingMethod中可选择Geometry或NamedSelection。

Definition

Suppressed：是否抑制该方法，选择“Yes”表示该方法被抑制。

Method：指定网格划分方法。对于实体模型，有Automatic、Tetrahedrons、Hexdominant、Sweep、Multizone五种可选方法。对于壳体模型，有QuadrilateralDominant 、Triangles、MultiZoneQuad/Tri 三种可选方法。

Element MidsideNodes：指定是否采用中间节点划分网格。包括三个选项：UseGlobal Setting、Dropped、 Kept。

>Use Global Setting—按照总体网格控制中关于中间节点的设置进行网格划分。

>Dropped—不采用中间节点进行网格划分。

>Kept—保留中间节点进行网格划分。

对于多个体，可以采用混合阶次的网格划分，如果相邻的两个体一个带中间节点(高阶)、一个不带中间节点(低阶)进行网格划分，此时会在连接面靠近不带中间节点的体一侧形成一层过渡网格，该网格靠近高阶网格的连接面上的边带有中间节点，而单元的其他边上不带中间节点。

实体模型Method

1) Automatic：默认选项。如果选择该方法，软件将自动尝试使用Sweep方法去划分网格，如果不能进行Sweep划分，则采用四面体单元进行划分。在模型树中选中Mesh→右键选择Show→SweepableBodies，可以查看哪些体可以被Sweep划分。

2) Tetrahedrons：所有体采用四面体单元划分网格。选择该选项后，下方将显示算法设置(Algorithm)，可以选择两种四面体网格的创建方式：Patch Conforming和Patch Independent。

3) Hex dominant：以六面体单元为主的网格划分。

4) Sweep：通过扫掠方式生成网格。

Scr/Trg Selection：指定扫掠的源面和目标面，有以下几种方式：
> Automatic—系统自动指定;
> Manual Source—指定源面;
> Manual Source and Target—指定源面和目标面;
> AutomaticThin—先在一侧生成面网格，然后向目标面扫掠，使用该方法时源面和目标面不需要严格的几何拓扑对应。对于一些薄板模型很实用。
> Manual Thin—与AutomaticThin功能一样，可以手动指定源面。
Source：选择源面
Target：选择目标面
Free Face Mesh Type：扫掠所用的网格类型，有All Tri、All Qurd、Tri\Qurd，分别对应生成棱柱体、六面体、棱柱体与六面体混合单元。
Type：扫掠路径上尺寸控制方法，有Number of Divisions和 Element Size两种方法。
Sweep Num Divs\Sweep Element Size：根据Type选项，指定扫掠路径上的尺寸。
Sweep Bias Type：指定扫掠路径上控制节点的分布，可以通过该选项来控制路径上单元的尺寸分布和稀疏程度。

5) Multizone

指定该方法后，软件自动对几何体进行分解，生成能够进行Sweep划分的区域和其他区域，系统自动尝试采用纯六面体或棱柱体单元对可以Sweep的区域进行网格划分，不能进行Sweep划分的区域进行自由网格划分。
使用该方法可以省去很多在DM中进行几何切分的工作。

Maped Mesh Type：指定可进行扫掠划分的区域的单元类型。允许的单元为六面体和棱柱体。
Surface Mesh Method：源面网格的划分方法。有Program Controlled、Uniform、Pave三个选项。
    >Uniform—递归循环分割方法创建高度均匀的网格，对于没有较大曲率的面，该方法划分的网格有较好的正交性。
>Pave—使用铺装方法创建网格，对于曲率大、纵横比高的面能够创建较好的网格。
Free Mesh Type：指定用于填充不能进行扫掠划分的区域的单元类型。
    Not Allowed—只能进行扫掠划分;
    Tetra—四面体单元填充;
    Tetra/Pyramid—四面体或金字塔单元填充;
    Hexa Dominant—六面体单元为主的填充;
    Hexa Core—采用HexaCore网格填充，大部分采用按照笛卡尔阵列排列的六面体单元进行填充，与四面体或棱柱体相连接的部分采用金字塔单元进行过渡。

Tetra

Tetra/Pyramid

Hexa Dominant

Hexa Core

Sizing

网格的尺寸控制可以从以下几方面着手：
>选定几何(体、面、边)的单元尺寸;
>沿一个边的单元分布;
>指定的 “sphere of influence”中包含的体、面、边的网格尺寸;
>指定的“Body of influence”中包含的区域的网格尺寸;

建立尺寸控制的步骤如下：
Step1：选择几何(体、面、线等);

Step2：在模型树中选择“Mesh”，从工具栏中选择“Sizing”或者单击右键→Insert→Sizing;

Step3: 在Detailsof “Sizing”中的“Type”中选择相应的尺寸控制方法，“Type”中有 ElementSize、Sphereof Influence、Body of Influence、 Numberof Divisions等选项，具体选项取决于Step1中选择的几何。

ElementSize

指定所选几何的所有单元尺寸。

Behavior：指定尺寸控制是否的强制性。

有“Hard”和“Soft”两个选项。“Hard”选项表示网格划分时该设置固定不变;“Soft”选项表示该设置可能会受到其他网格控制的影响，网格划分时可能会有变化。

Growth Rate：其功能与总体网格控制中相同。需要注意的是，局部网格控制中的“Growth Rate”值必须小于或等于总体网格控制中的值。

Curvature Normal Angle：其功能与总体网格控制相同，可以在局部网格控制中重新指定，覆盖总体网格控制设置。

Local Min Size：指定网格最小尺寸，与总体网格控制中最小尺寸控制相同。当Behavior设置为“Hard”时，该选项不可用。注意，该选项值必须小于Element Size中的设定值。

Sphereof Influence

在指定区域建立一个影响球，球体包含的区域内设置局部网格尺寸。该选项为“Hard”选项，在设定区域内的尺寸均需满足该设置。

SphereCenter：首先在想要插入该尺寸控制的位置建立一个局部坐标系，然后该选项选择新建的局部坐标系，其坐标原点作为球心。如果在Scope中选择几何为点，则不需要建立局部坐标系。

Sphere Radius：指定影响球半径。

ElementSize：指定单元尺寸。

LocalMin Size：指定单元最小尺寸。

Bodyof Influence

类似于SphereofInfluence的功能，用一个“控制体”代替影响球作为影响区域控制边界。这个“控制体”是一个几何体，但它不作为模型的一部分，仅仅作为网格控制的辅助工具。
尽管Behavior选项在该方法中不显示，但是该方法实际上“Soft”方法，即单元尺寸可能会受到其他网格控制设置的影响而发生变化，这一点与Sphereof Influence不同，Sphereof Influence为“Hard”方法。

Contact Sizing

可以通过ContactSizing设置接触面网格尺寸，与Sizing的插入方法相同，可以在模型树中选中Mesh，然后通过MeshControl工具或者通过鼠标右键插入ContactSizing。其详细栏显示如下：

ContactRegion：选择要设置网格控制的接触对，通过下拉菜单可以看到所有已存在的接触对。

Type：尺寸控制的方式有两种，ElementSize和Relevance。

Refinement

通过Refinement可以进行局部网格细化。其详细栏显示如下：

ScopingMethod：选择几何的方法，有Geometry和NamedSelection两种方法。可以选择的几何包含：点、线、面。

Refinement：数值范围为1-3。

Face Meshing

对面进行映射网格划分。

Match Control

两个具有相同几何形状和拓扑结构的面进行网格匹配，须注意的是，在几何选择时，只能选择单个面，如果要选择多个面的匹配。有两种匹配方式可选：Arbitrary和Cyclic。

PinchControl

该选项可以移除一些不需要的、小的特征，以便生成更好的网格。

Inflation Control

与总体网格控制中的Inflation功能一样，局部网格控制中定义了Inflation后，将覆盖总体网格控制中的设置。

作者：侠客烟雨

精选：王华军

编辑：刘义美

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