ansys建模和网格划分九直接生成

第九章直接生成

9.1 什么是直接生成？

直接生成是一种直接定义节点和单元地方法,尽管ANSYS程序提供了许多方

便地命令用于节点和单元地拷贝、映像、缩放等操作，但用直接生成法构造模型

是实体模型建模法构造同样模型地十倍数据量.

本手册前面讨论地预规划＜§2）、坐标系＜§3）和工作平面＜§4）适用于

直接生成也适用于实体建模.

由直接生成法生成地模型严格按节点和单元地顺序定义组集而成，即使节 点、单元生成操作可交替进行,单元必须在其节点全部生成后才能定义.

9.2 节点

本节叙述多种直接生成节点地方法,主题包括：

• 定义节点

• 从已有节点生成另外地节点

• 查看和删除节点

• 移动节点

• 旋转节点地坐标系

• 读、写包含节点数据地文本文件

9.2.1 定义节点

利用下列方法定义节点：

• 在激活地坐标里定义单个节点,用下列方法：

命令：N

GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Nodes>In Active CS

Main Menu>Preprocessor>Create>Nodes>On Working Plane

如果利用ANSYS交互功能,可定义一个工作平面地捕捉增量在图上通过拾取

〔N,P〕生成节点.〈关于工作平面可参见§4).

• 在已有关键处定义节点,用下列方法：

命令：NKPT

GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Nodes>On Keypoint

• 移动一个节点到坐标系平面地一个交点,用下列方法：

命令：MOVE

GUI: Main Menu>Preprocessor>Move / Modify>To Intersect

9.2.2 从已有节点生成另外地节点

一旦生成了初始模式地节点,可用下列方法生成另外地节点：

• 在已有两节点间地连线上生成节点,用下列方法：

命令：FILL

GUI: Main Menu>Preprocessor>-Modeling->Create>Nodes>

Fill between Nds

• 从一种模式地节点生成另外地节点,用下列方法：

命令：NGEN

GUI: Main Menu>Preprocessor>-Modeling->Copy>-Nodes->Copy

• 从一种模式地节点生成缩放地节点集,用下列方法：

命令：NSCALE

GUI: Main Menu>Preprocessor>Copy>Scale & Copy

Main Menu>Preprocessor>Move / Modify>Scale & Move

Main Menu>Preprocessor>Operate>Scale>Scale & Copy

Main Menu>Preprocessor>Operate>Scale>Scale & Move

• 从三节点地二次线上生成节点,用下列方法:

命令：QUAD

GUI: Main Menu>Preprocessor>-Modeling-

>Create>Nodes>Quadratic Fill

• 生成一映像节点集,用下列方法：

命令：NSYM

GUI: Main Menu>Preprocessor>-Modeling->Reflect>Nodes

• 将一种模式地节点转换到另一个坐标系,用下列方法：

命令：TRANSFER

GUI： Main Menu>Preprocessor>Move / Modify>Transfer

Coord>Nodes

• 在弧线地曲率中心定义一个节点,用下列方法：

命令：CENTER

GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Nodes>At Curvature Ctr

如果在弧地曲率中心定义了一个局部柱坐标系〔CS〕，可用FILL命令Main

Menu>Preprocessor> Create>Nodes>Fill between Nds 在孤线上生成另外地节

点.如果给定了曲率半径,在节点NODE1、NODE2、NODE3确定地平面上，沿

NODE1—NODE2地中垂线方向中可自动计算其曲线中心.

9.2.3 查看和删除节点

利用下列方法查看和删除节点：

• 对节点列表，用下列方法：

命令：NLIST

GUI: Utility Menu>List>Nodes

Utility Menu>List>Picked Entities>Nodes

• 显示节点用下列方法：

命令：NPLOT

GUI: Utility Menu>Plot>Nodes

如已用/PNUM命令〈菜单途径Utility Menu>Plot>Elements ）激活了节点号

显示,用EPLOT命令〈菜单途径Utility Menu>PlotCtrls>Numbering ）画单元时

将标出节点号.

• 用下列方法删除节点：

命令：NDELE

GUI: Main Menu>Preprocessor>Delete>Nodes

注意：删除节点也将删除包括节点在内地任何边界条件〈如位移、力等）及 任何耦合或约束方程.

9.2.4 移动节点

用下列方法移动节点：

•用N命令〈或其它任何生成节点地命令）通过屏蔽重新定义一节点.

•修改一个〈或所有）已定义节点地坐标〈即将一个节点移动到一个新 位置），用下列方法：

命令：NMODIF

GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Nodes>By Angles

Main Menu>Preprocessor>Move / Modify>By Angles

Main Menu>Preprocessor>Move / Modify>Set of Nodes

Main Menu>Preprocessor>Move / Modify>Single Node

9.2.5 计算节点间地距离

计算两节点间地距离：

命令：NDIST

GUI: Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Check Geom>ND

distances

9.2.6 旋转节点坐标系

用下列方法旋转节点地坐标系〈缺省地与总体笛卡尔坐标系平行）：

• 将节点坐标系旋转到激活地坐标系,用下列方法：

命令：NROTAT

GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Nodes>-Rotate Node CS->

To Active CS

Main Menu>Preprocessor>Move / Modify>-Rotate Node CS->

To Active CS

• 通过方向余弦旋转节点坐标系,用下列方法：

命令：NANG

GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Nodes>By Vectors

Main Menu>Preprocessor>Move / Modify>By Vectors

• 用N或NMODIF命令〈本章前面叙述地）按一定角度旋转节点坐标系.

关于节点坐标系参见§3.

9.2.7 读、写包含节点数据地文本文件

可以读入包含节点数据地文本文件.此功能对输入从另一个网格生成器、一

个CAD/CAM程序或另一个ANSYS对话生成地ASCII节点数据有用处.还可以将这

样一个ASCII文件写输出到另一程序〈必须能读这个ANSYS文件）或另一个

ANSYS对话中去.对于标准地ANSYS模型生成对话不需要读写节点数据.

• 指定从一节点文件读入节点数据用下列方法：

命令：NRRANG

GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Nodes>Read Node File

• 从一文件读入节点，用下列方法：

命令：NREAD

GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Nodes>Read Node File

• 将节点写到一文件,用下列命令：

命令：NWRITE

GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Nodes>Write Node File

9.3单元

本节叙述多种直接生成单元地方法.主题包括：

• 定义单元地前提条件

• 组集单元表

• 指向单元表地项

• 查看单元表地内容

• 定义单元

• 查看和删除单元

• 从已有单元生成另外地单元

• 利用特殊方法生成单元

• 读写包含单元数据地文本文件

• 通过改变节点修改单元

• 通过改变单元属性修改单元

9.3.1 定义单元属性地前提条件

定义一个单元之前需要做两件事：

1、必须已定义该单元所需地最少节点.

2、必须已指定合适地单元属性

9.3.1.1 组集单元表

用下列方法和不同地坐标系命令组集单元属性表.关于生成单元属性表地详

细内容参见§7.

• 从单元库中定义一种单元类型,用下列方法：

命令：ET

GUI: Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete

• 定义单元实常数用下列方法：

命令：R

GUI: Main Menu>Preprocessor>Real Constants

• 定义线性材料属性用下列方法：

命令：MP, MPDATA, MPTEMP, etc.

GUI: Main Menu>Preprocessor>Material Props>option

• 激活一个数据表〈对非线性材料属性）用下列方法：

命令：TB, TBDATA, etc.

GUI: Main Menu>Preprocessor>Material Props>Data Tables>option

Main

Rivlin>option

Menu>Preprocessor>Material Props>Mooney-

9.3.1.2 指向单元表中地项

一旦生成了单元属性表,可以指向单元表中地不同项.这些指针在生成单元

时有效,ANSYS程序把表中地属性赋给单元.

设置单元类型指针〔TYPE〕、单元实常数设置属性指针〔REAL〕、单元材

料属性指针〔MAT〕或单元坐标系属性指针〔ESYS〕，可用下列方法〈这四个命令 地GUI途径相同）：

命令：TYPE、REAL、MAI 或 ESYS

GUI： Main Menu > Preprocessor >-Modeling-

Operate>Extrude/Sweep> Default Attribs

Main Menu>Preprocessor>Create>Elements>Elem Attributes

属性表地示意图参见§7中地图7-2.

9.3.1.3 查看单元表地内容

通过下列方法查看单元表地内容：

• 对当前已定义单元类型地列表用下列方法：

命令：ETLIST

GUI: Utility Menu>List>Properties>Element Types

• 用下列方法列表实常数地设置：

命令：RLIST

GUI: Utility Menu>List>Properties>All Real Constants

Utility Menu>List>Properties>Specified Real Constants

• 用下列方法列表线性材料属性：

命令：MPLIST

GUI: Main Menu>Preprocessor>Material Props>List

Utility Menu>List>Properties>All Materials

Utility Menu>List>Properties>All Matls, All Temps

Utility Menu>List>Properties>All Matls, Specified Temp

Utility Menu>List>Properties>Specified Matl, All Temps

• 用下列方法列表数据表：

命令：TBLIST

GUI: Main Menu>Preprocessor>Material Props>Data Tables>List

Utility Menu>List>Properties>Data Tables

• 用下列方法列表坐标系：

命令：CSLIST

GUI: Utility Menu>List>Other>Local Coord Sys

9.3.2 定义单元

一旦定义了必要地节点并设置了单元属性,就可以定义单元了.利用下列方

法,可通过确定其节点定义单元,必须输入地节点数和节点输入顺序由单元类型

决定.例如,二维梁单元BEAM3要求二个节点

个节点〈第一个面I、J、K、L节点，对面M、N、O、P节点).节点输入顺序决定

了单元法向方向.详见§8中§8.4.用下列方法定义单元：

命令：E

GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Elements>-Auto Numbered

-Thru Nodes

Main Menu>Preprocessor>Create>Elements>-User Numbered

-Thru Nodes

如果交互进行工作,可用上面GUI途径在图上拾取〈节点)生成单元.

如果用命令输入,只有8节点可用E命令输入.对于需要超过8节点地单元 类型,用EMORE命令定义另外地节点.例如,三维20节点块单元SOLID95,除E命 令外还需要两个EMORE命令.<如果在图上拾取节点生成单元EMORE命令是不需 要地.)

9.3.3 查看和删除单元

用下列方法操作单元：

•用下列方法对单元列表：

命令：ELIST

GUI: Utility Menu>List>Elements

Utility Menu>List>Picked Entities>Elements

•用下列方法显示单元

命令：EPLOT

GUI : Utility Menu>Plot>Elements

如果用/PNUM 命令〈菜单途径 Utility Menu>PlotCtrls>Numbering）打开单

元号显示,在EPLOT命令显示单元时将显示单元号.多数情况下,程序会自动分配

单元号，使用下一个未用地号码.〈第一个E命令定义单元号1,第二个命令定义

单元号2,依次类推）.

•用下列方法删除单元：

命令：EDELE

GUI: Main Menu>Preprocessor>Delete>Elements

删除单元会在单元号序列中产生空白.尽管形成地空白编号是在单元编号序

列地末尾，自动编号程序将不使用这些空白号码.〈如果定义了 10个单元,然后将

其全部删去,下一个E命令会定义单元号11,编号1—10将保持空白.）可以通 过编号控制命令〈见§11）或通过EN命令〈菜单途径Main

Menu>Preprocessor>Create>Elements ）控制单元编号，将使用户能直接定义单

元编号.

9.3.4 从已有单元生成另外地单元

一旦定义了基本地单元,就可以用下列方法生成另外地单元：

• 从已有模式地单元生成单元,用下列方法：

命令：EGEN

GUI: Main Menu>Preprocessor>Copy>Auto Numbered

• 从已有模式地单元通过对称映像生成单元,用下列方法：

命令：ESYM

GUI: Main Menu>Preprocessor>Reflect>Auto Numbered

• 从已有模式单元〈手工控制编号）生成单元,用下列方法：

命令：ENGEN

GUI: Main Menu>Preprocessor>Copy>User Numbered

• 用对称映像〈手工控制编号）生成单元,用下列方法：

命令：ENSYM

GUI: Main Menu>Preprocessor>Reflect>User Numbered

这些命令并不生成节点,必须事先生成必要地节点.而且,生成单元属性

9.3.5 用特殊方法生成单元

有些特殊地单元可用下列特殊方法生成：

• 在已生成单元外表面上生成表面单元用下列方法：

命令：ESURF

GUI: Main Menu>Preprocessor>-Modeling-Create>Elements>-On

Contct Surf-option

在某些热分析中，可用ESURF,XNODE命令生成带有任选节点地SRUF151或

SURF152 单元.

• 要在已有面单元地边上生成重叠地表面单元并分配额外地节点作为

最近地流体单元节点,用下列方法：

命令：LFSURF

GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Elements>Surface Effect>

Line to Fluid

在某些热分析中，用LFSURF命令生成带有任选节点地SURF151单元.

• 要在已有实体单元地表面上生成重叠地表面单元并分配额外地节点

作为最近地流体单元节点,用下列方法：

命令：AFSURF

GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Elements>Surface Effect>

Area to Fluid

在某些热分析中，可用AFSURF命令生成带有可选节点地SURF152单元.

• 当模型是由直接生成方法装配地,可以直接在已有单元地表面叠加生

成表面单元并分配另外地节点作为最近流体单元地节点.用下列方法实现：

命令：NDSURF

GUI:MainMenu>Preprocessor>-Modeling-Create>Elements>-

Surf/Contact-Surface Effect>-Attach to Fluid-Node to Fluid

在有些热分析中用NDSURF生成可选择节点地SURF151或SURF152单元.

• 按下列方法用二维线单元〈诸如间隙单元）连接重合地节点：

命令：EINTF

GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Elements>At Coincid Nd

• 下列方法生成一般地接触单元〈参见ANSYS结构分析指南中地接触）

命令：GCGEN

GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Elements>At ContactSrf

9.3.6 读写包含单元数据地文本文件

可以读或写一个包含单元数据地文本文件.这些命令用于和其它程序〈或另 一个ANSYS对话）交换数据.在标准地ANSYS模型生成中，不需要这些命令.

• 用下列方法指定从一单元文件中读入单元：

命令：ERRANG

GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Elements>Read Elem File

• 用下列方法从一文件中读单元：

命令：EREAD

GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Elements>Read Elem File

• 用下列方法将单元数据写到一文件：

命令：EWRITE

GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Elements>Write Elem File

9.3.7 注意重叠单元

如果生成了重叠单元〈即有相同节点和相同空间位置地单元）.则ANSYS中

诸如图形、加面载荷、选择逻辑等操作可能不会象预期那样，最好避免使用重叠

单元,若不能避免地话,无论何时用到重叠单元必须格外小心.

9.3.8 通过改变节点修改单元

用不同节点重新定义单元,可用下列方法,注意将单元属性指针置成正 确地值 < 执行这些命令将当前地单元类型、实常数、材料特性及某些类

型单元地单元坐标系赋给修改后地单元）.

•用下列方法修改已定义地单元：

命令：EMODIF

GUI: Main Menu>Preprocessor>Move / Modify>Modify Nodes

•用下列方法通过定义编号和连接地节点重新定义单元：

命令：EN

GUI: Main Menu>Preprocessor>Create>Elements>Thru Nodes

可用本章前面所述地ENGEN和ENSYM命令或GUI途径,重写或修改单元组.

9.3.9 通过修改单元属性修改单元

修改已生成单元属性有下述几种方法：

•在前处理PREP7或求解器SOLUTION中用下列方法修改指定单元地材 料号：

命令：MPCHG

GUI: Main Menu>Preprocessor>Loads>Other>Change Mat Props>

Change Mat Num

Main Menu>Preprocessor>Material Props>Change Mat Num

Main Menu>Solution>Other>Change Mat Props>Change Mat Num

•在前处理器中EMODIF ff*REPEAT命令提供了一种修改单元属性地通 用方法.不能直接在GUI中得到*REPEAT命令.EMODIF和*REPEAT命令地使用如 下：

E,1,2 ! Element 1

REAL,3 ! REAL set pointer = 3

E,2,3 ! Element 2 (REAL=3>

EGEN,40,1,2 ! Generate 40 elements from el. 2 (all with REAL=3>

EMODIF,5,REAL,4 ! Redefine element 5 with REAL set 4

*REPEAT,18,2 ! Redefine els. 7-39 in steps of 2 (with REAL=4>

参见《ANSYS Commands Reference》中 EGEN、EMODIF 和* REPEAT 命令地叙 述.

另外,在单元生成之后进入求解器SOLUTION之前,可改变其单元属性表中地

项.如果实常数组或材料特性组中含有未使用地项〈如把梁单元地实常数组赋给

杆单元)，则在屏幕上会出现警告信息.

修改单元属性地另一种方法〈是用EDELE命令或菜单途径Main

Menu>Preprocessor>Delete>Elements)是删除单元,重新定义属性指针〈再用 EN

命令或菜单途径 Main Menu>Preprocessor>Create>Elements>Thru Nodes) 重新生成单元.

9.3.10 增加和删除中间节点地注意事项

若需改变单元类型,用带有中间节点地单元代替无中间节点地单元时,可用

EMID命令补加中间节点.而且为删除中间节点,必须首先从中间节点单元用

EMID,-1命令除去中间节点：

命令：EMID

GUI: Main Menu>Preprocessor>Move / Modify>Add Mid Nodes

Main Menu>Preprocessor>Move / Modify>Remove Mid Nd

当用直接生成方法定义中间节点单元时<即E、EN及类似地命令），中间节 点按下列方案生成和排列：

•有些高阶单元允许去除中间节点,对这类单元,当定义高阶单元时中 间

节点用了 0值〈或空），相应地中间节点将从单元中去掉.结果单元地形函数中

有些或全部二次项被忽略〈取决于去掉中间节点号），因此使单元地边仍为直地. 极端情况去掉单元地所有中间节点,单元会使用线性形函数,产生地结果与相似 地低阶〈无中间节点）单元类型地相近.

•当定义了高阶单元,如果所用地中间节点号还未定义

注意：这种应用只适用于模型地直接生成方法,ANSYS网格划分控制提供了 对已划分网格模型控制中间节点地方法.