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ANSYS WORKBENCH 11.0培训教程（DS）

ANSYS WORKBENCH 11.0培训教程（DS）

第三章

通用前处理

本章概论

• 本章中讲述不使用Wizards的分析过程:– 几何形状

– 接触

– 网格划分

– 命名选择（Named Selections）– 坐标系

• ANSYS DesignSpace licenses 或更高的licenses支持本节

中讲述的功能，在左下方的表格中已标明。

ANSYS License AvailabilityDesignSpace Entra xDesignSpace xProfessional xStructural xMechanical/Multiphysics x

介绍

• 在前几章, 通过Wizards 介绍了DS GUI。• 本章中, 将不采用Wizards,直接运用GUI。

Model shown is from a sample Mechanical Desktop assembly.

… 介绍

• 结构树是建立分析的主要方法。

– 选中结构树上的分支将显示相关的工具条和具体的视图。

– 结构树的使用是本章的重点。

Use of the Outline Tree is the means by which users navigate through the Simulation GUI.

A. 几何分支

• 直接导入在CAD建的模型或是通过空白DS页种的Context Toolbar导入几何模型

后，几何分支将列出存在的零件。

• 在DS中，可以分析三种类型的体素。– Solid bodies一般指3D或2D的体/零件。

– Surface bodies 只是指面。

– Line bodies 是指曲线.


… 体素类型

• 实体体素是指几何空间上的 3D或2D的体:– 3D体可被划分成形函数为二次的高阶四面体单元或六面体单

元。

– 2D实体可被划分成形函数为二次的高阶三角形单元或四边形

单元

• 目前，2D模型可以从以下方式获得：

• DesignModeler, ProEngineer, Solid Edge, SolidWorks and Unigraphics

– 每个节点对于结构有三个平动自由度，对于热分析有一个温度自由度。

– 能很好地显示CAD模型。

Geometry Interface AvailabilityDesignModeler xPro/ENGINEER xUnigraphics xSolidWorks xInventor xSolid Edge xMechanical Desktop xCATIA V4 xCATIA V5 xACIS (SAT) xParasolid xIGES x

… Types of Bodies

• 2D 几何模型的几点注意事项:– 必须由XY面内的面模型构成

– 在输入2D模型前必须将项目（Project）页上的“2D”开关打开

– 在输入模型后，几何类型不能进行2D和3D的互换

– 支持平面应力，平面应变和轴对称

– 2D实体不支持某些载荷类型

– 在进行2D实体分析前请仔细查阅仿真帮助文件

… 体素类型

• 面体素是指几何上为2D，空间上为3D的体素:– Surface bodies 是用来描述在一个尺寸上非常薄的结构，所以

不显示厚度但要输入厚度的值。例如，CAD软件中可以提出中面, 但是板和壳仍然是3D的，不能认为是Surface bodies 。所以，如果将板和壳按照Surface bodies 来分析，必须首先在CAD 系统中提出中面。

– Surface bodies 被划分成线性壳单元。

– 对于结构分析，每个节点上有三个平动自由度和三个转动自由度，对于热分析，每个节点上有一个温度自由度。

– 用于描述薄板结构。

Geometry Interface AvailabilityDesignModeler xPro/ENGINEER xUnigraphics xSolidWorks xInventorSolid Edge xMechanical DesktopCATIA V4 xCATIA V5 xACIS (SAT) xParasolid xIGES x

… 体素类型

• 线体素是指几何上为一维空间上为三维的结构:– Line bodies 是用来描述与长度方向相比较其他两个方向的尺

寸很小的结构，截面的形状不用显示出来。

– 一般来讲，只有DM支持建立line bodies ，并能定义截面和线

的方向。

– Line bodies可划分成为线性梁单元。

– 每个节点对于结构分析有三个平动自由度和三个转动自由度，对于热分析有一个温度自由度。

– 可以很好的描述类似梁的结构。

Geometry Interface AvailabilityDesignModeler xPro/ENGINEERUnigraphicsSolidWorksInventorSolid EdgeMechanical DesktopCATIA V4CATIA V5ACIS (SAT)ParasolidIGES

… 混合部件（Multibody Parts）

• 在很多应用程序中，体素（bodies）和部件（parts）是一样的。但在DM中可以有多体的零件存在。

– 在一些CAD系统中，支持一个单独的零件中多体的输入。但是不支持作为单个multibody part输入。区别在于每个body需要单独的划分。

• 在多数的CAD 系统中不支持在同一个part中有混合的表面和实体，但在DM中支持。组件（ Assembly）中可以包含表面和体，但一个单独的零

件不可以。

– 在DM中，多个body可以连接在一起形成一个multibody part 。就是说，如果这个part有相同的边界，在界面上的节点也将有同样的边界。

• 如果节点是共享的，在这种情况下是不需要定义接触的。

– 对面实体，DM支持“Surface Extension”和“Joint”操作来保证作用面的网格划

分。Geometry Interface AvailabilityDesignModeler xPro/ENGINEERUnigraphicsSolidWorksInventorSolid EdgeMechanical DesktopCATIA V4CATIA V5ACIS (SAT)ParasolidIGES

… 混合部件（Multibody Parts）• Multibody parts 允许用户定义更多的有相同节点的复

合体，如下所示:

Geometry Interface AvailabilityDesignModeler xPro/ENGINEERUnigraphicsSolidWorksInventorSolid EdgeMechanical DesktopCATIA V4CATIA V5ACIS (SAT)ParasolidIGES

Multibody parts由surface 和line bodies 构成，在相同

的边界上共享节点。这符合在壳上有加强筋的模型。.

由实体构成的多体零件，在相同的边界上共享节点。对于同样的体可以由不同的材料属性。

… 材料属性

• 为体添加材料属性，从目录树中选取体，然后在下拉菜单中选取 “Material”– 材料可以从外部的 XML 文件选取

– 新的材料数据可以在“Engineering Data”下添

加和输入。然后新的材料就可以从下拉菜单中得到。

– 对于 surface bodies, 如上所讲，定义一个厚

度是必要的。

• 如果在DM中已经定义了，厚度从DM直接输

入。


… 几何工作窗

• 提供体素和已经定义的材料的总表。– 选取“Geometry”分支，并点击 “Worksheet”


B. 接触

• 当存在很多零件时，需要定义零件之间相互关系。

– 接触区域定义了实体或壳如何相互影响。

– 点焊提供了定义壳组件的方法。

• 如不进行接触和点焊设置，那么零件之间就没有相互关系。

– 在结构分析中，接触和点焊能阻止零件之间的穿透，同时也提供了零件之间载荷传递的方法。

– 在热分析中，接触和点焊允许零件之间的热传递。

• 首先介绍接触。ANSYS License AvailabilityDesignSpace EntraDesignSpace xProfessional xStructural xMechanical/Multiphysics x

… 实体体素接触

• 输入装配体，自动检验接触面并生成接触。

– 在CAD软件中不支持配合关系。所以要建立两个非

常接近的面来代替接触。

– “Tolerance Slider”滑块，在“Contact” 分支，给出检

验出接触的公差。

ANSYS License AvailabilityDesignSpace EntraDesignSpace xProfessional xStructural xMechanical/Multiphysics x Model shown is from a sample SolidWorks assembly.


• ANSYS的接触功能，允许用户建立零件之间没有公共

节点的模型。– 接触单元就像是在接触区域面上的“皮肤”，提供了零件之间的

相互关系。

– 这意味着一个小的零件不能确定整个装配体的网格密度。用户就可以根据需要来定义一个比其他零件更密的网格。

ANSYS License AvailabilityDesignSpace EntraDesignSpace xProfessional xStructural xMechanical/Multiphysics x

注意在零件之间网格没有匹配上。存在六面体单元和四面体单元的混合单元。


• 在“contact”分支点击某个接触域，构成这个接触的零

件就会变成透明的，以便观察。– 选取一个接触对，接触区域就变成透明的并不包括其它的部

分。

– 透明度可以通过 “Tools > Options… > Simulation:Contact: Transparency”控制. 在“Contact” 分支的Detail view中可以关

掉透明显示


接触体是半透明的。不是接触体的为全透明的。接触面的法向视图是不透明的，很容易观察。


• 如果几何实体是高亮度的，在图框内点击鼠标右键可以快速的选出相关的接触。

– 点击鼠标右键的菜单允许用户在“Geometry” 分支选取相应的体或是在 “Contact” 分支选出所有相关的

接触。



• 定义一个接触对需要涉及到接触面和目标面的选取。– 在ASNSYS DS中，接触面和目标面的区别不是很重要。选

择一个体的面为接触面，则另一个面就给目标面。

– 从相关的工具条定义接触，允许对接触域的手动定义。


接触面和目标面的选择在“Details”中操作。

与接触面相关的接触体将在下面列出。确保对于每个接触面和目标面有唯

一确定的体。接触面伟红色，目标面伟蓝色

… 选择平板（Selection planes）

• 对于用户来说，Selection planes 可以很方便的选出被

其他面遮挡的面。


– 如果在光标下有很多面，用户要选择其中的一个面，这是selection planes就会出现。Selection planes 带有颜色，同一个part上的面

颜色一样，并按照深度顺序排列。

…选择平板（Selection Planes）

• 通过使用selection planes 用户可以更容易的定义

接触。

– 如下，从两个parts选取面，就可以在这些面上定义

接触。

ANSYS License AvailabilityDesignSpace Entra /DesignSpace xProfessional xStructural xMechanical/Multiphysics x

在selection plane上移动光标这些面就可以发亮。使用Wireframe状态可以更加容易分清各个面。可以选取一个面，也可以按住ctrl选取

多个面。如这个例子，在屏幕上有两个面高亮显示就可以定义接触对。如果没有selection planes 功能，则面的选择就

会很麻烦。

… 重命名接触区域

• 选取 “Contact” 分支，点击鼠标右键，选取“Rename Based on Geometry”将根据组成零件来为接触命名.


… 检查接触区域

• 虽然DS将自动探测接触，用户也应一一检查接触

对以确保接触定义正确。


In this example, because of the tolerance used by automatic contact detection, some fillets shown here are included in the contact definition. The user may wish to remove the fillets from the contact region definition, especially in the case of bonded contact, in order to prevent spurious behavior.

… 高级实体体素接触

• 对于ANSYS Professional licenses或更高权限的licenses，可以定义高级接触。

– 自动检测接触支持输入值，比单纯使用滑移接触的好。

– 可以定义对称接触。

– 可以对接触进行后处理。

– 对于每个接触域，可以改变接触公式，例如，可以包括可视pinball半径（后面会有介绍）。

ANSYS License AvailabilityDesignSpace EntraDesignSpaceProfessional xStructural xMechanical/Multiphysics x

… 高级实体体素接触

• 一个使用pinball的例子：

– 输入确定pinball 半径，建立大空隙的绑定接触。

– 在下面的例子中，pinball区的可视化可以让用户保证pinball区覆盖在孔和轴之间的空隙。


Pinball区可以向用户证明对

大间隙接触的检测。

. . . 2D 实体接触

• 2D 实体的面接触定义在边上而不是在面上

… 面体素接触

• 对于 ANSYS Professional1 licenses 或更高权限的licenses, 支持壳和实体的混合组件。

– 允许使用更加复杂的组件模型，在使用时可以利用壳体的优点。

– 给用户提供了更加多的接触选项。

– 可以进行接触的后处理。

1 For ANSYS Professional, surface contact supported with ANSYS 8.0 Service Pack 1 and above

ANSYS License AvailabilityDesignSpace EntraDesignSpaceProfessional x1

Structural xMechanical/Multiphysics x

… 面体素接触

• 壳体接触包括边-面接触和边-边接触。– 壳体接触不是默认打开的。但是，默认行为可以在“Tools

menu > Options … > Simulation:Contact: Auto Detection”中根改。

– 激活自动壳体接触检测要在“Contact” 分支上设置。

– 公差控制包括输入检测接触距离的绝对值的功能，

这对有间隙的壳体组件来说是非常重要的。

– 用户可以打开面－边或边－边的接触检测。

– 可以通过对优先权的设置来防止多接触域

只形成一个接触域。



… 面体素接触

• 下面的例子是pinball域的使用：– Surfaces 代表的是结构的中面。在两个壳体的相交的“T” 处存

在间隙。

– 如果pinball域足够大，尽管有间隙存在，在两壳体之间可以建立pinball 域。然而，要是值很大，会造成结果的不准确。

– Pinball 域的几何表现形式就是个球体，半径可以在下面的Detail中“Pinball Region: Radius” 设定。 pinball可以大到将两surfaces之间的间隙填满。

– 默认的Pinball域是通过自动检测接触公差值决定的。

如果需要, 运用绘图工具条的“Label” 键和方便的移动“ Contact Region”label和pinball球的位置。



… 点焊

• 点焊定义了一种壳体组件不连续的点的接触。– 对于 ANSYS DesignSpace 不支持壳体接触，所以点焊是唯

一定义壳体组件的方法。

– 点焊的定义是在CAD软件中建立的。通常，只有在DesignModeler 和Unigraphics 中定义的点焊在Design Simulation可以得到支持。

– 点焊也可以在Design Simulation 手工设置，但只能在壳体的

边缘部分进行。

Geometry Interface AvailabilityDesignModeler xPro/ENGINEERUnigraphics xSolidWorksInventorSolid EdgeMechanical DesktopCATIA V4CATIA V5ACIS (SAT)ParasolidIGES

… 接触选项

• 不同的接触选项的具体细节将在下一章中讲述。

– 在结构分析中，接触单元考虑到parts之间有多种多

样的相互作用。

– 在热分析中，接触单元考虑到parts之间的热传递和

接触热阻。

… Contact 工作表

• 在“Contact”分支上的 “Worksheet” 给出了各种接触和

点焊定义的概要：


C. 网格划分

• 网格的节点和单元参与有限元求解

– 对实体模型进行网格划分，结果网格在矩阵方程中求解。

– 在求解开始，自动生成默认的网格。

– 用户可以预览网格，检查是否满足要求。

ANSYS License AvailabilityDesignSpace Entra xDesignSpace xProfessional xStructural xMechanical/Multiphysics x Model shown is from a sample Inventor assembly.

… 网格划分

• 用户需要权衡计算成本和网格划分份数之间的矛盾。

– 细密的网格可以使结果更精确，但是会增加CPU计

算时间和需要更大的存储空间。

– 在理想情况下，用户需要的网格密度是结果不再随网格的加密而改变的密度（例如，当网格细化后解没有什么改变）。

• 收敛控制（稍后讨论）可以达到这样的目的

– 但是，细化网格不能弥补不准确的假设和输入引起的错误。

… 整体网格划分控制

• 基本的网格控制可以在“Mesh” 分支下操作– 当“Global Controls” 为“Basic” (默认)时,用户可以

通过滑移块进行控制。

• “Relevance” 可以设置在 –100 和 +100之间

• 默认的 Relevance值是0，但可以通过“Tools > Control Panel > Meshing: Relevance”改变值。


Relevance = -100

Nodes: 9968

Elements: 5808

Relevance = 0

Nodes: 19040

Elements: 10909

Relevance = +100

Nodes: 40764

Elements: 24687


• 用户可以变为 “Advanced” 整体网格控制

• 向用户提供了五种控制选项:– “Element Size” 定义了平均的单元边的长度

• 一种方法是通过“edge”选择器选取具有代表性的边（像筋板的厚

度）进行控制。

– “Curv/Proximity” 使DS可以定义单元之间的有更加相近的曲率

并且更加接近。

• 设定滑块从–100 到 +100 ，如果单元尺寸靠近左边的“Default”，“Curv/Proximity” 的作用和“Relevance” 相同。

• 线的“Proximity”仅仅对可扫掠体有效或者是加入“Part Proximity”分支后

– “Shape Checking” 用于对单元质量的检验。

• 对于线性分析，用 “Standard” 就可以。对于非线性分析和场分析，需要严格的检验(“Aggressive”)。


• 向用户提供了五种控制选项(续):– “Solid Element Order”允许用户建立低阶和

(default) 实体单元之间的连接。• 单元默认是高阶

• 不允许在结构分析时使用低阶四面体单元因为它会导致常应变（刚化）。在使用“Hex-Dominant meshing ”时不

能使用低阶实体单元进行结构和热分析因为不支持金字塔形单元。

• 不支持形状优化分析

– “Initial Size Seed” 控制网格基准


Part-Based Mesh SeedingNodes: 52,484Elements: 19,816(Mesh seeding is based on parts, so less uniform between parts)

Assembly-Based Mesh SeedingNodes: 13,001Elements: 5,666(Mesh seeding is more uniform between parts)


…实体网格形状

• “Method”选项可以提供选择

实体划分的方法：

– “Auto Sweep if Possible”:采用六

面体单元或者楔形单元对实体进行扫略；

– “All Tetrahedrons”:对所有实体采

用四面体单元划分；

– “Hex Dominant”:主要采用六面体

单元划分，但是包含少量的金字塔单元和四面体单元（仅对ANSYS Structural licenses或者

更高有效）；


• 扫略划分：– 可以扫略的实体划分后具有的是六面体单元（也可能包含楔形单

元），其他实体采用四面体单元划分；

– 扫略划分要求实体在某一方向上具有相同的拓扑结构；

– 在“Mesh” 分支上点击右键选择“Preview Sweep”可以看到能够采

用扫略划分的体，此时该体被选中；

…实体网格形状


For model shown on right, the solid body in middle is swept-meshed with hexahedral (and pentahedral) elements, whereas other volumes are meshed with tetrahedral elements.

… 局部网格控制

• Part Relevance 允许控制部件网格– “Part Relevance” 和 “Basic” 整体控制类似但它仅

针对所选部件

– 可用滑块设置“Relevance” (-100 to +100)


Part Relevance=+100

Part Relevance=-100

• “Sizing”允许设置局部单元大小– 可以设置单元平均大小, 作用大小, 或每边的单元数目

– “Element Size” 设置单元平均边长

– “Number of Divisions” 设定边上的单元数目

– “Sphere of Influence” 设定控制单元平均大小的范围

• Sizing 设定局部网格密度。

– 可选选项见上


Entity Element Size # of Elem. Division Sphere of InfluenceBodies x xFaces x xEdges x x xVertices x



采用红色显示的作用范围（“Sphere of Influence” ）如

图所示，在这个区域内的单元将采用给定的平均尺寸。

Scoped to single surface

Scoped to 3 surfaces

• 球体的中心坐标采用的是局

部坐标系；

• 所有包含在球域内的实体单

元网格尺寸按给定尺寸划分；



• “Contact Sizing”允许在接触面上产生大小一致

的单元– 接触面定义了零件间的相互作用，在接触面上采用

相同的网格密度对分析有利

– 在接触区域可以设定“Element Size”或or “Relevance”

In this example, the contact region between the two parts has a Contact Sizing specified (by Element Size). Note that the mesh is now consistent at the contact region.



• 可以对已经划分的网格进行单元细化– 尽管用户很清楚，先进行整体和局部网格控制，然

后对被选的边、面进行网格细化。

– 推荐使用“1“级别细化。这使单元边界划分为初始单元边界的

一半。

• 在生成粗网格后，网格细化的得到更加密的网格的简易方法。

如图所示，左边的进行了1级别的细化，

然而右边仍保持原来的默认网格。

注意，如果原有的网格不是一致的，细化后的网格也不是一致的，细化后的网格是原来的一半。



• 下面讨论使用尺寸控制和细化控制的区别

– 尺寸控制在划分前先给出网格单元的平均单元长度。通常来说，在定义的几何体上可以产生一致的网格，网格过渡平滑。

– 细化是打破原来的网格划分。如有原来的网格不是一致的，细化后的网格也不是一致的。尽管对单元的过渡进行平滑处理，但是细化仍导致不平滑的过渡。

– 在同一个表面进行尺寸和细化定义。在网格初始划分时，首先应有尺寸控制，然后在进行第二步的细化。

… 映射面网格划分

• 映射面网格划分允许在面上生成结构网格：– 下面例子，对内圆柱面进行映射网格划分可以得到很

一致的网格。这样对计算求解有益。

– 如果因为某些原因不能进行映射面网格划分，网格划分仍将继续，这时将在Outline Tree 上出现标志：


… 映射面网格划分

• 对surface可以进行四边形和三角形映射网格划分。– Surface可以划分四边形或是三角形网格。（不推荐使用三角

形壳体单元，这样会影响结果精度）


. . . 面匹配网格划分

• 对称面上网格一致有利于典型的旋转机械的旋转对称分析

• 因为旋转对称所使用的约束方程其连接的截面上节点的位置除偏移外必须一致（见下）

Cut Boundaries

Full Model Cyclic Symmetry Model

Matched Faces

. . .面匹配网格划分

• 步骤:– 在“Mesh branch”中插入 “Match Face Meshing”控制

– 确定对称边界的表面

– 确定坐标系 (Z 轴为旋转轴)

Rotation CS

… Hex-Dominant 网格划分

• Advanced Meshing Module 高级网格划分模块介绍:– hex-dominant网格算法先生成一个平面网格，经过向内拖拉形成块/锥。再在内部添加锥形四面体单

元。这种外面上六面体单元，里面是四面体单元的计算结果很好。

• 注意，在“Element Shape” 分支只有相应的licenses（ ANSYS Structural license以上）才能使用Advanced Meshing Module.

• 如果体不能进行hex-dominant划分， “Control Messages”将给出警告。

ANSYS License AvailabilityAdv Meshing Module x


• hex-dominant 网格划分例子:– 10,918 brick (39%)– 6,289 tetra (23%)– 907 wedges (3%)– 9,631 pyramids (35%)

ANSYS License AvailabilityAdv Meshing Module x


• 在某些情况下，针对hex-dominant 网格划分可以用FE Modeler来确定可能的退化单元数目

Select the top-most “[Project]” tab. Open an Environment in FE Modeler

Selecting “Element Types” on the left menu provides a listing of the number of tetra, penta, hexa, and wedge elements present in the model.The user can also see where these elements are in the mesh.


… 零件邻近设置

• Part Proximity 设置会影响网格密度的邻近的

小线段– 对薄壁零件和特征区域很近的零件非常有用

– 扫掠体总是打开Proximity– 程度由总体 “Relevance” or “Curv/Proximity”设置

Default Mesh Default Mesh w/ Part Proximity


… 网格划分失效

• 如果进行网格划分不能生成合适形状的单元，就将生成error信息：

– 在屏幕上有问题的几何体会显示出来，在a named selection group 将生成“Problematic Geometry”。这要用户可以看见模

型。



• 在 “ Tools menu > Options … > Simulation: Meshing,”可以设置有些默认值– 设置 “Unmeshable Areas” 为 “Show All Failed” 允许用户改变

网格划分的状态，如果有问题几何体，mesher会找出所有划

分失败的问题几何体，而不是在找到第一个后就停止。



• 引起网格失效可能原因：– 在surface上的尺寸控制不协调, 这样可以导致畸形单元出现。

– 有问题的CAD几何模型，例如有小的缝隙和是卷曲的面

– 太严格的形状检查 (设置“Aggressive”)

• 可以避免网格划分失败的方法:– 对几何体定义更多的合理单元尺寸控制

– 定义更小的尺寸控制，生成形状规则的单元。

– 在CAD系统中，利用hidden line 删除可见的缝或是不想要的

体。

– 利用 virtual cells 连接缝和小面。

• 这样的选项在下面介绍


… 虚拓扑

• 虚拓扑允许用户合并面，为了更好的进行网格划分– “Virtual Topology” 分支在默认时没有，可以在“Model” 分支中

的Context Toolbar 添加

– “Virtual Cell”就是用多个相邻的面定义的面。先选择面，在加 “Virtual Cell”

– 为了进行网格划分，Virtual cells 可以把缝的面合并到一个大

的面中。小的缝可能不能执行网格密度划分，可能导致网格划分失败。

– 属于virtual cell的原始面上的内部线，不再影响网格划分。所

以划分这样的拓扑结构可能和原始几何体会有不同。

– 对于其他操作（例如加载）个别的面就不在被承认，这时用virtual cell 代替。


… 虚拓扑

• 当生成virtual cells,要先选面，在将其加入一个virtual cell:– 不能首先加virtual cell ，因为DS要检测要合并的面，看其能

否完成这个程序。

• 只有DS确定面能合并，新的Virtual Cell 分支才会生成。

– 当加入virtual cell，其中元素就不能改变

• 具体可以看 “Geometry” 成灰色（不可修改）

• 在定义virtual cell 之前要对面进行评估，

• 那么在此之后面就不能再改变

• 如果需要改变，应该删除已经存在的分支，

选择新的面再重新建立

– 有”Virtual Topology”的“Model”分支不能被复制或拷贝。


… 虚拓扑范例

• 考虑下面的例子:


在斜面上生成很密的网格

生成一个有两个面（top surface和chamfer surface）组成的Virtual cell (red) 。

原有的模型有一个非常小的圆柱面，形成一个斜面。

结果网格不再由小特征决定。

… 虚拓扑例题

• 注意拓扑的变化很少！– 将斜面加入到上表面生成virtual cell B，内部的线将不在被辨

认。

– 因为这样，网格的位置就比原来的变的低了，拓扑有了微小的变化


右边，高阶单元的边界显示为实黄线。原来的斜面和上表面的线为点蓝线。

单元的中间节点投影在上表面，但是斜面特征不再显示，因为没有节点在斜面和上表面的边界上。

…虚拓扑

• 典型的错误信息：

– 面法线明显不同会阻止虚单元地生成

– 需要选取多个表面:

– 需要选择相邻表面:

– 不能生成包含其它虚单元的虚单元:


… 虚拓扑

• Virtual cells 为用户提供了另外的一套工具去控制网格

划分

• 在下面的情况中利用virtual cells是有用的:– 通过删除小特征在特定的面上减小单元密度

– 通过删除有问题几何体，例如长缝或是小面，避免网格划分失败。

• 但是，要注意virtual cells 改变了原有的拓扑模型：– 在内部的特征将不再被考虑,如加载、支撑、求解域。

– 由于有新的拓扑，在网格划分时有些问题要考虑。


D. Named Selections

• “Named Selection”工具条进行几何实体分组的工具:

– Named Selections允许用户将点（vertices）,边（ edges）,面（surfaces）,或体（bodies）组合起来

– Named Selections 可以用于为某些在Details view中要求几何选择的分支选择实体:

• 定义网格控制

• 施加载荷和支撑

– 利用Named Selections可以很方便重选组

• 定义接触区域

• 局部结果ANSYS License AvailabilityDesignSpace Entra xDesignSpace xProfessional xStructural xMechanical/Multiphysics x

Create Defined Names Manipulate Show/Hide Supress/Unsuppress

… 定义 Named Selections

• 产生 Named Selections:– 选择感兴趣的点,边,表面, 或体, 然后点击 “Create

Selection Group” 图标.– 在弹出的对话框中为新生成的Named Selections

输入名称.– 新生成的 Named Selection 将会出现在Named

Selections工具条和结构树中

• 注意:– 在特定的Named Selections中只能有一种类型的

实体. 例如点和边不能存在于同一格Named Selections中Named Selection 可以从某些CAD系统中输入(见第十章)


… Using Named Selections (1)

• 在网格划分控制和施加载荷/约束的时候，Named Selections可以直接被引用 :– 在细节中将“Method”一项从“Geometry Selection” 改为

“Named Selection”；– 在“Named Selection” 下拉菜单中选择需要的项目；

• Simulation会自动过滤掉不符合条件的“Named Selection” 项目。


… 使用 Named Selections (2)

• Named Selections 可以用在Details view中需要选取几何模型的情形:– 在Details view中选择 “Geometry” 拾取模式

– 从工具条上选择 Named Selection– 从 “Selection”图标选择可用选项

• “Select Items in Group” 选取当前 Named Selection• “Add to Current Selection” 将当前的 Named Selection加到所选

择的实体上

• “Remove from Current Selection” 删除有 Named Selection的当

前实体

– 在Details view中点击“Apply”


12

3

… Named Selections and Bodies

• Named Selection 组中的实体可以被隐藏或抑止:– 这样可以很容易的隐藏或显示特定的实体

– 如果面 Named Selections 被隐藏, 相应的体会被隐藏。Show/hide 和 Suppress/Unsuppress 只作用在体上而不是单独的线或面.


E. 坐标系

• 默认状态下坐标系分支不会被显示, 但它可以在Model树中添加

– 坐标系当前应用于 “Sphere of Influence”网格控制, “Point Mass” (稍后讨论), 方向载荷,和结果后处理.

– 坐标系允许用户设定与总体坐标系不同的方向和原点.• 当坐标系分支被添加后，在CAD模型的原点处，总体坐标系也会被添加.

• 坐标系也可以从某些CAD系统重引入（见第十章）


… 坐标系

• 从“Context”工具条上选择“Coordinate System” 图标可以定义新的坐标系– 改变Details view中的“Type”,坐标系可以定

义为直角坐标系或柱坐标系.– 局部坐标系可以以所选的点为原点来定义.– 方向可以使用 “X/Y/Z Direction”来改变也可

以用合适的表面来定义坐标系方向

• 在图形窗口中可以在选择一个面以后改变坐标系的方向。


… 坐标系

• 如果出现了坐标系分支,就可以在 Details view 的下拉

菜单中选取所定义的坐标系

Sizing w/ Sphere of Influence Option

Force Load (Directional Load)

Point Mass

Directional Results


• 作业 3 –网格控制

• 目标:– 运用多种DS网格控制，增强曲柄轴模型的网格。

D. 作业 3

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