第一章 重分网格技术

1.6.1 选择重分网格方法

    1．使用程序产生新网格进行重分网格（2-D）

    （1）创建一个面进行重分网格

    在选择区域的基础上，用AREMESH命令创建一个面并在其上生成新的网格。ANSYS确认被选择重分网格区域并在该区域为重分网格创建新的面。ANSYS同时也维持该区域与其相邻区域的兼容性，且节点上的载荷和边界条件保持不变。

    ANSYS通过创建新的边界线来影响面上网格质量和网格密度。因此，必须谨慎使用AREMESH命令。边界线是以所选区域边界上单元的边为基础。

    ● 线合并（AREMESH,0）允许用户重新分配边界上的节点并控制新单元的尺寸，新单元可以比原来的单元大或小。但如果边界是高度弯曲的，新单元的边可能构成稍微不同的边界。

    ● 如果线段没有合并（AREMESH,-1），则新边界将与旧边界相匹配。在这种情况下，用户不能控制边界上旧节点的位置，且边界上的单元只能不大于原单元的大小。

    ● 为了保持兼容性，ANSYS不将线段与所选重分网格区域单元边界线结合（即使指定要结合线）。如果有旧的节点在两条线段之间，并且该节点属于下列情况，那么它们也不能结合。

    ● 有载荷或位移约束存在。

    ● 是压强、分布位移约束或接触边界的起始点。

    （2）使用旧网格上的节点

    建议尽量避免使用旧网格上的节点。使用旧网格上的节点生成新网格会有更多的限制，并且很难生成质量较好的新网格。

    如果必要的话，可以保持被选择区域边界上的一些旧网格节点不变，并用于新网格中。为了这样做，可以在使用AREMESH命令之前选择这些节点并将它们创建成节点组，命名为_ndnocmb_rzn(CM,_ndnocmb_rzn,NODE)。

    （3）在同一个子步重分多个区域网格的提示

    当使用程序产生新网格进行重分网格时，可以在给定的一个子步中对多个区域进行重分，步骤如下。

    1）开始重分网格后（REMESH,START），选择一个区域重分网格。

    2）为产生新网格创建一个面（AREMESH）。

    3）在这个面上划分新网格（AMESH）。

    4）选择其他区域（注意不同区域不能相互重叠），创建面，生成新网格。

    可以重复这个过程来重分希望重分网格的区域，但只能在执行REMESH,START后和执行REMESH,FINISH命令之前进行操作。

    当重分两个相互连接的区域或面时，最好是将它们合并为一个区域。如果两个相连接的区域必须分开处理时，则可先创建一个区域的网格（AMESH），然后再重分（AREMESH）另一个区域的网格。

    （4）产生新网格

    在为选择区域产生面之后，输入AMESH命令产生新网格。只能在执行REMESH，START后和执行REMESH，FINISH命令之前，使用网格控制命令。

    2．使用通用新网格进行重分网格（2-D和3-D）

    使用通用新网格进行重分网格，该方法适用于二维和三维问题。该方法可以使用第三方网格文件，为了使用第三方网格，网格文件格式必须为.cdb。.cdb文件必须拥有网格信息，但是不要求具有几何信息，比如代表重分网格区域边界的小面几何体可以生成一个.cdb网格文件。

    （1）使用REMESH 命令执行通用新网格

    该命令被用来读取通用新网格文件。因为REMESH命令中的READ选项仅用来读取通用网格，新网格中的实体单元将继承旧网格中实体单元所有的属性。程序会忽略.cdb文件中新网格的实体单元属性，而是靠它们在模型中的位置来计算它们的内部属性，因此在执行REMESH,READ命令后，仅读取.cdb文件中的NBLOCK和EBLOCK记录（用来定义节点坐标和单元连通性）。可以在同一个重分网格问题中多次执行REMESH,READ命令读入不同部分的网格。这些区域是独立的或与其他区域相互接触，但它们不能重叠。代表多个区域的新网格也能写入一个.cdb文件。

    （2）使用通用新网格的基本要求

    ●  新网格占据的空间能够进行几何拓扑并且与旧网格保持协调一致。

    ● 旧网格中承受集中力的节点必须出现在新网格中。

    ● 旧网格中施加压力载荷和边界条件的位置必须出现在新网格中。

    ● 旧网格中产生接触单元的位置必须出现在新网格中。

    这些载荷、接触单元和边界条件的位置点，在二维分析中以节点进行标记而在三维分析中以一条线进行标记。

    没有必要在通用新网格的.cdb文件中指定载荷、边界条件、材料属性等。ANSYS程序将从模型自动地分配这些值到新网格中并忽略.cdb文件中任何指定的值。如果必要，用户可以通过增加载荷步或重启动来添加新的载荷。

    ANSYS建议用户输出变形后网格的所有离散边界条件信息，以便于第三方软件的使用，并且当生成新网格时，检查承受集中载荷的节点位置、接触/目标区域的范围、边界条件和分布载荷范围是否保留。如果这些关键节点没有保留下来，将不能继续进行分析计算。

    如图1-3所示，即使新网格平滑的几何边界与旧网格的几何边界不完全一致，新网格也是可以使用的，但是这种几何边界的偏差必须非常小。

图1-3  通用新网格光滑的几何边界

    在包含接触的三维分析中，新网格的几何边界面与旧网格的几何边界面的偏差大小影响映射结果的程度要高于二维分析，因此在三维网格重分中要尽量确保新旧网格几何边界的一致性。

    如果重分网格的部分有接触/目标单元，ANSYS在生成新网格时是否自动地生成这些单元取决于旧网格内的下伏单元的单元类型是否与接触/目标单元的类型相同。在模型中的单个刚性目标单元在整个分析的过程中始终保持不变并且也不能重分网格，而依附在实体单元上的所有的接触/目标单元可以重分网格。当可从.cdb文件中读入新网格的新的接触/目标单元时，在重分网格的实体单元中读入文件比ANSYS生成新的接触/目标单元更快、更有效。

    新网格的.cdb文件在NBLOCK和EBLOCK记录中一定不能有任何断线。当在写入.cdb文件时，块文件格式是必需的（CDWRITE…Fmat, 其中Fmat = BLOCKED）。

    （3）使用REMESH中的REGE和KEEP 选项

    REMESH命令中的REGE选项将新网格中的节点和单元号在旧网格上节点和单元号的最大编号基础上进行偏置。KEEP选项则可以保持新旧网格中的节点号和单元号不发生变化。

    要谨慎使用KEEP选项，因为它假设：要么新网格中节点和单元编号在旧网格节点和单元最大编号的基础上已经偏置；要么新旧网格中的公用节点或单元的编号在几何上相匹配。

    图1-4说明了REMESH命令中的REGE和KEEP选项是如何工作的。

图1-4  当使用通用新网格重分网格时的Remeshing选项
a) 使用REGE选项

图1-4  当使用通用新网格重分网格时的Remeshing 选项（续）
b) 使用KEEP选项 

    在这个例子中，一个有24个节点和15个单元的已划分网格的区域使用REMESH命令中的REGE选项重分网格。新网格的.cdb文件中包括1～16号节点和1～9号单元。重分网格后，这些节点和单元的编号在旧节点和单元最大编号的基础上产生了适当的偏置（分别偏置了15和24）

    同样的问题出现在这个例子中，然而，新网格的.cdb文件中定义节点的编号从28～42，单元编号从17～25，在这种情况下，使用REMESH命令的KEEP选项重分网格，这些节点和单元编号没有偏置。