网格划分工具的选择

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00 导读

    本文讨论了网格划分工具的选择，简介了网格的四种主要类型。

01 研究背景

    网格划分是有限元分析的重要一步。网格划分工具虽然非常多，但可以分为两类。网格类型虽然非常多，但主要有四种。

02 网格工具

   目前来说，划分网格有两种途径，一种是以 Hypermesh 和 ANSA 为代表的专业网格划分工具，它们的优点是功能强大，网格控制能力强，缺点是操作较繁杂，学习成本较高。另外一种以 ANSYS Meshing 为代表的分析软件自带的网格划分工具，它们的缺点是功能相对局限，优点是和分析软件高度集成，并且大部分易学易用。

    分析软件自带的网格工具功能往往比较局限，难以完全满足日常的网格划分需求。但 ANSYS Meshing 是一个例外，从整体功能上来说，肯定比 Hypermesh 或 ANSA 逊色，但由于 ANSYS Meshing 高度集成于 ANSYS 产品的各类求解器，并且功能较为强大，足够满足大部分用户的需求，易学易用。所以笔者认为对 ANSYS 用户来说， ANSYS Meshing 是一个值得掌握的网格划分工具。

    如下表所示， ANSYS Meshing 最大的优势有两个：网格控制设置选项不多，所以易学；用户通过很有限的设置就能实现网格划分，所以易用。根据笔者培训 ANSYS 用户的经验，一般两天时间，用户就能精通 ANSYS  Meshing， 再加上后期不断的经验积累， ANSYS Meshing 能高效的满足用户的日常需求。

工具对比

03 网格类型

    几何模型很直观，可以分为四种类型，实体，面壳，线，点。对应单元，分别为实体单元(体单元)，面壳单元(壳单元)，线单元，点单元。当然有限元分析中还存在其它单元，比如弹簧阻尼单元，接触单元，表面效应单元等，但最重要的还是和几何模型相对应的四种单元。

    实体单元的形状有四面体，五面体(金字塔单元，三棱柱单元)，六面体。面壳单元的形状有四边形和三角形。线单元的形状为线条。点单元的形状为点。根据单元边线中部是否存在节点，分为一阶单元(线性单元，低阶单元)和二阶单元(高阶单元)。

    从外形来看，多个实体单元可以组成网格形态，多个面壳单元可以组成网格形态，多个线单元或点单元其实不能形成网格形态。但习惯上描述，可以称为实体网格（体网格），面壳网格(壳网格)，线网格，点网格。

一阶六面体单元

二阶六面体单元

一阶四面体

二阶四面体

一阶壳单元

二阶壳单元

一阶线单元

二阶线单元