ANSYS14.0工程实例解析：裂纹尖端网格设置

1.定义文件名

GUI：单击Utility Menu→File→Change Jobname，弹出一个对话框，在输入栏中输入，“Three-dimensional fracture mechanics”，单击“OK”按钮。

2.定义参数

在命令输入窗口中输入：H=1，H1=0.45，L=0.3，W=0.18，A=0.045。

3.选择单元

GUI：单击Main Menu→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete，弹出对话框，单击“Add”按钮，弹出单元类型设置面板，在左边选择Solid，然后在右边选择8 node 183单元，单击Apply。继续在左边选择Solid，然后在右边选择20 node 186单元，继续在左边选择Surface Effect，然后在右边选择3D structural 154单元，单击“OK”按钮，返回单元类型界面，然后单击“Close”按钮关闭对话框。

4.定义材料模型

GUI：单击Main Menu→Preprocessor→Material Props→Material Models，弹出一个对话框，单击Structural→Linear→Elastic→Isotropic，弹出各向同性线弹性材料定义面板，如图13-2所示，输入EX=2.1E11、PRXY=0.3，单击“OK”按钮，关闭对话框。

5.建立模型

（1）定义关键点

GUI：单击Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→In Active CS，弹出在激活坐标系中定义关键点面板，如图13-3所示，在面板中关键点号（Keypoint number）中输入1，在激活的坐标系中输入X=0、Y=0、Z=0，单击“Apply”按钮；继续输入关键点号为2，X=L、Y=0、Z=0，单击“Apply”按钮；继续输入关键点号为3，X=L、Y=H1、Z=0，单击“Apply”按钮；继续输入关键点号为4，X=L、Y=H、Z=0，单击“Apply”按钮；继续输入关键点号为5，X=0、Y=H、Z=0，单击“Apply”按钮；继续输入关键点号为6，X=0、Y=H1、Z=0，单击“Apply”按钮；继续输入关键点号为7，X=0、Y=H1、Z=0，单击“Apply”按钮；继续输入关键点号为8，X=A、Y=H1、Z=0，单击“Apply”按钮；继续输入关键点号为9，X=0、Y=0、Z=W，单击“OK”按钮。

图13-2 各向同性线弹材料定义面板

图13-3 定义关键点面板

（2）定义直线

GUI：单击Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Lines→In Active Coord，弹出拾取对话框，拾取关键点1和9，单击“OK”按钮。

（3）定义面

GUI：单击Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Arbitrary→Through KPs，在弹出的拾取对话框中，输入1，2，3，8，7，单击“Apply”按钮；继续输入6，8，3，4，5，单击“OK”按钮。

6.网格划分

（1）设置裂纹尖端网格

GUI：单击Main Menu→Preprocessor→Meshing→Size Ctrls→Concentrate KPs→Create，弹出拾取对话框拾取裂纹尖端处的关键点8，单击“OK”按钮，弹出裂纹尖端网格控制面板，如图13-4所示，按照图13-4进行设置，设置完毕，单击“OK”按钮。

（2）打开网格划分工具

GUI：单击Main Menu→Preprocessor→Meshing→MeshTool

（3）设置线网格

单击网格划分工具中尺寸控制区域（Size Controls）中的线（Lines）控制中设置（Set）按钮，弹出拾取对话框，拾取线L10，单击“Apply”按钮，弹出线网格设置面板，如图13-5所示，按照图13-5进行设置，单击“Apply”按钮，弹出拾取对话框，继续拾取线L6，单击“Apply”按钮，弹出线网格设置面板，如图13-6所示，按照图13-6进行设置，设置完毕，单击“OK”按钮。

图13-4 裂纹尖端网格控制面板

图13-5 线网格设置面板

图13-6 线网格设置面板(www.xing528.com)

（4）设置总体网格尺寸

选择网格划分工具面板中的尺寸控制子面板中的总体网格控制（Global）选项并单击“设置”（Set）按钮，如图13-7所示，弹出总体网格尺寸设置面板，如图13-8所示。

图13-7 网格划分工具面板中尺寸控制子面板

图13-8 总体网格尺寸设置面板

该设置面板中有两个控制选项：单元尺寸（Element edge length）和单元数量（No.of element divisions），在单元尺寸控制中输入0.04，单击“OK”按钮。

（5）划分网格

单击网格划分工具面板上的网格划分按钮（Mesh），弹出拾取对话框，拾取所有的面，单击“OK”按钮。

7.由面单元转动体单元

（1）定义单元拉伸选项

GUI：单击Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Extrude→Elem Ext Opts，弹出单元拉伸选项设置面板，如图13-9所示，按照图13-9进行设置，设置完毕，单击“OK”按钮。

图13-9 单元拉伸选项设置面板

（2）将平面单元拉伸成体单元

GUI：单击Main Menu→Preprocessor→Modeling→Operate→Extrude→Areas→Along Lines，弹出拾取对话框，单击“Pick All”按钮，继续拾取线L1，单击“OK”按钮。

（3）删除线

GUI：单击Main Menu→Preprocessor→Modeling→Delete→Line and Below，弹出拾取对话框，拾取线L1，单击“OK”按钮。

8.定义表面效应单元

（1）设置单元属性

GUI：单击Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Elements→Elem Attributes，弹出单元属性设置面板，如图13-10所示，按照图13-10进行设置，设置完毕，单击“OK”按钮。

（2）选择顶面节点

GUI：单击Utility Menu→Select→Entities，弹出选择实体设置面板，如图13-11所示，按照图13-11进行设置，单击“OK”按钮。

（3）定义表面效应单元

GUI：单击Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Elements→Surf/Contact→SurfEffect→Generl Surface→No extra Node，弹出拾取对话框，单击“Pick All”按钮。

图13-10 单元属性设置面板

图13-11 选择实体设置面板

（4）选择所有实体

GUI：单击Utility Menu→Select→Everything