等份点附近的网格质量较好。网格质量可用细长比、锥度比、内角、翘曲量、拉伸值、边竹点位置偏差等指标度量。

划分网格时一般要求网格质量能达到某此指标要求。在重点研究的结构关键部位，应保

证划分高质量网格，即使是个别质量很差的网格也会引起很大的局部误差。而在结构次要部位

网格质量可适当降低。当模型中存在质量很差的网格(称为畸形网格)时，计算过程将无法进

其A单元的节点交叉编号，B单元的内角大于180° ,C

单元的两对点重合，网格面积为零。

(5)网格分界面和分界点

结构中的一些特殊界面和特殊点应分为网格边界或节点以便定义材料特性、物理特性、载荷和位移约束条件。即应使网格形式满足边界条件特点，而不应让边界条件来适应网格。常

见的特殊界面和特殊点有材料分界面、几尺寸突变面分布载荷分界线(点)、集中载荷作用点

和位移约束作用点等。

(6)位移协调性

位移协调是指单元上的力和力矩能够通过节点传递相邻单元。为保证位移协调，一个单元的节点必须同时也是相邻单元的节点，而不应是内点或边界点。相邻单元的共有节点具有相同

的自由度性质。否则,单元之间须用多点约束等式或约束单元进行约束处理。图2.6是两种位

移不协调的网格划分，图A中的节点1仅属于一个单元，变形后会产生材料裂缝或重叠。图 B

中的平面单元和梁单元节点的自由度性质不同，粱单元的力矩无法传递到平面单元。

行。图2.5是三种常见的畸形网格

,

几种常见的畸形网格

图2. 5

图2.6位移不协调的网格划分

1）网格布局

当结构形状对称时，其网格也应划分对称网格，以使模型表现出相应的对称特性（如集中 质矩阵对称）。不刘一称布局会引起一定误差，如在图2.7中，悬臂粱截面相对轴对称，在对 称载荷作用下，自由端两对称节点1、2的挠度值本应相等。但若分图所不对称网格，计算出

的丫，=0 .0346, Y Z = 0.0350。若改用图C 所示的网格，则丫，和丫完全相同。

图2. 7网格布局对计算结果的影响

2）节点和单元编号

节点和单元的编号影响结构总刚矩阵的带宽和波前数 ，因而影响计算时间和存储量的大 小,因此合理的编号有利于提高计算速度。但对复杂模型和自动分网而言，人为确定合理的编 号很困难，日前许多有限元分析软件自带有优化器，网格划分后可进行带宽和波前优化从而减 轻人的劳动强度。

2.1.3 A N SY S 简介

ANS Y S 有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序， 可以用来求解结构、流

体、电力、电磁场及碰撞等问题。因此它可应用于以下工业领域: 物

医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械

等。

软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。

前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模 型; 分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析 ）、流体动 力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析 ，可模拟多种物理介质 的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力

后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体 切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以

EC)

航空航天、汽车工业、生