ANSYS Mechanical中的网格质量评价方法与应用

在ANSYS Mechanical中，网格划分的质量可以通过Mesh分支Details中的Quality部分来评价，如下图所示。

上述选项中，Check Mesh Quality选择Yes，Errors表示在给定的Error Limits限制下不能生成网格，会打印错误消息。Error Limits为极限值，当 physics preference 选择Mechanical 时，Error Limits可以选择Standard Mechanical或Aggressive Mechanical。TargetQuality选项用于设置期望网格满足的目标单元质量。如果在MeshMetric的下拉列表中选择了一项度量指标，则可以在网格划分后查看网格度量信息，从而评估网格质量。

目前Mechanical中可用的Mesh Metric及其相关说明列于表1。

表1 网格度量指标类型与描述

网格度量指标	描述	取值的说明
Element Quality	基于总体积和单元边长平方、立方和比值的综合度量指标	介于0-1之间
Aspect Ratio  Calculation for Triangles	三角形单元的纵横比指标	等边三角形为1，越大单元质量越差
Aspect Ratio  Calculation for Quadrilaterals	四边形单元的纵横比指标	正方形为1，越大单元形状越差
Jacobian Ratio	Jacobian比质量指标	此比值越大，等参元的变换计算越不稳定
Warping Factor	单元扭曲因子	此因子越大表面单元翘曲程度越高
Parallel  Deviation	平行偏差	此指标越高单元质量越差
Maximum Corner  Angle	相邻边的最大角度	接近180°会形成质量较差的退化单元
Skewness	单元偏斜度指标，是基本的单元质量指标	此值在0-0.25时单元质量最优，在0.25-0.5时单元质量较好，建议不超过0.75
Orthogonal  Quality	正交质量度量	范围是0到1之间，其中0为最差，1为最优。

在Mesh Metric项目列表中，可选择以上各种指标之一进行统计显示，对于其中任何一个指标，可以统计该指标的最大值、最小值、平均值以及标准差，如下图所示。

对于每一种评价指标，还可显示分区间的单元分布情况。以Orthogonal Quality为Mesh Metric时，可以显示单元正交质量度量值的分布情况柱状图，如下图所示，其中包含四面体单元Tet10单元的统计信息。

Mesh Metrics统计柱状条图

点击柱状图中的某一个柱条，可在模型中显示对应范围单元的位置分布情况。如下图所示为某支架结构几何模型，Orthogonal Quality为0.25附近以及Orthogonal Quality为0.5附近Tet单元的分布情况。由于这个模型被全部划分成为高阶四面体网格，因此只有Tet10单元的分布柱状图，如果模型中还包含有其他形状的单元，则也会并列显示在对应区间的柱状图。

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