5第五章-三维实体网格划分

 65第五章三维实体网格划分本章讲述三维实体网格划分。包括三部分内容：生成四面体网格零件：对实体指定线性或者2次四面体网格。四面体网格填充器：通过从曲面网格生成四面体网格来对实体划分网格。扫描实体网格：通过从曲面网格生成六面体或者楔形网格对实体划分网格。5．1生成3D零件网格本节说明如何使用四面体网格划分方法生成3D网格。在【GenerativeStructuralAnalysis】（通用结构分析）工作台和【AdvancedMeshingTools】（高级网格划分工具）工作台都有本命令。根据用户安装的产品不同，显示的选项是不同的：【GenerativeStructuralAnalysis】（通用结构分析）或者【FEMSurface】（曲面网格划分）系列产品。【FEMSolid】（有限元实体划分）系列产品。5.1.1【GenerativeStructuralAnalysis】（通用结构分析）或者【FEMSurface】（曲面网格划分）系列产品在通常的用户中，一般安装的是第一种情形。在这种设置下，无论是在通用结构分析工作台还是高级划分工具工作台，定义3D网格的零件时，弹出的对话框只有两个选项卡。（1）点击【MeshingMethods】（网格划分方法）工具栏内的【OctreeTetrahedronMesher】（四面体网格划分器）按钮，如图5－1所示。如果用户在【GenerativeStructuralAnalysis】（通用结构分析）工作台，则需要点击【ModelManager】工具栏内的【OctreeTetrahedronMesher】（四面体网格划分器）按钮，如图5－2所示。图5－1【OctreeTetrahedronMesher】（四面体网格划分器）按钮图5－2（2）在图形区选择要划分网格的实体零件。选择后弹出【OCTREETetrahedronMesh】（四面体网格划分器）对话框，如图5－3所示。注意！只能选择属于【PartBody】下的元素。【Global】选项卡：可以修改网格全局参数。【Local】选项卡：创建局部网格参数。（3）在对话框的选项内输入相应的数值。在本例中，在【Size】（尺寸）数值栏内输入20mm。（4）点击对话框内的【确定】按钮，生成新的网格零件，并且在模型树上显示出新的网格零件名称，如图5－4所示。 66图5－3【OCTREETetrahedronMesh】（四面体网格划分器）对话框图5－4模型树上显示出新的网格零件名称注意！3D网格可以手动删除或者添加。5.1.2【FEMSolid】（有限元实体划分）系列产品下面说明安装【FEMSolid】（有限元实体划分）系列产品时的情况。在这种设置下，无论是在通用结构分析工作台还是高级划分工具工作台，定义3D网格的零件时，弹出的对话框有4个选项卡。（1）点击【MeshingMethods】（网格划分方法）工具栏内的【OctreeTetrahedronMesher】（四面体网格划分器）按钮。如果用户在【GenerativeStructuralAnalysis】（通用结构分析）工作台，则需要点击【ModelManager】工具栏内的【OctreeTetrahedronMesher】（四面体网格划分器）按钮。（2）在图形区选择要划分网格的实体零件。选择后弹出【OCTREETetrahedronMesh】（四面体网格划分器）对话框，如图5－5所示。注意！只能选择属于【PartBody】下的元素。【Global】选项卡：可以修改网格全局参数。【Size】（网格尺寸）：允许用户定义网格的尺寸（以mm为单位）。【Absolutesag】绝对垂度：网格和几何图形之间的昀大间隙，如图5－6所示。图5－5【OCTREETetrahedronMesh】（四面体网格划分器）对话框图5－6绝对垂度示意图【Proportionalsag】比例垂度：局部绝对垂度与局部网格长度的比例。比例垂度值＝局部绝对垂度值/局部网格棱边长度值注意！绝对垂度和比例垂度可以修改局部网格棱边长度值。用户可以使用绝对垂度和比例垂度两个值，在实际应用中，程序采用两个数字中约束严格的一个值。【Elementtype】单元类型：允许用户选择单元的类型（Linear线性单元，或者Parabolic二次单元） 67【Local】局部选项卡用户可以添加局部网格参数，例如垂度、尺寸或者在零件上的分布参数。为了添加局部参数，先在【Availablespecs】（可使用的特定参数栏）点击选择希望添加的参数，如图5－7所示，然后点击【Add】（添加）按钮。【Localsize】（局部尺寸）：用户可以修改名称、支承和数值，如图5－8所示。图5－7【Availablespecs】（可使用的特定参数栏）内的选项图5－8【LocalMeshsize】（局部网格尺寸）对话框【Localsag】（局部垂度）：用户可以修改名称、支承和数值，如图5－9所示。【Edgesdistribution】（棱边上的分布）：允许用户定义在某一特定棱边上局部节点分布。为完成该功能:选择【Edgesdistribution】（棱边上的分布）选项，然后点击【Add】（添加）按钮。弹出【Edgesdistribution】（棱边上的分布）对话框，如图5－10所示。图5－9【LocalMeshsag】（局部网格垂度）对话框图5－10【Edgesdistribution】（棱边上的分布）对话框在图形区选择指定节点分布的棱边，然后输入要分割的棱边数量。【EdgesDistribution.1】特征出现在模型树上，同时所选择棱边上出现节点，如图5－11所示。点击【LocalMeshDistribution】局部网格分布对话框内的【确定】按钮。【Imposedpoints】强制点：允许用户选择一些点，在划分网格时强制考虑这些选择的点。注意！在此种情况下，用户选择的点必须是在形状设计工作台或者零件工作台创建的点。只有在曲线上或者曲面上的点，才能够选择使用。点所在的支承元素必须是所划分的几何的一部分。为完成该功能:选择【Localimposedpoints】局部强制加点选项，然后点击【Add】（添加）按钮。弹出【ImposedPoints】强制点对话框，如图5－12所示。 68图5－11选择棱边上出现节点图5－12【ImposedPoints】强制点对话框从模型树（在OpenBody组下面）选择点，作为划分网格上强制添加的点。点击【ImposedPoints】强制点对话框内的【确定】按钮。为了编辑已经创建的局部网格分布，用户需要双击模型树上的【LocalNodesDistribution】对象，然后从弹出的【LocalMeshDistribution】（局部网格分布）对话框中修改参数。【Quality】（质量）选项卡【Criteria】（标注）：允许用户选择一个标准（Shape形状、Skewness偏斜度、Strech伸展）【Intermediatenodesparameters】（中间节点参数）：只有在选择【Parabolic】（二次）网格时，才可以使用本选项。该选项允许用户选择二次网格中间节点的位置（Jacobian雅可比，Warp翘曲）。几何图形和中间节点之间的距离值是雅可比值或者是翘曲值。图5－13【Quality】（质量）选项卡显示内容图5－14几何图形和中间节点之间的距离值【Others】（其它）选项卡：图5－15【Others】（其它）选项卡显示内容【Detailssimplification】（简化的细节）：允许用户移除小的网格。【Geometrysizelimit】（几何尺寸限值）：允许用户指定由网格划分器忽略的昀大单元尺寸值。注意！如果所有曲面的棱边都小于几何尺寸限值，该曲面将被划分器忽略。【Meshedgessuppression】（网格棱边抑制）：移除小的棱边（在划分网格之后） 69没有网格棱边抑制采用网格棱边抑制图5－16不采用和采用网格棱边抑制的比较注意！有时会发生网格棱边抑制导致违背约束条件。【Globalinteriorsize:】（全局内部尺寸）：允许用户指定网格昀大内部尺寸。注意！如果全局内部尺寸小于在【Size】（尺寸）栏定义的数值，【Size】（尺寸）栏的数值将降低到全局内部尺寸值。【Min.sizeforsagspecs】（指定垂度的昀小值）：允许用户指定由于垂度指定值产生的网格优化中的昀小网格尺寸。【Max.numberofattempts】（昀多尝试次数）：对于复杂的几何形状，如果在划分网格时，需要进行多次尝试，允许用户强制指定一个昀多尝试次数。1.选择需要的参数。在本例题中，保留默认的参数。2.点击【Apply】（应用）按钮。弹出【ComputationStatus】（计算状态）对话框，并在零件上生成网格。为了更好地显示网格，可以将几何体隐藏起来。在左边的模型树上右击【LinksManager.1】对象，然后在弹出的快捷菜点中选择【Hide/Show】（隐藏/显示）选项。昀终生成的网格如图5－17所示。在模型树上出现【OCTREETetrahedronMesh.1:Part.1】对象，如图5－18所示。图5－17昀终生成的网格图5－18【OCTREETetrahedronMesh.1:Part.1】对象3.点击对话框内的【OK】（确定）按钮为了编辑网格模型，可以双击模型树上的【OCTREETetrahedronMesh.1:Part.1】对象，双击后，弹出【OCTREETetrahedronMesh】（OCTREE四面体网格）对话框。5.2四面体网格填充器本节说明如何从表面网格创建生成四面体网格。四面体网格过滤器从曲面网格（三角形壳单元或者四边形壳单元）创建生成体积网格（线性四面体网格或者二次四面体网格）。本项功能必须在FEMSolid(FMD)产品下执行。 70在创建实体网格前，有两个必要条件：（1）要确保曲面网格是封闭且连续的。（2）要确保曲面网格没有交叉干涉。用户可以使用【检查干涉】功能，先对曲面网格进行检查。3D网格的质量依赖于2D网格的质量。在创建3D网格前，要确保2D网格质量是好的。使用本功能前，必须先有一个曲面网格。曲面网格可以与几何形状关联，也可以不关联。如果曲面网格是与几何形状关联的，几何形状可以是一个实体结构，也可以是一组连接的面。（1）打开文件sample40.CATAnalysis。在本例题中，已经创建了曲面网格，如图5－19所示。（2）点击【MeshingMethods】（网格划分方法）工具栏内的【TetrahedronFiller】（四面体填充器）按钮，如图5－20所示。图5－19创建的曲面网格图5－20【TetrahedronFiller】（四面体填充器）按钮点击后弹出【TetrahedronFiller】（四面体填充器）对话框，如图5－21所示。图5－21【TetrahedronFiller】（四面体填充器）对话框【MeshParts】（网格零件）栏：允许用户选择用于创建3D网格的2D网格。注意！可以同时选择多个2D网格。用户可以选择【SurfaceMesh】方法划分的曲面网格、【AdvancedSurfaceMesh】方法划分的曲面网格、【Coating2DMesh】抽取的2D网格、以及使用【Transformation】功能创建的各种2D网格。【Remove】（移除）：允许用户移除所选择的网格零件。【Removeall】（移除所有）：允许用户移除所有选择的网格零件。【ElementType】（单元类型）：允许用户选择要创建的实体单元类型。他们与曲面网格单元的类型无关。【Linear】（线性）：单元没有中间节点，对于只有直的棱边的实体非常好。 71【Parabolic】（二次）：单元有中间节点，对于有曲线棱边的实体非常好。（a）线性单元（b）二次单元图5－22单元类型比较【Sizeprogression:】（