lecture6-meshing

网格划分第六讲L1.2IntroductiontoAbaqus/CAE概述•介绍•独立和非独立的部件实例•网格生成技术•使用不同的分网技术•Bottom-Up六面体网格划分•网格兼容性•控制网格密度和梯度•参数化建模•分配单元类型•检查网格质量•质量和网格查询•练习L1.3IntroductiontoAbaqus/CAE概述•本课对Abaqus/CAE的网格划分技术做简要的介绍。•在“Abaqus/CAE:GeometryImportandMeshing”课程中，有关于分网和分区技术的进一步讨论。简介L1.5IntroductiontoAbaqus/CAE简介•“什么是网格？”•物理部件模型的几何近似。•包含许多几何上简单的节点和单元的离散几何体。•对于有限元程序进行模拟是必要的。•通过作为装配件特征的属性定义。•如果用户修改部件或装配件的特征，在网格划分模块定义的特征将被重新生成。L1.6IntroductiontoAbaqus/CAE部件几何体离散的几何体节点单元简介L1.7IntroductiontoAbaqus/CAE简介•网格划分模块的一般功能•允许用户使用不同的自动化程度为装配件划分网格，并且控制网格的划分状况，以适应分析的需要。•分配网格属性，并设置网格控制：•分网技术•单元形状•单元类型•网格密度•生成网格•为以下内容查询并确认网格状况：•节点和单元的数量•单元类型•单元质量独立和非独立的部件实例L1.9IntroductiontoAbaqus/CAE独立和非独立的部件实例•部件实例的概念•一个部件实例是装配体中部件的一个代表•一个部件实例不仅能够独立于原部件，也可以与原部件相关。•独立的部件实例可以在装配中分块。•多个独立的部件实例可以根据需要独立的剖分(划分网格,加载荷等等)•每个部件实例必须独立的划分网格•相关实例不能够在装配中剖分。•所有的相关实例都共有一个相同的原始部件•因此，只有原始的部件需要划分网格•它的所有的相关实例都继承了它的网格•任何部件的剖分必须在原始部件中进行.L1.10IntroductiontoAbaqus/CAE独立和非独立的部件实例•杂项说明.•无论是独立还是非独立部件:•都能创建不同属性的(载荷，边界等)和几何/表面.•任何实例必须是独立或者非独立实例中的一种.•一个部件不可能是两者的混合体.•所有孤立网格实例必须是独立的L1.11IntroductiontoAbaqus/CAE独立和非独立的部件实例Part-修复特征-形状特征-剖分-布种子-网格技术-单元属性-虚拟拓扑-划分网格部件-修复特征-形状特征-剖分-虚拟拓扑非独立实例与网格相关的属性不能被修改(几何属性和网格属性都不能被修改.)在部件中划分网格独立实例-剖分-布种子-网格技术-单元属性-虚拟拓扑-Mesh在装配中划分网格L1.12IntroductiontoAbaqus/CAE独立和非独立的部件实例•在创建实例的时候选择生成实例的类型•在下列情况下是不允许生成独立实例的:•部件已经被划分了网格•非独立的实例已经存在•部件是一个独立网格实例•在下列情况下是不允许生成非独立实例的:•独立的实例已经存在•能够非常容易的在独立和非独立实例之间转换L1.13IntroductiontoAbaqus/CAE独立和非独立的部件实例•在mesh模块中显示部件和装配•通过状态栏模型树来切换.•所有的Mesh模块功能够对所有部件生效Native网格显示按钮网格生成技术L1.15IntroductiontoAbaqus/CAE网格生成技术•自由分网技术•自由分网技术不使用预建的网格模式，所以该项技术在创建网格之前不能预见自由网格的模式。•对于二维区域使用自由分网技术可用的单元形状包括：四边形（默认）可以应用到任意平面和曲面。以四边形为主允许存在三角形单元作为过渡。三角形可以应用到任意平面和曲面。L1.16IntroductiontoAbaqus/CAE四边形网格网格生成技术以四边形为主的网格三角形网格L1.17IntroductiontoAbaqus/CAE网格生成技术•对于三维区域使用自由分网技术可用的单元形状包括：•四面体—如果网格种子不是太粗糙，利用四面体单元可以为任意形状的几何体划分单元。L1.18IntroductiontoAbaqus/CAE网格生成技术•扫略网格•网格在区域的一个表面被创建，该表面被称为源面。•网格中的节点沿着连接面，一次拷贝一个单元层，直到达到目标面。•Abaqus自动选择源和目标面。源面目标面源面的节点被拷贝到每个单元层和目标面L1.19IntroductiontoAbaqus/CAE网格生成技术•二维扫略网格•扫略区域全部是四边形网格•平面或曲面•退化旋转区域的四边形为主的网格•（退化的区域包含旋转轴）扫略网格退化的扫略网格L1.20IntroductiontoAbaqus/CAE网格生成技术•扫略网格(cont’d)•扫略区域能够划分成：•六面体网格•六面体为主网格•楔形网格•广义扫略路线广义扫略路线：厚度方向广义扫略路线：draftangle延展划分网格扫略路线:直线旋转划分网格扫略路线:弧线L1.21IntroductiontoAbaqus/CAE网格生成技术•可以用扫略网格来划分的区域需要满足：•拓扑•源面可以由多个面组成•目标面只能由一个面组成•连接面可以由多个面组成•可以使面成为矩形网格连接面源面L1.22IntroductiontoAbaqus/CAE网格生成技术•可以用扫略网格来划分的区域需要满足：•几何•在源面中，相邻面之间的二面角不能和180°相差太远。不能扫略划分可扫略划分L1.23IntroductiontoAbaqus/CAE网格生成技术•结构化的分网技术•结构化的网格划分技术使用简单的、预定义的网格拓扑关系划分网格。•Abaqus将规则形状区域的网格，比如正方形或立方体，变换到需要进行网格划分的几何体。•结构化的网格划分通常给出了对网格的最大的控制。三维可以用结构化方法分网的区域简单的网格拓扑structuredtrimeshesL1.24IntroductiontoAbaqus/CAE网格生成技术•映射网格•结构化网格的特殊例子•四表面区域•能够提高精度•能够用于•用波前法扫略划分的六边形或者六边形为主网格•用波前法扫略划分自由四边形和四边形为主单元•自由四面体或者三角形网格映射网格可以间接的映射到区域，并且在Abaqus/CAE中也支持L1.25IntroductiontoAbaqus/CAE网格生成技术•映射网格例子自由四面体网格用映射三角形网格划分四面插入区域L1.26IntroductiontoAbaqus/CAE网格生成技术•虚拟拓扑•在某些情况下，装配件的部件实例可能包含一些小的细节，比如表面和边。•虚拟拓扑可以忽略这些不重要的细节。细节模型由于小的表面和边引起的不良单元虚拟模型不重要的细节将被分离L1.27IntroductiontoAbaqus/CAE网格生成技术•如果部件实例中包含虚拟拓扑，那么它只能使用以下单元通过自由网格技术划分网格：•自由网格•三角形和四面体单元•用波前法划分的四边形为四边形为主单元网格•扫略网格•六面体或者楔形单元•映射网格•四边形,三角形,或者六面体单元L1.28IntroductiontoAbaqus/CAE网格生成技术•例子:虚拟拓扑+扫略网格通过剖分在拓扑模型中加了一个孔支架模型拓扑模型(可扫略划分)六面体网格L1.29IntroductiontoAbaqus/CAE网格生成技术•自动虚拟拓扑•基于用户提供的几何参数自动地创建虚拟拓扑自动虚拟拓扑使用不同的分网技术L1.31IntroductiontoAbaqus/CAE使用不同的分网技术•“哪些区域可以进行网格划分？”•基于每个区域的几何体和网格控制信息，Abaqus/CAE自动确定可以进行网格划分的区域。•区域的不同颜色表明了它们当前被分配的网格划分技术：自由网格划分技术结构化网格划分技术扫略网格划分技术利用当前网格划分技术不能进行网格划分L1.32IntroductiontoAbaqus/CAE使用不同的分网技术•如果把单元形状从六面体改为四面体，将把不能划分网格的区域变为可以进行网格划分的区域。L1.33IntroductiontoAbaqus/CAE使用不同的分网技术•通过分区使区域可以进行网格划分•如果需要用六面体网格划分三维部件实例，几乎所有的部件实例都需要进行分区。•复杂的几何体经常可以被分区为简单的、可以进行网格划分的区域。•分区可以用于：•改变和简化拓扑关系，使得区域可以使用结构化的或扫略的网格划分技术中的基本的六面体单元划分网格。L1.34IntroductiontoAbaqus/CAE使用不同的分网技术•通过分区，利用六面体单元为活塞、活塞销和连杆装配件进行网格划分。自下至上六面体网格划分L1.36IntroductiontoAbaqus/CAE自下至上六面体网格划分•作为预先讨论，Abaqus提供了一套强大的“自上而下”的六面体网格划分工具•分割实体成为可以应用扫略（黄）或结构（绿）网格划分技术的简单体•所有可划分网格的体在一个分析步中自动填充•自下至上六面体网格划分对自上而下技术不能完全解决的任务很有效•允许先前不能划分网格的体在多分析步中逐渐增加填充•可以在填充简单体内部之前，先选择划分某些边界面L1.37IntroductiontoAbaqus/CAE自下至上六面体网格划分•两种方法是互补的，而且共同使用•在接下来的例子中，部件被分割成为大部分可以用自上而下技术划分为六面体网格的几何体，留下六个需要使用自下而上技术划分网格的体。使用自上而下技术不能划分网格的区域扫率网格区域结构网格区域六个区域使用自下而上网格划分技术后，整个模型划分为六面体单元L1.38IntroductiontoAbaqus/CAE自下至上六面体网格划分•自下至上六面体网格划分应该被认为是最新的工具•使用这种技术划分六面体网格需要的时间和精力要高于自上而下的方式•自下至上网格划分在这不进一步讨论•在“Abaqus/CAE:GeometryImportandMeshing”专题中有更深入的讨论网格兼容性L1.40IntroductiontoAbaqus/CAE网格兼容性•同一部件实例的不同区域可以使用不同类型的单元类型进行网格划分，比如四面体和六面体。•在区域之间自动创建捆绑约束，以保持区域的连接。•允许在接触表面附近，或者在精度要求较高的高梯度区域使用六面体，在其它区域使用四面体。•当区域进行网格划分之后，附近区域的已有网格将不受影响。在分区时，自动加入捆绑约束L1.41IntroductiontoAbaqus/CAE网格兼容性•目前，还不可以在部件实例之间自动得到兼容的网格。•如果要求两个或多个体之间的网格兼容性，首先应该尝试包含所有体的单个部件。•在装配件模块，多个部件实例可以被合并为一个部件实例。•利用分区，不同的材料区域可以被分离。•如果两个对象必须以分开的部件建模，应该考虑使用捆绑约束将两个区域粘在一起，使得它们之间不存在网格兼容性的问题。•捆绑约束不是真正的协调，解的局部精度将会受到影响。使用捆绑约束将圆柱和实体块粘在一起。装配件（上部）和网格的分解图被捆绑的表面L1.42IntroductiontoAbaqus/CAE网格兼容性•合并实例网格成一个一致的独立网格•网格拓扑和节点位置必须一致.•创建独立网格取代实例•可以对任何独立/非独立/自然/独立实例的组合使用该功能L1.43IntroductiontoAbaqus/CAE网格兼容性•例子•步骤1:连接约束(laborintensiveinthiscase)•步骤2:合并网格将部件剖分成112可划分网格的单元一个10×10独立实例的陈列部件网格Side1Side2Side3Side4控制网格密度和梯度L1.45IntroductiontoAbaqus/CAE控制网格密度和梯度•网格种子•网格