CATIA有限元高級劃分網(wǎng)格教程

1、CATIA有限元高級網(wǎng)格劃分教程盛選禹 李明志1.1 進入高級網(wǎng)格劃分工作臺（1） 打開例題中的文件Sample01.CATPart。（2） 點擊主菜單中的【開始】【分析與模擬】【Advanced Meshing Tools】(高級網(wǎng)格劃分工具），就進入【Advanced Meshing Tools】（高級網(wǎng)格劃分工具）工作臺，如圖11所示。進入工作臺后，生成一個新的分析文件，并且顯示一個【New Analysis Case】（新分析算題）對話框，如圖12所示。圖11【開始】【分析與模擬】【Advanced Meshing Tools】(高級網(wǎng)格劃分工具）（3） 在【New Analysis

2、Case】（新分析算題）對話框內(nèi)選擇【Static Analysis】（靜力分析）選項。如果以后打開該對話框的時候均希望是計算靜力分析，可以把對話框內(nèi)的【Keep as default starting analysis case】（在開始時保持為默認選項）勾選。這樣，下次進入本工作臺時，將自動選擇靜力分析。（4） 點擊【新分析算題】對話框內(nèi)的【確定】按鈕，關(guān)閉對話框。1.2 定義曲面網(wǎng)格劃分參數(shù)本節(jié)說明如何定義一個曲面零件的網(wǎng)格類型和全局參數(shù)。（1） 點擊【Meshing Method】(網(wǎng)格劃分方法)工具欄內(nèi)的【高級曲面劃分】按鈕，如圖13所示。需要在【Meshing Method】(網(wǎng)格

3、劃分方法)工具欄內(nèi)點擊中間按鈕的下拉箭頭才能夠顯示出【高級曲面劃分】按鈕。 圖12【New Analysis Case】（新分析算題）對話框 圖13【高級曲面劃分】按鈕（2） 點擊【高級曲面劃分】按鈕后在圖形區(qū)選擇零件，彈出【Global Parameters】（全局參數(shù)）對話框，如圖1-4所示。圖1-4 【Global Parameters】（全局參數(shù)）對話框（3） 在【Global Parameters】（全局參數(shù)）對話框內(nèi)定義需要的網(wǎng)格參數(shù)。在本例題中，用戶需要定義的參數(shù)如下：l 選擇【Set frontal quadrangle method】（設(shè)置前四邊形網(wǎng)格方法）按鈕，作為網(wǎng)格的類

4、型。l 點擊【Mesh】（網(wǎng)格）選項卡，定義下面的全局參數(shù)：i. 在【Mesh size】（網(wǎng)格尺寸）數(shù)字欄內(nèi)輸入5mm；ii. 在【Offset】（偏移量）數(shù)字欄內(nèi)輸入0mm。l 點擊【Geometry】（幾何）選項卡，定義下面的全局參數(shù)：i. 在【Constraint sag】（約束垂度）數(shù)字欄內(nèi)輸入1mm；ii. 在【Min holes size】（最小孔大?。?shù)字欄內(nèi)輸入10mm；iii. 選擇【Merge during simplification】（簡化過程中合并）選項；iv. 在【Min size】（最小尺寸）數(shù)字欄內(nèi)輸入2mm。（4） 點擊【Global Parameters】

5、（全局參數(shù)）對話框內(nèi)的【確定】按鈕，在左邊的模型樹中出現(xiàn)新的元素【Advanced Surface Mesh】（高級曲面網(wǎng)格），如圖15所示。圖15模型樹中的新元素【Advanced Surface Mesh】（高級曲面網(wǎng)格）注意！進入【高級曲面網(wǎng)格】工作臺后，下列工具欄將顯示出來：l 【Local Specifications】（局部網(wǎng)格設(shè)置）；l 【Execution】（執(zhí)行）；l 【Edition Tools】（編輯工具）。在任何時候，都可以對全局參數(shù)進行修改和顯示。點擊【Global Parameters】（全局尺寸）工具欄內(nèi)的【Global Parameters】（全局尺寸）按鈕，就

6、可以彈出【Global Parameters】（全局參數(shù)）對話框。1.3 設(shè)置控制和節(jié)點本節(jié)說明如何定義棱邊點分布的控制，為了完成設(shè)置，需要選擇棱邊、頂點、曲線或者點（幾何形狀上的點）。繼續(xù)§1.2節(jié)的設(shè)置，文件仍然處于打開狀態(tài)，仍然處于【Advanced Surface Meshing】（高級網(wǎng)格劃分）工作臺。（1） 點擊【Local Specifications】（局部規(guī)定）工具欄內(nèi)的【Add/Remove Constraints】（添加/移除控制）按鈕，如圖16所示。彈出【Add/Remove Constraints】（添加/移除控制）對話框和【Trap Type】（選擇方法）

7、對話框，如圖17和圖18所示。圖16【Local Specifications】（局部規(guī)定）工具欄內(nèi)的【Add/Remove Constraints】（添加/移除控制）按鈕 圖17 【Add/Remove Constraints】（添加/移除控制）對話框 圖18【Trap Type】（選擇方法）對話框（2） 點擊選擇要約束的棱邊，如圖19所示。點擊選擇后，棱邊顏色顯示為黃色，【Add/Remove Constraints】（添加/移除控制）對話框更新顯示內(nèi)容，如圖110所示。 圖19選擇的棱邊 圖110 更新顯示的【Add/Remove Constraints】（添加/移除控制）對話框（3）

8、點擊【Add/Remove Constraints】（添加/移除控制）對話框內(nèi)的【確定】按鈕。（4） 點擊【Local Specifications】（局部規(guī)定）工具欄內(nèi)的【Imposed Elements】（強制單元）按鈕，彈出【Imposed Elements】（強制單元）對話框，如圖111所示。（5） 選擇上面控制布置設(shè)置的棱邊，彈出【Edit Elements Distribution】（編輯單元分布）對話框，如圖112所示。 圖111【Imposed Elements】（強制單元）對話框 圖112 【Edit Elements Distribution】（編輯單元分布）對話框（6）

9、設(shè)置單元分布新的參數(shù)，在本例題中設(shè)置的參數(shù)如下：l 在下拉列表框內(nèi)選擇【Uniform】均勻分布類型；l 在【Number of elements】（單元數(shù)量）數(shù)字欄內(nèi)輸入10。點擊【Edit Elements Distribution】（編輯單元分布）對話框內(nèi)的【確定】按鈕。在選擇的棱邊上對節(jié)點（或者單元）進行分布。節(jié)點分布的描述出現(xiàn)在【Imposed Elements】（強制單元）對話框內(nèi)，如圖113所示。（7） 點擊【Imposed Elements】（強制單元）對話框內(nèi)的【確定】按鈕，關(guān)閉對話框。同時圖形上所選棱邊顯示出劃分的節(jié)點，如圖114所示。 圖113 節(jié)點分布的描述出現(xiàn)在【Im

10、posed Elements】（強制單元）對話框圖114所選棱邊顯示出劃分的節(jié)點1.4 啟動網(wǎng)格劃分操作本節(jié)說明如何生成網(wǎng)格，生成網(wǎng)格的參數(shù)是本章前面幾節(jié)設(shè)定的網(wǎng)格參數(shù)。（1） 點擊【Execution】（執(zhí)行）工具欄內(nèi)的【Mesh The Part】（劃分零件網(wǎng)格）按鈕， 程序自動對零件進行網(wǎng)格劃分，并且在【Mesh The Part】（劃分零件網(wǎng)格）對話框內(nèi)顯示一個基本的總結(jié)，如圖115所示。同時零件被自動劃分網(wǎng)格，如圖116所示。 圖115在【Mesh The Part】（劃分零件網(wǎng)格）對話框內(nèi)顯示的總結(jié)圖116 零件自動劃分的網(wǎng)格顯示被自動切換到劃分質(zhì)量模式，用戶自己可以查看生成網(wǎng)格的

11、單元質(zhì)量。（2） 點擊【Mesh The Part】（劃分零件網(wǎng)格）對話框的【確定】按鈕，關(guān)閉對話框。1.5 分析單元質(zhì)量本節(jié)說明如何使用一些基本的網(wǎng)格質(zhì)量分析功能。質(zhì)量分析功能在所有網(wǎng)格劃分過程中，都是可以調(diào)用的?？梢詫λ械膯卧蛘哚槍δ骋粋€單元分析單元質(zhì)量。（1） 點擊【Mesh Analysis Tools】（網(wǎng)格分析工具）工具欄內(nèi)的【Quality Analysis】（質(zhì)量分析）按鈕，彈出【Quality Analysis】（質(zhì)量分析）對話框，如圖117所示。圖117 【Quality Analysis】（質(zhì)量分析）對話框【Quality Analysis】（質(zhì)量分析）對話框是一個

12、顯示指定質(zhì)量和分析網(wǎng)格的過濾器，通過選擇特定的參數(shù)，用戶可以決定如何觀察劃分的網(wǎng)格。對話框還提供了一系列的功能，可以對網(wǎng)格進行更加深入的分析。（2） 點擊【Quality Analysis】（質(zhì)量分析）對話框內(nèi)的【Show Quality Report】（顯示分析報告）按鈕，彈出【Quality Report】（質(zhì)量報告）對話框，顯示出所選擇部分網(wǎng)格質(zhì)量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)：Good（好）、 Poor（差）、Bad（壞）、Worst（最壞） 和Average（平均），如圖118所示。圖118【Quality Report】（質(zhì)量報告）對話框（3） 點擊對話框內(nèi)的【Connectivities】（連通性）

13、選項卡，顯示網(wǎng)格的連通性統(tǒng)計結(jié)果（節(jié)點數(shù)量，單元數(shù)量，連通性，每個連通的單元數(shù)。），如圖119所示。圖119 【Connectivities】（連通性）選項卡顯示的內(nèi)容（4） 點擊【Quality Report】（質(zhì)量報告）對話框內(nèi)的【確定】按鈕，關(guān)閉對話框。下面說明如何分析單個單元的質(zhì)量。（5） 點擊【Quality Analysis】（質(zhì)量分析）對話框內(nèi)的【Analyze An Element】（分析一個單元）按鈕。（6） 選擇已經(jīng)劃分網(wǎng)格的一個單元，如圖120所示。 圖120選擇網(wǎng)格的一個單元 圖121【Analyze Single】（分析單個單元）對話框彈出【Analyze Singl

14、e】（分析單個單元）對話框，如圖121，顯示出所選擇單元的質(zhì)量：Taper（變尖），Distortion（扭曲），Warp Factor（翹曲系數(shù)）， Warp Angle（翹曲角度）， Skew Angle（歪斜角度）, Min. Length（最小長度），Max. Length（最大長度），Length Ratio（長度比）和 Normalized Value（歸一化數(shù)值）。換句話說，可以檢查每個單元的質(zhì)量是否合適。（7） 點擊【Analyze Single】（分析單個單元）對話框內(nèi)的【確定】按鈕，關(guān)閉該對話框。（8） 點擊【Quality Analysis】（質(zhì)量分析）對話框內(nèi)的【確定】

15、按鈕，關(guān)閉該對話框。1.6 網(wǎng)格編輯本節(jié)說明如何通過使用自動平滑功能移動選項編輯一個網(wǎng)格單元，然后將一個單元切割為兩個。（1） 點擊【Edition Tools】（編輯工具）工具欄內(nèi)的【Edit Mesh】（編輯網(wǎng)格）按鈕，如圖122所示。彈出【Edit Mesh】（編輯網(wǎng)格）對話框，如圖1-23所示。 圖122【Edition Tools】（編輯工具）工具欄內(nèi)的【Edit Mesh】（編輯網(wǎng)格）按鈕圖1-23 【Edit Mesh】（編輯網(wǎng)格）對話框（2） 在圖形區(qū)選擇一個節(jié)點，如圖124所示。移動該節(jié)點，根據(jù)節(jié)點移動到的位置，單元的質(zhì)量和可視化動態(tài)更新。（3） 點擊選擇【Edit Mesh

16、】（編輯網(wǎng)格）對話框內(nèi)的【Smooth around modifications】（在修改點周圍平滑）選項，如圖125所示。 圖124 圖形區(qū)選擇一個節(jié)點圖125選擇【Smooth around modifications】（在修改點周圍平滑）選項（4） 再在圖形區(qū)選擇一個節(jié)點，將節(jié)點移動到希望的位置，如圖126所示。圖126 移動節(jié)點的位置注意到，當【Edit Mesh】（編輯網(wǎng)格）對話框內(nèi)的【Smooth around modifications】（在修改點周圍平滑）選項仍然處于被激活狀態(tài)時，無論用戶將節(jié)點移動到什么位置，單元的質(zhì)量都不再改變。（5） 將鼠標移動到一個矩形單元上，如圖127

17、所示，鼠標自動顯示為剪刀形狀，點擊鼠標，將一個矩形單元切割為兩個三角形單元。 圖127 鼠標移動到一個矩形單元上（6） 一旦用戶將單元網(wǎng)格切割為兩個，重新把鼠標移動到切割的單元上，鼠標自動顯示為橡皮形狀，如圖128所說，此時點擊鼠標，可以將分割的單元刪除，重新恢復為一個完整的四邊形單元。圖128鼠標自動顯示為橡皮形狀（7） 點擊對話框內(nèi)的【確定】按鈕，關(guān)閉對話框。注意！當【Edit Mesh】（編輯網(wǎng)格）對話框內(nèi)的【Smooth around modifications】（在修改點周圍平滑）選項仍然處于被激活狀態(tài)時，無論用戶將節(jié)點移動到什么位置，單元的質(zhì)量都不再改變。1.7 對一個域重新劃分網(wǎng)

18、格本節(jié)說明通過修改預定義的局部參數(shù)（如網(wǎng)格劃分方法和網(wǎng)格尺寸），如何對一個域重新劃分網(wǎng)格。（1） 點擊【Edition Tools】（編輯工具）工具欄內(nèi)的【Remesh Domain】（重新劃分網(wǎng)格）按鈕，彈出【Remesh Domain】（重新劃分網(wǎng)格）對話框，如圖129所示。（2） 在圖形區(qū)選擇要重新劃分網(wǎng)格的域，如圖130所示，選擇的區(qū)域是有錐度的過渡區(qū)，選擇的區(qū)域用紅色棱邊顯示。通過改變局部劃分網(wǎng)格的方法，消除三角形單元。圖129【Remesh Domain】（重新劃分網(wǎng)格）對話框 圖130選擇要重新劃分網(wǎng)格的域（3） 在【Remesh Domain】（重新劃分網(wǎng)格）對話框內(nèi)設(shè)置所選擇域的劃分網(wǎng)格參數(shù)。圖131 【Remesh Domain】（重新劃分網(wǎng)格）對話框內(nèi)設(shè)置的參數(shù)可以定義的參數(shù)包括：l Mesh method（網(wǎng)格劃分方法）；l Impact neighbor domains（沖擊相鄰域）；l Mesh size（網(wǎng)格尺寸）。在本例題中，選擇【Mapped quads】（映射四邊形）選項作為【Mesh method】（網(wǎng)格劃分方法），選擇【Impact neighbor domains】