第3章 patran網(wǎng)格劃分(FEM)

第三章網(wǎng)格劃分(FEM)1.FEM概述

獨(dú)立于有限元求解器(如Nastran，Abagus，Ansys)Patran把單元拓普與單元物理特性分開Patran的FEM，只涉及其拓普，不管物理特性物理特性在Patran的Properties中定義特點(diǎn)：主要拓普形式:每種拓普，又有4結(jié)點(diǎn)，8結(jié)點(diǎn)，20結(jié)點(diǎn)等相關(guān):

即幾何與對(duì)應(yīng)有限元一致施加到幾何上的載荷自動(dòng)分配到有限元模型給幾何指定物理特性也即給對(duì)應(yīng)單元指定了物理特性根據(jù)幾何可找到單元，對(duì)單元可找出所在幾何

單元與幾何相關(guān)性Patran網(wǎng)格功能分類（1）直接對(duì)幾何體分網(wǎng)在Create/mesh下，包括Iso-mesher,Paver,Tet-mesh三類自動(dòng)網(wǎng)格生成器網(wǎng)格與幾何母體自動(dòng)相關(guān)聯(lián)

（2）直接對(duì)網(wǎng)格操作在Sweep/Element和Transform下，對(duì)基網(wǎng)(BaseMesh)作回轉(zhuǎn)，拉伸，滑動(dòng)等操作，產(chǎn)生復(fù)雜網(wǎng)格新網(wǎng)格沒有幾何相關(guān)性（3）手工生成網(wǎng)格(Create/Node,Create/Mesh和Create/MPC)（4）編輯、修改網(wǎng)格(Modify)2.直接對(duì)幾何分網(wǎng)自動(dòng)網(wǎng)格生成器類型及適用范圍

幾何類型顏色自動(dòng)劃分工具線任意線

Iso-mesh面簡單曲面空間三邊形空間四邊形綠色I(xiàn)so-mesh或Paver

復(fù)雜曲面任何曲面紫紅色Paver體簡單體四面體、五面體、六面體藍(lán)色I(xiàn)so-mesh

B-rep體任何體白色Tet-meshIso-mesh(1)可劃分線，面和體(2)用戶對(duì)網(wǎng)格有很高控制

(a)指定參數(shù)方向上劃分?jǐn)?shù);(b)選擇劃分模式，控制每結(jié)點(diǎn)位置(3)只適用于簡單幾何

須把B-repSolid或trimmedSurface轉(zhuǎn)成簡單幾何幾何內(nèi)硬點(diǎn)、硬線(hardgeometry)無效Paver(1)能劃分任意曲面(2)用戶對(duì)網(wǎng)格的控制度不如Isomesh只能用meshseed,globellength等控制(3)能識(shí)別曲面內(nèi)部硬幾何Tet-mesh對(duì)任何實(shí)體，自動(dòng)生成四面體網(wǎng)格可用meshseed，曲率半徑等控制網(wǎng)格網(wǎng)格疏密的控制

MeshSeed法（1）用于控制某邊上網(wǎng)格疏密（2）有Uniform(均勻撒種子)，One-wayBias(等比撒種子)，Two-wayBias(雙等比方式撒種子)，CurveBased(曲率半徑撒種子)等方式（3）要求:(a)選一種控制方式；(b)屏幕拾取幾何邊；(c)輸入分割數(shù)等(4)對(duì)三種網(wǎng)格劃分器均有效

示例只對(duì)tetmesh有效控制面上網(wǎng)格蔬密要求輸入曲面（surface），該曲面上單元長度

SurfaceControl法無網(wǎng)格控制時(shí)，Iso-mesh、Paver和Tet-mesh用GlobalEdgeLength確定單元大小

GlobalEdgelength法用硬點(diǎn)或硬線來控制

HardGeometry網(wǎng)格所有邊長落在maxedgelength和minedgelength間

最長，最短邊長曲率半徑(curvaturecheck)根據(jù)曲率變化調(diào)整疏密，保證max(h/l)小于給定值自動(dòng)網(wǎng)格生成菜單及步驟Globaledgelength網(wǎng)格劃分器(mesher)：Iso-mesh，paver或tetmesh單元拓普：Hex8,Hex20,wedge等選取需劃分的幾何體Apply生成網(wǎng)格。

步驟:菜單:示例幾何協(xié)調(diào)與單元協(xié)調(diào)(1)幾何是協(xié)調(diào):二幾何間有共同一致的邊或面(2)幾何間協(xié)調(diào)，自動(dòng)網(wǎng)格劃分時(shí)，交界處網(wǎng)格自動(dòng)一致(3)幾何體交接處網(wǎng)格疏密，按優(yōu)先級(jí)來定（a）Meshseed（b）相鄰幾何上網(wǎng)格劃分相一致（c）全局單元長幾何協(xié)調(diào)性處理幾何調(diào)不協(xié)（1）消除裂紋(a)用Edit/surface/edgematch把縫消除(b)用create/surface/trimmed建新幾何消除縫隙（2）用網(wǎng)格控制確保網(wǎng)格一致，如用硬點(diǎn)或create/Meshseed/tabular等方法3.用變換生成網(wǎng)格Transform對(duì)已有網(wǎng)格移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、鏡面反射等生新網(wǎng)格Sweep對(duì)基網(wǎng)格(basemesh)拉伸，滑動(dòng)等產(chǎn)生高階網(wǎng)格如從2D單元產(chǎn)生3D單元，1D單元產(chǎn)生2D單元等

Arc法Sweep單元法將基單元(BaseEntily)繞某軸轉(zhuǎn)過一角度(SweepAngle)建單元

Extrude方法Sweep/Extrude將基單元沿一矢量方向拉伸一段距離建網(wǎng)格Glide或Glide-Glide方法將基單元沿一或兩曲線（glidecurve）滑動(dòng)，來產(chǎn)生新單元Normal方法基單元沿各自法線方向拉伸來產(chǎn)生新網(wǎng)格RadialCylindrical方法定義一中心軸（Refer.CoordinateFrame和Axis）及一徑向距離將基網(wǎng)格沿柱坐標(biāo)徑向拉伸，產(chǎn)生新網(wǎng)格RadialSpherical方法定義一球心（Refer.coordinateFrame和SphereCenterPoint）及一徑向距離將基網(wǎng)格沿球坐標(biāo)徑向拉伸，來產(chǎn)生新網(wǎng)格SphericalThera方法定義球心、球軸及回轉(zhuǎn)角，將基網(wǎng)格各結(jié)點(diǎn)沿球上路徑回轉(zhuǎn)，產(chǎn)生新網(wǎng)格VectorField方法輸入空間變化矢量場，將基網(wǎng)格各點(diǎn)按矢量方向和大小拉伸，來產(chǎn)生新網(wǎng)格Loft方法在二組協(xié)調(diào)一致2D網(wǎng)格間，產(chǎn)生3D網(wǎng)格，把2D網(wǎng)格連接起來

注：雖然通過Transform或Sweep產(chǎn)生網(wǎng)格沒有幾何相關(guān)性，但可通過FiniteElement下Associate和disassociate，以手工方式把幾何與單元相關(guān)4.逐個(gè)生成或改動(dòng)網(wǎng)格在FiniteElement下Create/Node,Create/Element,Create/MPC及Modify中5.應(yīng)用例子網(wǎng)格與幾何相關(guān)性(1)用paver自動(dòng)劃分表面（2）用Sweep/Element/Normal，取A->B方向，拉伸出hexa實(shí)體單元；（3）用Associate/Elem