講座6網(wǎng)格劃分

?DassaultSystèmes,2008網(wǎng)格劃分第六講IntroductiontoAbaqus/CAEL6.2概述介紹獨(dú)立和非獨(dú)立的部件實(shí)例網(wǎng)格生成技術(shù)使用不同的分網(wǎng)技術(shù)Bottom-Up六面體網(wǎng)格劃分網(wǎng)格兼容性控制網(wǎng)格密度和梯度參數(shù)化建模分配單元類型檢查網(wǎng)格質(zhì)量質(zhì)量和網(wǎng)格查詢練習(xí)IntroductiontoAbaqus/CAE概述本課對Abaqus/CAE的網(wǎng)格劃分技術(shù)做簡要的介紹。在“Abaqus/CAE:GeometryImportandMeshing”課程中，有關(guān)于分網(wǎng)和分區(qū)技術(shù)的進(jìn)一步討論。?DassaultSystèmes,2008簡介IntroductiontoAbaqus/CAE簡介“什么是網(wǎng)格？”物理部件模型的幾何近似。包含許多幾何上簡單的節(jié)點(diǎn)和單元的離散幾何體。對于有限元程序進(jìn)行模擬是必要的。通過作為裝配件特征的屬性定義。如果用戶修改部件或裝配件的特征，在網(wǎng)格劃分模塊定義的特征將被重新生成。IntroductiontoAbaqus/CAE部件幾何體離散的幾何體節(jié)點(diǎn)單元簡介IntroductiontoAbaqus/CAE簡介網(wǎng)格劃分模塊的一般功能允許用戶使用不同的自動化程度為裝配件劃分網(wǎng)格，并且控制網(wǎng)格的劃分狀況，以適應(yīng)分析的需要。分配網(wǎng)格屬性，并設(shè)置網(wǎng)格控制：分網(wǎng)技術(shù)單元形狀單元類型網(wǎng)格密度生成網(wǎng)格為以下內(nèi)容查詢并確認(rèn)網(wǎng)格狀況：節(jié)點(diǎn)和單元的數(shù)量單元類型單元質(zhì)量?DassaultSystèmes,2008獨(dú)立和非獨(dú)立的部件實(shí)例IntroductiontoAbaqus/CAE獨(dú)立和非獨(dú)立的部件實(shí)例部件實(shí)例的概念一個(gè)部件實(shí)例是裝配體中部件的一個(gè)代表一個(gè)部件實(shí)例不僅能夠獨(dú)立于原部件，也可以與原部件相關(guān)。獨(dú)立的部件實(shí)例可以在裝配中分塊。多個(gè)獨(dú)立的部件實(shí)例可以根據(jù)需要獨(dú)立的剖分(劃分網(wǎng)格,加載荷等等)每個(gè)部件實(shí)例必須獨(dú)立的劃分網(wǎng)格相關(guān)實(shí)例不能夠在裝配中剖分。所有的相關(guān)實(shí)例都共有一個(gè)相同的原始部件因此，只有原始的部件需要劃分網(wǎng)格它的所有的相關(guān)實(shí)例都繼承了它的網(wǎng)格任何部件的剖分必須在原始部件中進(jìn)行.IntroductiontoAbaqus/CAE獨(dú)立和非獨(dú)立的部件實(shí)例雜項(xiàng)說明.無論是獨(dú)立還是非獨(dú)立部件:都能創(chuàng)建不同屬性的(載荷，邊界等)和幾何/表面.任何實(shí)例必須是獨(dú)立或者非獨(dú)立實(shí)例中的一種.一個(gè)部件不可能是兩者的混合體.所有孤立網(wǎng)格實(shí)例必須是獨(dú)立的IntroductiontoAbaqus/CAE獨(dú)立和非獨(dú)立的部件實(shí)例Part-修復(fù)特征

-形狀特征-剖分-布種子-網(wǎng)格技術(shù)-單元屬性-虛擬拓?fù)?劃分網(wǎng)格部件

-修復(fù)特征

-形狀特征-剖分-虛擬拓?fù)浞仟?dú)立實(shí)例與網(wǎng)格相關(guān)的屬性不能被修改(幾何屬性和網(wǎng)格屬性都不能被修改.)在部件中劃分網(wǎng)格獨(dú)立實(shí)例-剖分-布種子-網(wǎng)格技術(shù)-單元屬性-虛擬拓?fù)?Mesh在裝配中劃分網(wǎng)格IntroductiontoAbaqus/CAE獨(dú)立和非獨(dú)立的部件實(shí)例在創(chuàng)建實(shí)例的時(shí)候選擇生成實(shí)例的類型在下列情況下是不允許生成獨(dú)立實(shí)例的:部件已經(jīng)被劃分了網(wǎng)格非獨(dú)立的實(shí)例已經(jīng)存在部件是一個(gè)獨(dú)立網(wǎng)格實(shí)例在下列情況下是不允許生成非獨(dú)立實(shí)例的:獨(dú)立的實(shí)例已經(jīng)存在能夠非常容易的在獨(dú)立和非獨(dú)立實(shí)例之間轉(zhuǎn)換IntroductiontoAbaqus/CAE獨(dú)立和非獨(dú)立的部件實(shí)例在mesh模塊中顯示部件和裝配通過狀態(tài)欄模型樹來切換.所有的Mesh模塊功能夠?qū)λ胁考ative網(wǎng)格顯示按鈕?DassaultSystèmes,2008網(wǎng)格生成技術(shù)IntroductiontoAbaqus/CAE網(wǎng)格生成技術(shù)自由分網(wǎng)技術(shù)自由分網(wǎng)技術(shù)不使用預(yù)建的網(wǎng)格模式，所以該項(xiàng)技術(shù)在創(chuàng)建網(wǎng)格之前不能預(yù)見自由網(wǎng)格的模式。對于二維區(qū)域使用自由分網(wǎng)技術(shù)可用的單元形狀包括：四邊形（默認(rèn)）

可以應(yīng)用到任意平面和曲面。以四邊形為主

允許存在三角形單元作為過渡。三角形

可以應(yīng)用到任意平面和曲面。IntroductiontoAbaqus/CAE四邊形網(wǎng)格網(wǎng)格生成技術(shù)以四邊形為主的網(wǎng)格三角形網(wǎng)格IntroductiontoAbaqus/CAE網(wǎng)格生成技術(shù)對于三維區(qū)域使用自由分網(wǎng)技術(shù)可用的單元形狀包括：四面體—如果網(wǎng)格種子不是太粗糙，利用四面體單元可以為任意形狀的幾何體劃分單元。IntroductiontoAbaqus/CAE網(wǎng)格生成技術(shù)掃略網(wǎng)格網(wǎng)格在區(qū)域的一個(gè)表面被創(chuàng)建，該表面被稱為源面。網(wǎng)格中的節(jié)點(diǎn)沿著連接面，一次拷貝一個(gè)單元層，直到達(dá)到目標(biāo)面。Abaqus自動選擇源和目標(biāo)面。源面目標(biāo)面源面的節(jié)點(diǎn)被拷貝到每個(gè)單元層和目標(biāo)面IntroductiontoAbaqus/CAE網(wǎng)格生成技術(shù)二維掃略網(wǎng)格掃略區(qū)域全部是四邊形網(wǎng)格平面或曲面退化旋轉(zhuǎn)區(qū)域的四邊形為主的網(wǎng)格（退化的區(qū)域包含旋轉(zhuǎn)軸）掃略網(wǎng)格退化的掃略網(wǎng)格IntroductiontoAbaqus/CAE網(wǎng)格生成技術(shù)掃略網(wǎng)格(cont’d)掃略區(qū)域能夠劃分成：六面體網(wǎng)格六面體為主網(wǎng)格楔形網(wǎng)格廣義掃略路線廣義掃略路線：厚度方向廣義掃略路線：draftangle延展劃分網(wǎng)格掃略路線:直線旋轉(zhuǎn)劃分網(wǎng)格掃略路線:弧線IntroductiontoAbaqus/CAE網(wǎng)格生成技術(shù)可以用掃略網(wǎng)格來劃分的區(qū)域需要滿足：拓?fù)湓疵婵梢杂啥鄠€(gè)面組成目標(biāo)面只能由一個(gè)面組成連接面可以由多個(gè)面組成可以使面成為矩形網(wǎng)格連接面源面IntroductiontoAbaqus/CAE網(wǎng)格生成技術(shù)可以用掃略網(wǎng)格來劃分的區(qū)域需要滿足：幾何在源面中，相鄰面之間的二面角不能和180°相差太遠(yuǎn)。不能掃略劃分可掃略劃分IntroductiontoAbaqus/CAE網(wǎng)格生成技術(shù)結(jié)構(gòu)化的分網(wǎng)技術(shù)結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)格劃分技術(shù)使用簡單的、預(yù)定義的網(wǎng)格拓?fù)潢P(guān)系劃分網(wǎng)格。Abaqus將規(guī)則形狀區(qū)域的網(wǎng)格，比如正方形或立方體，變換到需要進(jìn)行網(wǎng)格劃分的幾何體。結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)格劃分通常給出了對網(wǎng)格的最大的控制。三維可以用結(jié)構(gòu)化方法分網(wǎng)的區(qū)域簡單的網(wǎng)格拓?fù)銲ntroductiontoAbaqus/CAE網(wǎng)格生成技術(shù)映射網(wǎng)格結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的特殊例子四條邊的面區(qū)域能夠提高精度能夠用于用波前法掃略劃分的六面體或者六面體為主網(wǎng)格用波前法掃略劃分自由四邊形和四邊形為主單元自由四面體或者三角形網(wǎng)格映射網(wǎng)格可以間接的映射到區(qū)域，并且在Abaqus/CAE中也支持IntroductiontoAbaqus/CAE網(wǎng)格生成技術(shù)映射網(wǎng)格例子自由四面體網(wǎng)格用映射三角形網(wǎng)格劃分四面插入?yún)^(qū)域IntroductiontoAbaqus/CAE網(wǎng)格生成技術(shù)虛擬拓?fù)湓谀承┣闆r下，裝配件的部件實(shí)例可能包含一些小的細(xì)節(jié)，比如表面和邊。虛擬拓?fù)淇梢院雎赃@些不重要的細(xì)節(jié)。細(xì)節(jié)模型由于小的表面和邊引起的不良單元虛擬模型不重要的細(xì)節(jié)將被分離IntroductiontoAbaqus/CAE網(wǎng)格生成技術(shù)如果部件實(shí)例中包含虛擬拓?fù)?，那么它只能使用以下單元通過自由網(wǎng)格技術(shù)劃分網(wǎng)格：自由網(wǎng)格三角形和四面體單元用波前法劃分的四邊形為四邊形為主單元網(wǎng)格掃略網(wǎng)格六面體或者楔形單元映射網(wǎng)格四邊形,三角形,或者六面體單元IntroductiontoAbaqus/CAE網(wǎng)格生成技術(shù)例子:虛擬拓?fù)?掃略網(wǎng)格通過剖分在拓?fù)淠Ｐ椭屑恿艘粋€(gè)孔支架模型拓?fù)淠Ｐ?可掃略劃分)六面體網(wǎng)格IntroductiontoAbaqus/CAEL6.29網(wǎng)格生成技術(shù)自動虛擬拓?fù)浠谟脩籼峁┑膸缀螀?shù)自動地創(chuàng)建虛擬拓?fù)渥詣犹摂M拓?fù)?DassaultSystèmes,2008使用不同的分網(wǎng)技術(shù)IntroductiontoAbaqus/CAE使用不同的分網(wǎng)技術(shù)“哪些區(qū)域可以進(jìn)行網(wǎng)格劃分？”基于每個(gè)區(qū)域的幾何體和網(wǎng)格控制信息，Abaqus/CAE自動確定可以進(jìn)行網(wǎng)格劃分的區(qū)域。區(qū)域的不同顏色表明了它們當(dāng)前被分配的網(wǎng)格劃分技術(shù)：自由網(wǎng)格劃分技術(shù)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分技術(shù)掃略網(wǎng)格劃分技術(shù)利用當(dāng)前網(wǎng)格劃分技術(shù)不能進(jìn)行網(wǎng)格劃分IntroductiontoAbaqus/CAE使用不同的分網(wǎng)技術(shù)如果把單元形狀從六面體改為四面體，將把不能劃分網(wǎng)格的區(qū)域變?yōu)榭梢赃M(jìn)行網(wǎng)格劃分的區(qū)域。IntroductiontoAbaqus/CAE使用不同的分網(wǎng)技術(shù)通過分區(qū)使區(qū)域可以進(jìn)行網(wǎng)格劃分如果需要用六面體網(wǎng)格劃分三維部件實(shí)例，幾乎所有的部件實(shí)例都需要進(jìn)行分區(qū)。復(fù)雜的幾何體經(jīng)?？梢员环謪^(qū)為簡單的、可以進(jìn)行網(wǎng)格劃分的區(qū)域。分區(qū)可以用于：改變和簡化拓?fù)潢P(guān)系，使得區(qū)域可以使用結(jié)構(gòu)化的或掃略的網(wǎng)格劃分技術(shù)中的基本的六面體單元劃分網(wǎng)格。IntroductiontoAbaqus/CAE使用不同的分網(wǎng)技術(shù)通過分區(qū)，利用六面體單元為活塞、活塞銷和連桿裝配件進(jìn)行網(wǎng)格劃分。?DassaultSystèmes,2008自下至上六面體網(wǎng)格劃分IntroductiontoAbaqus/CAE自下至上六面體網(wǎng)格劃分作為預(yù)先討論，Abaqus提供了一套強(qiáng)大的“自上而下”的六面體網(wǎng)格劃分工具分割實(shí)體成為可以應(yīng)用掃略（黃）或結(jié)構(gòu)（綠）網(wǎng)格劃分技術(shù)的簡單體所有可劃分網(wǎng)格的體在一個(gè)分析步中自動填充自下至上六面體網(wǎng)格劃分對自上而下技術(shù)不能完全解決的任務(wù)很有效允許先前不能劃分網(wǎng)格的體在多步中逐漸增加填充可以在填充簡單體內(nèi)部之前，先選擇劃分某些邊界面IntroductiontoAbaqus/CAE自下至上六面體網(wǎng)格劃分兩種方法是互補(bǔ)的，而且共同使用在接下來的例子中，部件被分割成為大部分可以用自上而下技術(shù)劃分為六面體網(wǎng)格的幾何體，留下六個(gè)需要使用自下而上技術(shù)劃分網(wǎng)格的體。使用自上而下技術(shù)不能劃分網(wǎng)格的區(qū)域掃率網(wǎng)格區(qū)域結(jié)構(gòu)網(wǎng)格區(qū)域六個(gè)區(qū)域使用自下而上網(wǎng)格劃分技術(shù)后，整個(gè)模型劃分為六面體單元IntroductiontoAbaqus/CAE自下至上六面體網(wǎng)格劃分自下至上六面體網(wǎng)格劃分應(yīng)該被認(rèn)為是最新的工具使用這種技術(shù)劃分六面體網(wǎng)格需要的時(shí)間和精力要高于自上而下的方式自下至上網(wǎng)格劃分在這不進(jìn)一步討論在“Abaqus/CAE:GeometryImportandMeshing”專題中有更深入的討論?DassaultSystèmes,2008網(wǎng)格兼容性IntroductiontoAbaqus/CAE網(wǎng)格兼容性同一部件實(shí)例的不同區(qū)域可以使用不同類型的單元類型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，比如四面體和六面體。在區(qū)域之間自動創(chuàng)建捆綁約束，以保持區(qū)域的連接。允許在接觸表面附近，或者在精度要求較高的高梯度區(qū)域使用六面體，在其它區(qū)域使用四面體。當(dāng)區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分之后，附近區(qū)域的已有網(wǎng)格將不受影響。在分區(qū)時(shí)，自動加入捆綁約束IntroductiontoAbaqus/CAE網(wǎng)格兼容性目前，還不可以在部件實(shí)例之間自動得到兼容的網(wǎng)格。如果要求兩個(gè)或多個(gè)體之間的網(wǎng)格兼容性，首先應(yīng)該嘗試包含所有體的單個(gè)部件。在裝配件模塊，多個(gè)部件實(shí)例可以被合并為一個(gè)部件實(shí)例。利用分區(qū)，不同的材料區(qū)域可以被分離。如果兩個(gè)對象必須以分開的部件建模，應(yīng)該考慮使用捆綁約束將兩個(gè)區(qū)域粘在一起，使得它們之間不存在網(wǎng)格兼容性的問題。捆綁約束不是真正的協(xié)調(diào)，解的局部精度將會受到影響。使用捆綁約束將圓柱和實(shí)體塊粘在一起。裝配件（上部）和網(wǎng)格的分解圖被捆綁的表面IntroductiontoAbaqus/CAE網(wǎng)格兼容性合并實(shí)例網(wǎng)格成一個(gè)一致的獨(dú)立網(wǎng)格網(wǎng)格拓?fù)浜凸?jié)點(diǎn)位置必須一致.創(chuàng)建獨(dú)立網(wǎng)格取代實(shí)例可以對任何獨(dú)立/非獨(dú)立/自然/獨(dú)立實(shí)例的組合使用該功能IntroductiontoAbaqus/CAE網(wǎng)格兼容性例子步驟1:連接約束(laborintensiveinthiscase)步驟2:合并網(wǎng)格將部件剖分成112可劃分網(wǎng)格的單元一個(gè)10×10獨(dú)立實(shí)例的陳列部件網(wǎng)格Side1Side2Side3Side4?DassaultSystèmes,2008控制網(wǎng)格密度和梯度IntroductiontoAbaqus/CAE控制網(wǎng)格密度和梯度網(wǎng)格種子網(wǎng)格種子是用戶定義的標(biāo)記。它反應(yīng)了沿著區(qū)域邊緣的，期望的或目標(biāo)的網(wǎng)格密度。IntroductiontoAbaqus/CAE控制網(wǎng)格密度和梯度使用波前算法的三角形、四面體網(wǎng)格和四邊形網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)與種子精確的匹配。對于使用中軸算法的六面體或四邊形網(wǎng)格，Abaqus為了成功的進(jìn)行網(wǎng)格劃分，必須調(diào)整單元的分布。用戶可以通過在邊上約束種子防止調(diào)整。IntroductiontoAbaqus/CAE控制網(wǎng)格密度和梯度用戶可以為部件實(shí)例設(shè)置典型的總體單元長度。基于典型單元長度，Abaqus/CAE在所有相關(guān)的邊上自動創(chuàng)建網(wǎng)格種子。由分區(qū)創(chuàng)建的新邊自動繼承總體網(wǎng)格種子。用戶可以在選定的邊上覆蓋全局網(wǎng)格種子，并分配局部網(wǎng)格種子。邊的網(wǎng)格種子可以一致或偏置。對于可以用掃略方法可以進(jìn)行網(wǎng)格劃分的區(qū)域，邊的網(wǎng)格種子從選定的邊到匹配邊自動傳播。IntroductiontoAbaqus/CAE控制網(wǎng)格密度和梯度全局種子（黑色）和局部種子（紅紫色）新分區(qū)的邊繼承總體種子偏置的局部種子在掃略區(qū)域局部種子自動傳播到匹配的邊IntroductiontoAbaqus/CAE分區(qū)和局部網(wǎng)格種子允許用戶在應(yīng)力集中的區(qū)域細(xì)化網(wǎng)格?？刂凭W(wǎng)格密度和梯度分區(qū)為不同的網(wǎng)格區(qū)域分區(qū)創(chuàng)建了附加的邊，它們可以對局部的網(wǎng)格密度施加更多的控制。每個(gè)網(wǎng)格區(qū)域可以施加不同的網(wǎng)格控制。?DassaultSystèmes,2008參數(shù)化建模IntroductiontoAbaqus/CAE參數(shù)化建模網(wǎng)格劃分模塊一個(gè)非常有用的特征為：在部件被修改之后，分區(qū)和網(wǎng)格屬性可以被重新生成，比如單元類型、種子和分網(wǎng)控制。在修改模型之后，必須重新生成網(wǎng)格。比如，右邊的模型已經(jīng)被分區(qū)為四個(gè)區(qū)域，并且指定的近似單元尺寸為3。IntroductiontoAbaqus/CAE參數(shù)化建模回到部件模塊并修改孔的直徑，將孔的

直徑變大。再次回到網(wǎng)格劃分模塊后，

分區(qū)和種子被重新生成，如右圖所示。另外，MeshControls和ElementType對話框（比如單元形狀、單元類型和分網(wǎng)技術(shù)）的設(shè)置也重新生成。（用戶可以通過

從主菜單選擇Mesh

Controls和

Mesh

ElementType顯示這兩個(gè)對話框。）如果對部件的修改非常大（比如，刪除了圖中的孔，而不是修改孔的直徑），種子和分區(qū)將不能重新生成。在這些情況下，回到網(wǎng)格劃分模塊之后需要重新創(chuàng)建新的種子和分區(qū)。?DassaultSystèmes,2008分配單元類型IntroductiontoAbaqus/CAE分配單元類型可用的單元類型取決于模型的幾何體。在創(chuàng)建網(wǎng)格之前或之后，都可以分配單元類型?？梢詾槟Ｐ偷牟煌瑓^(qū)域分配不同的單元類型。載荷和邊界條件等是基于幾何體的，而不是基于網(wǎng)格。所以對模型進(jìn)行參數(shù)化研究，比如改變網(wǎng)格密度或單元類型將變得非常容易。單元名稱和簡明的描述?DassaultSystèmes,2008檢查網(wǎng)格質(zhì)量IntroductiontoAbaqus/CAE檢查網(wǎng)格質(zhì)量網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)信息Abaqus/CAE可以生成圖形，高亮顯示超過指定限制條件的單元。限制條件包括形狀比、最大和最小角度和形狀因子等。在消息域?qū)@示如下的信息：單元的總數(shù)扭曲單元的數(shù)量平均扭曲最差扭曲IntroductiontoAbaqus/CAE檢查網(wǎng)格質(zhì)量尺寸統(tǒng)計(jì)信息常規(guī)的檢查短/長邊Abaqus/Explicit分析:近似的單元穩(wěn)定時(shí)間增量需要賦予材料和截面屬性支持彈性、超彈性和泡沫材料行為聲學(xué)分析:檢查對于模型或Abaqus/Standard穩(wěn)態(tài)分析不合適的單元IntroductiontoAbaqus/CAE檢查網(wǎng)格質(zhì)量網(wǎng)格分析檢測在分析過程中產(chǎn)生錯誤或警告信息的單元將被以高亮的方式顯示。在大多數(shù)情況下，單元形狀就很明顯的指出為什么輸入文件處理器會給出錯誤或警告信息。如果必要，可以在作業(yè)模塊提交數(shù)據(jù)檢查分析，并察看Abaqus在數(shù)據(jù)文件中顯示的信息。當(dāng)前的限制：Currentlimitation:對結(jié)構(gòu)和密封墊單元，現(xiàn)在還不支持分析檢查。?DassaultSystèmes,2008質(zhì)量和網(wǎng)格查詢IntroductiontoAbaqus/CAEL6.60網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)提供了部件實(shí)例名字、每種形狀單元的個(gè)數(shù)和節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)等信息提供了單元類型和分配給區(qū)域的網(wǎng)格劃分技術(shù)信息質(zhì)量和網(wǎng)格查詢IntroductiontoAbaqus/CAEL6.61質(zhì)量和網(wǎng)格查詢質(zhì)量查詢

質(zhì)量、面積、體積、質(zhì)心和轉(zhuǎn)動慣量支持實(shí)體、殼、點(diǎn)以及非結(jié)構(gòu)質(zhì)量單元在CLI窗口顯示結(jié)果Massproperties:Areaofshellface