1 引言

結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格只能包含六面體，結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上是均勻的網(wǎng)格，單元之間有規(guī)則的連接，這樣使得復(fù)雜外形的邊界網(wǎng)格難以生成；而非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格可以包含四面體，沒有規(guī)則的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的分布是隨機(jī)的。相對(duì)而言，結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格比非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格能提供更精確的應(yīng)力計(jì)算結(jié)果，但非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的生成速度要快得多。FLAC3D使用2D Extruder可以產(chǎn)生相對(duì)簡(jiǎn)單的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，對(duì)于復(fù)雜的幾何形狀，使用Griddle生成網(wǎng)格(Griddle---FLAC3D和3DEC的高級(jí)網(wǎng)格劃分工具)。這個(gè)筆記試驗(yàn)了Griddle生成FLAC3D和3DEC的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。

2 Griddle組件

Griddle是Rhino的一個(gè)插件, 其主要用途是為FLAC3D和3DEC模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。基本的工作原理是在Rhino生成幾何形狀的基礎(chǔ)之上，Griddle進(jìn)行表面網(wǎng)格和體積網(wǎng)格劃分，然后輸出為網(wǎng)格數(shù)據(jù)文件。Griddle共有10個(gè)可操作的組件，如下圖所示。這10個(gè)組件從左到右分別為：

(1) BlockRanger (BR) 對(duì)實(shí)體劃分成結(jié)構(gòu)化的六面體網(wǎng)格

(2) GInt 對(duì)表面網(wǎng)格相交的部分進(jìn)行調(diào)整, 

(3) GSurf 非結(jié)構(gòu)化的表面網(wǎng)格劃分，以指定的參數(shù)創(chuàng)建非結(jié)構(gòu)化表面網(wǎng)格

(4) GVol 非結(jié)構(gòu)化的四面體/六面體為主的網(wǎng)格劃分

(5) GHeal 一組用于識(shí)別和修復(fù)表面網(wǎng)格問(wèn)題的工具 

(6) GExtract 一組根據(jù)用戶指定的準(zhǔn)則提取部分表面網(wǎng)格的工具

(7) GExtend 一組用于沿指定邊界擴(kuò)展表面網(wǎng)格的工具 

(8) GExtrude 一組沿其邊界擠壓表面網(wǎng)格的工具，用來(lái)創(chuàng)建一個(gè)密封的區(qū)域

(9) NonManifoldMerge---Rhino命令合并表面網(wǎng)格，創(chuàng)建單一的非流形網(wǎng)格

(10) ColorizeObjects---為對(duì)象分配隨機(jī)顏色

為了產(chǎn)生非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，需要使用GSurf和GVol這兩個(gè)組件。

3 產(chǎn)生非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格

(1) 首先需要產(chǎn)生出幾何形狀，Rhino的操作方式與AutoCAD的操作方式基本相同。使用_Cylinder命令產(chǎn)生一個(gè)半徑為2，高度為10的圓柱體，使用_Mesh命令三角化圓柱體的表面，

網(wǎng)格的密度可以根據(jù)下面的顯示框調(diào)節(jié)。

(2) 使用_GSurf命令重新劃分初始的三角形網(wǎng)格。GSurf共有5個(gè)選項(xiàng), 設(shè)置前三項(xiàng)的值，后兩項(xiàng)保持默認(rèn)值：

Mode=QuadDom

MinEdgeLength=0.5  

MaxEdgeLength=0.5

RidgeAngle=20  

AdvancedParameters

(3) 使用_GVol命令產(chǎn)生體積網(wǎng)格。GVol共有4個(gè)選項(xiàng)：

MeshSettings=Tet  

OutputFormat=FLAC3D  

FormatType=Binary  

AutoOutputName=N/A 

設(shè)置MeshSettings的Mode=HexDom，其它選項(xiàng)保持默認(rèn)值：

Mode=HexDom

MaxGradation=0.5  

TargetSize=0  

Optimization=5  

ShapeQuality=0.75  

IniErrorCheck=Yes

產(chǎn)生的網(wǎng)格文件默認(rèn)值為cylinder_GVol_Binary.f3grid，共生成1433個(gè)單元和1542網(wǎng)格點(diǎn)。值得注意的是，雖然我們?cè)O(shè)置要生成六面體單元(HecDom)，但實(shí)際生成的不完全是六面體，

六面體: 1095 (76.41% of total, 94.58% of volume)

棱柱體: 69 (4.82% of total, 2.56% of volume)

金字塔體: 155 (10.82% of total, 2.10% of volume)

四面體: 114 (7.96% of total, 0.77% of volume)。

在FLAC3D中輸入生成的網(wǎng)格，如下圖所示。

(4) 對(duì)于3DEC，Griddle不能輸出六面體單元，只能輸出四面體單元，由于默認(rèn)的文件格式是二進(jìn)制文件，因而在3DEC中導(dǎo)入的速度比使用block zone list poly 命令輸入的速度要快很多(將單元zone轉(zhuǎn)化為四面體tetrahedron---block zone list poly (BBM); 粘合塊體模擬BBM---Bonded Block Modeling)。