關(guān)于Abaqus/CAE中的網(wǎng)格劃分
1、“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(jiǎn)單的節(jié)點(diǎn)和單元的離散幾何體。
?對(duì)于有限元程序進(jìn)行模擬是必要的。
?通過(guò)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。
2、網(wǎng)格劃分模塊的一般功能
?允許用戶使用不同的自動(dòng)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
3、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?jiǎng)澐志W(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.
雜項(xiàng)說(shuō)明.
?無(wú)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
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
在mesh模塊中顯示部件和裝配
?通過(guò)狀態(tài)欄模型樹(shù)來(lái)切換.
?所有的Mesh模塊功能夠?qū)λ胁考?/p>
4、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(jiàn)自由網(wǎng)格的模式。
?對(duì)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(guò)渡。
三角形 可以應(yīng)用到任意平面和曲面。
?對(duì)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。
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(dòng)選擇源和目標(biāo)面。
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(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
可以用掃略網(wǎng)格來(lái)劃分的區(qū)域需要滿足：
?拓?fù)?/p>
?源面可以由多個(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
可以用掃略網(wǎng)格來(lái)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)。
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(jiǎn)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(duì)網(wǎng)格的最大的控制。
映射網(wǎng)格
?結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的特殊例子
?四表面區(qū)域
?能夠提高精度
?能夠用于
?用波前法掃略劃分的六邊形或者六邊形為主網(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
5、映射網(wǎng)格例子
虛擬拓?fù)?/strong>
?在某些情況下，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)。
如果部件實(shí)例中包含虛擬拓?fù)洌敲此荒苁褂靡韵聠卧ㄟ^(guò)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
例子: 虛擬拓?fù)?+ 掃略網(wǎng)格
自動(dòng)虛擬拓?fù)?/strong>
?基于用戶提供的幾何參數(shù)自動(dòng)地創(chuàng)建虛擬拓?fù)?/p>
6、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(dòng)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)：
?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。
通過(guò)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)常可以被分區(qū)為簡(jiǎn)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(jiǎn)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?jiǎng)澐志W(wǎng)格。
?通過(guò)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。
7、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(jiǎn)單體
?所有可劃分網(wǎng)格的體在一個(gè)分析步中自動(dòng)填充
自下至上六面體網(wǎng)格劃分對(duì)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)格的體在多分析步中逐漸增加填充
?可以在填充簡(jiǎn)單體內(nèi)部之前，先選擇劃分某些邊界面
兩種方法是互補(bǔ)的，而且共同使用
?在接下來(lái)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。
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: Geometry Import andMeshing”專題中有更深入的討論
8、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(dòng)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。
?目前，還不可以在部件實(shí)例之間自動(dòng)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(duì)象必須以分開(kāi)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(wèn)題。
?捆綁約束不是真正的協(xié)調(diào)，解的局部精度將會(huì)受到影響。
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(duì)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
例子
?步驟1: 連接約束(labor intensive in thiscase)
?步驟2: 合并網(wǎng)格
9、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。
?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(duì)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(guò)在邊上約束種子防止調(diào)整。
?用戶可以為部件實(shí)例設(shè)置典型的總體單元長(zhǎng)度。
?基于典型單元長(zhǎng)度，Abaqus/CAE在所有相關(guān)的邊上自動(dòng)創(chuàng)建網(wǎng)格種子。
?由分區(qū)創(chuàng)建的新邊自動(dòng)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(duì)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(dòng)傳播。
?全局種子（黑色）和局部種子（紅紫色）
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(duì)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。
10、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。
?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，Mesh Controls和Element Type
對(duì)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(guò)
從主菜單選擇Mesh ?Controls 和Mesh?
Element Type 顯示這兩個(gè)對(duì)話框。）
?如果對(duì)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)。
11、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。
?可以為模型的不同區(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(duì)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。
12、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(guò)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
尺寸統(tǒng)計(jì)信息
?常規(guī)的
?檢查短/長(zhǎng)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(duì)于模型或Abaqus/Standard穩(wěn)態(tài)分析不合適的單元
網(wǎng)格分析檢測(cè)
?在分析過(guò)程中產(chǎn)生錯(cuò)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(huì)給出錯(cuò)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。
13、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(dòng)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
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
來(lái)源：CAE技術(shù)聯(lián)盟
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