四面體網格的案例
對于大型模擬應選擇四面體網格還是六面體網格？
對于大型模擬應選擇四面體網格還是六面體網格？
四面體網格劃分簡單，但精度不高，且網格數量大。
六面體網格劃分需耗費大量的時間，且對網格劃分經驗要求高，但網格數量較少，可節省計算時間且精度高。
那么對于大型模擬，是選擇四面體網格佳，還是六面體網格佳？
就這一問題，技術鄰平臺各路豪杰顧抒己見，分享了自己的經驗之談。
總的來說，四面體網格和六面體網格從不同的角度各有各的優勢，在進行大型模擬的時候需根據想獲得的結果擇優，或者結合使用，相輔相成。專家君莫從各個角度，較詳盡的表達了自己的觀點。
君莫
1.說說計算精度
有限元中，為了提高計算精度，一種辦法是增加離散單元的數量，另一種就是使用更高精度的單元，比如六面體或者高階單元，一般的商業軟件，均采用h單元，最高階才到2階，只有少數有限元軟件采用p收斂的高階單元。所以從理論上講，為了提高計算精度，使用更多的四面體網格和使用較少的高階六面體網格這兩種方法都可以實現。
2.實際工程應用
上述兩種方法也各有優缺點，四面體精度差，但是適應性強，六面體精度相對較高，但是很多很多復雜零件是很難完全用六面體網格離散的。這時候就不得不使用四面體網格進行離散。
3.折中考慮
在有些商業有限元軟件中，可以實現四面體與六面體網格的耦合，比如在需要重點考慮的部位，通過幾何切分，將其切分為規則體。然后劃分六面體網格，在不太關心的位置使用四面體進行離散。兩種網格的分界面通過綁定等進行約束。
4.未來趨勢
(1)升階譜有限元 采用高階形函數，即高階單元，比如，5階，8階單元 這樣即使采用四面體同樣也能獲得很高的精度。
(2)無網格法，避免拉格朗日網格嚴重變形帶來的精度降低問題，這里已經沒有四面體六面體的概念了。
展開 ANSA中劃分四面體網格的方法及步驟
5.四面體網格生成
ANSA的四面體生成需要在二維網格生成后，在此基礎上定義一個體，然后再進行四面體網格劃分。體檢測有三種方法，可根據需要進行選擇。
體定義完成后，可以打開Volume列表，直接對體進行網格劃分。也可選擇體網格劃分菜單下的Mesh Volume功能，選擇對應的四面體網格劃分方式進行網格劃分。本文采用第一種方式進行四面體網格生成。生成網格如圖所示。
ANSA中劃分四面體網格的方法及步驟.pdf
展開 基于ANSA的四面體網格
本文主要介紹了ANSA中四面體網格的生成功能，其中包括導入零件文件后的幾何清理，生成三角形面網格（用于生成四面體網格）及提高面網格質量，創建四面體網格，質量檢查，輸出文件等四面體網格生成的全過程。 在“4 生成高質量的三角形面網格”這一部分中對提高面網格的質量進行了很詳細的說明，介紹了我們生成四面體網格時最典型最常用的方法。
基于ANSA的四面體網格.doc
Moldex3D模流分析之四面體網格
四面體網格 (Tetrahedral Mesh)自動生成法是最簡單的三維度實體網格建立方法。使用者可以從封閉表面網格輕松建立四面體網格。此方法的缺點在于它的每個單位體積需要較多的元素，才能達到與其他實體網格類型相同的網格質量。此處描述的網格質量是由 Moldex3D Mesh 中的質量表格，以及厚度方向之間的元素圖層數目所定義。使用四面體網格自動生成方法，使用者無法完全控制塑件的元素層數。因此，CAE 分析有時候無法提供較差質量區域中的正確溫度分布。若四面體網格未符合求解器的需求，系統便會產生發散或不合理的結果，尤其是較薄的塑件。
另一方面，混合式網格 (Hybrid Mesh) 生成與四面體網格生成有顯著的差異。用戶可以輕松控制網格質量以符合求解器的需求。此方法的缺點在于，經驗不足的使用者需花較多時間來架構網格。混合式網格的架構時間是四面體網格自動生成的三倍或以上。對于大部分的使用者來說，這是一大缺點，雖然它可以達到較高的網格質量。
為解決上述困境，Moldex3D Mesh 還提供邊界層網格 (BLM) 法。針對 BLM，使用者無需在實例化網格上花很多時間。此外，BLM 所產生的實體網格質量相當良好，已足以進行 CAE 分析，可取得準確的結果。一般而言，它會為整個塑件在厚度方向之間提供至少五個元素層數。如此一來，便可更準確模擬在模穴邊界由剪切生熱現象所導致的溫度升高。再者，亦可更加準確地預測填充、壓力曲線等的分析結果。三種網格生成法的詳細比較會于本章節結尾的表格中列出。
四面體網格自動生成和 CAE 溫度分布
BLM 和 CAE 溫度分布
不同網格生成法之間的比較
針對射出成型的 CAE 分析，塑件厚度方向之間的元素圖層數目非常重要，因為他決定著分析結果的分辨率。以厚度方向的溫度分布來當做范例。
展開 
【HyperMesh寶典】之四面體網格劃分
本貼原創，作者：AltairChina 方獻軍
四面體網格劃分在HyperMesh中可以說是非常簡單的。基本思路是先劃分外表面的三角形網格，然后由外向內生成四面體網格。
對外表面的三角形的基本要求有：
1、精確捕捉幾何特征
2、形成封閉空間
3、單元質量不能太差
3、相鄰單元的法向夾角不能太小
4、相鄰兩片外表面之間的距離不能太小
先用一個簡單的結構四面體的例子來說明：
Step1、打開幫助文件中的manifold_surf_mesh.hm
Step2、檢查自由邊
因為該模型沒有自由邊，點擊find edges后，屏幕左下角會顯示
如果有自由邊，那邊使用幾何/網格編輯工具修復。
再檢查T型連接
因為該模型沒有T型連接，點擊find edges后，屏幕左下角會顯示
如果有T型連接，那邊使用幾何/網格編輯工具修復。
Step3、生成四面體單元
如果是結構四面體，使用如下設置可以直接生成四面體，這里我們讓程序自動將四邊形切割成三角形。
或者先在split面板將四邊形切割成三角形
如果是CFD分析用的體網格，需要先在CFD tetramesh面板生成邊界層
對于復雜流體空間，可以使用1st cell height calc按鈕計算第一層邊界層的厚度。
展開 Hypermesh四面體網格劃分
Hypermesh四面體網格劃分
前兩篇文章主要介紹了在Hypermesh中劃分四面體網格的方法，本篇文章最后再介紹一下四面體網格的局部區域加密。下面通過一個簡單的案例來具體了解一下。
01
1、四面體網格劃分
Hypermesh
1.1、首先在hypermesh中創建一個立方體，邊長為10mm。
1.2、然后在“3D-tetramesh”命令下選擇“Volume tetra”進行體網格的生成，單元尺寸設置為2mm。生成后的網格見圖1所示。
圖1 四面體網格生成
02
2、創建局部加密區域
Hypermesh
2.1、接下來進行局部區域的網格加密，選擇“Refinement box”。首先要創建一個加密的區域即--盒子，然后再定義需要加密區域的單元尺寸。創建盒子的方式有5種，大家可以自行嘗試。見圖2所示。
展開 討論/對于大型模型你是選擇四面體網格還是六面體網格？
四面體網格劃分簡單，但精度不高，且網格數量大。
六面體網格劃分需耗費大量的時間，且對網格劃分經驗要求高，但網格數量較少，可節省計算時間且精度高。
So 對于大型模型你是選擇四面體網格還是六面體網格？
A、我選擇四面體網格
B、我選擇六面體網格
C、我有別的答案
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HyperMesh四面體網格劃分
四面體網格劃分在HyperMesh中可以說是非常簡單的。基本思路是先劃分外表面的三角形網格，然后由外向內生成四面體網格。對外表面的三角形的基本要求有：
精確捕捉幾何特征；
形成封閉空間；
單元質量不能太差；
相鄰單元的法向夾角不能太小；
相鄰兩片外表面之間的距離不能太小。
實例說明
用一個簡單的結構四面體的例子來說明。
Step1
打開幫助文件中的manifold_surf_mesh.hm
Step2
檢查自由邊。
因為該模型沒有自由邊，點擊find edges后，屏幕左下角會顯示：
如果有自由邊，那邊使用幾何/網格編輯工具修復，再檢查T型連接。
因為該模型沒有T型連接，點擊find edges后，屏幕左下角會顯示：
如果有T型連接，那邊使用幾何/網格編輯工具修復。
Step3
生成四面體單元。
如果是結構四面體，使用如下設置可以直接生成四面體，這里我們讓程序自動將四邊形切割成三角形。
或者先在split面板將四邊形切割成三角形。
如果是CFD分析用的體網格，需要先在CFD tetramesh面板生成邊界層。
展開 Hypermesh網格劃分四面體-六面體網格聯合使用技巧
hypermesh軟件網格劃分功能強大，得到了很多CAE分析人員的青睞。有很多的小技巧可以加快建模速度以及分析速度，比如本期要講解的四面體-六面體網格聯合使用方法。
四面體六面體網格聯合使用的關鍵是兩者之間的網格協調，保證節點重合。雖然在有限元軟件里面可以設置連接關系，保證二者之間的傳力，但是可能造成應力不聯系，并且過多的tie可能會影響計算速度。因此，網格劃分過程中，我們最好保證二者之間網格共節點。
本例使用的幾何模型如圖所示，由一個帶缺口的圓柱體，一個長方體，和一個四棱柱組成。
幾何模型
顯而易見，圓柱體以及長方體可以劃分成六面體，但是也要注意保證二者之間的節點重合，我們可以通過面網格map的形式保證二者之間的網格連續。
本例的重點是，如何保證四棱柱與長方體之間的網格連續，方法是根據長方體的六面體網格生成面網格。使用F12工具對四面體其他5個面進行網格劃分，最終運用如下圖所示四面體生成工具，選擇根據面網格生成體網格的形式，完成四面體網格劃分。
四面體網格生成方法
最終效果如下圖所示
網格劃分最終效果
詳細操作過程見視頻 http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10167
購買視頻的同學請連續我，可提供hypermesh模型。
歡迎大家收看并留言，謝謝！
技術鄰:小月
展開 四面體網格與六面體網格的爭議
但值得我們注意的是，由于自動六面體劃分的限制很多，采用半自動會耗費大量時間，因此采用二次四面體往往是最優選擇。
是什么新技術在左右著這場辯論？
現有存在的技術是，劃分網格是可以輕松的從1階四面體和六面體網格分別轉換成2階四面體和六面體網格。采用P-method，可以在不增加計算機資源的前提下增加10節點2階四面體的自由度，從而達到或超過20節點2次六面體網格的精度。比起是用四面體還是六面體的老生常談，這才是提高計算精度，成本效益的根本所在。
混合迭代和稀疏矩陣的新技術的出現，可以根據求解的需要任意的選用1階的四面體，六面體或采用P-method的2階四面體，六面體。因此，對于復雜裝配體可以在劃分完實體網格后進行有限元的裝配和連接。這種求解方式，在求解大規模自由度問題時節省CPU時間和存儲空間。事實上，這一新技術的性能，以及10節點二次四面體具有較小帶寬的系統矩陣，使得在相同求解精度的情況下，比20節點六面體求解更快。
為了避免一場新的辯論，這次看一看關于采用P-method和H-method的四面體和六面體的自適應網格情況。大多數工程師認為采用自適應網格是確保應力收斂和精度的唯一途徑。無論H-method，還是P-method的自適應網格都廣泛應用。H-method網格應用于高應力區，P-method可以通過增加多項式階數，更好的描述單元的形函數。
采用P-element，可以簡單但非常明顯的提高四面體和六面體網格的精度。如果使用了合理的初始網格，網格重構就沒有意義了。P-meshing方法只用于通過提高形函數多項式，從而增加應力求解精度的情況。四面體P-element的剛度矩陣比六面體的更稀疏，因此求解速度更快。4節點四面體P-自適應網格只有在減少求解時間是才應用。
展開 討論有獎 | 四面體vs六面體網格，如何選擇？
作為有限元仿真的前處理技術，有限元的網格越來越受到分析工程師們的重視，有限元前處理(即CAD模型與網格劃分)占CAE分析流程總時間的40% ~ 45%左右，而計算結果的精確性卻主要依賴網格的質量，所以有限元網格劃分是進行有限元分析的重要步驟，它直接影響到后續工作的準確性。
采用四面體網格還是半自動六面體網格，在CAE工程師中存在著廣泛的爭議。
本周討論話題：四面體網格和六面體網格分別有什么優缺點？該如何選擇
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仿真筆記——有限元四面體網格與六面體網格的爭議
但值得我們注意的是，由于自動六面體劃分的限制很多，采用半自動會耗費大量時間，因此采用二次四面體往往是最優選擇。
是什么新技術在左右著這場辯論？
現有存在的技術是，劃分網格是可以輕松的從1階四面體和六面體網格分別轉換成2階四面體和六面體網格。采用P-method，可以在不增加計算機資源的前提下增加10節點2階四面體的自由度，從而達到或超過20節點2次六面體網格的精度。比起是用四面體還是六面體的老生常談，這才是提高計算精度，成本效益的根本所在。
混合迭代和稀疏矩陣的新技術的出現，可以根據求解的需要任意的選用1階的四面體，六面體或采用P-method的2階四面體，六面體。因此，對于復雜裝配體可以在劃分完實體網格后進行有限元的裝配和連接。這種求解方式，在求解大規模自由度問題時節省CPU時間和存儲空間。事實上，這一新技術的性能，以及10節點二次四面體具有較小帶寬的系統矩陣，使得在相同求解精度的情況下，比20節點六面體求解更快。
為了避免一場新的辯論，這次看一看關于采用P-method和H-method的四面體和六面體的自適應網格情況。大多數工程師認為采用自適應網格是確保應力收斂和精度的唯一途徑。無論H-method，還是P-method的自適應網格都廣泛應用。H-method網格應用于高應力區，P-method可以通過增加多項式階數，更好的描述單元的形函數。
采用P-element，可以簡單但非常明顯的提高四面體和六面體網格的精度。如果使用了合理的初始網格，網格重構就沒有意義了。P-meshing方法只用于通過提高形函數多項式，從而增加應力求解精度的情況。四面體P-element的剛度矩陣比六面體的更稀疏，因此求解速度更快。4節點四面體P-自適應網格只有在減少求解時間是才應用。
展開 有限元四面體網格與六面體網格的爭議
但值得我們注意的是，由于自動六面體劃分的限制很多，采用半自動會耗費大量時間，因此采用二次四面體往往是最優選擇。
是什么新技術在左右著這場辯論？
現有存在的技術是，劃分網格是可以輕松的從1階四面體和六面體網格分別轉換成2階四面體和六面體網格。采用P-method，可以在不增加計算機資源的前提下增加10節點2階四面體的自由度，從而達到或超過20節點2次六面體網格的精度。比起是用四面體還是六面體的老生常談，這才是提高計算精度，成本效益的根本所在。
混合迭代和稀疏矩陣的新技術的出現，可以根據求解的需要任意的選用1階的四面體，六面體或采用P-method的2階四面體，六面體。因此，對于復雜裝配體可以在劃分完實體網格后進行有限元的裝配和連接。這種求解方式，在求解大規模自由度問題時節省CPU時間和存儲空間。事實上，這一新技術的性能，以及10節點二次四面體具有較小帶寬的系統矩陣，使得在相同求解精度的情況下，比20節點六面體求解更快。
為了避免一場新的辯論，這次看一看關于采用P-method和H-method的四面體和六面體的自適應網格情況。大多數工程師認為采用自適應網格是確保應力收斂和精度的唯一途徑。無論H-method，還是P-method的自適應網格都廣泛應用。H-method網格應用于高應力區，P-method可以通過增加多項式階數，更好的描述單元的形函數。
采用P-element，可以簡單但非常明顯的提高四面體和六面體網格的精度。如果使用了合理的初始網格，網格重構就沒有意義了。P-meshing方法只用于通過提高形函數多項式，從而增加應力求解精度的情況。四面體P-element的剛度矩陣比六面體的更稀疏，因此求解速度更快。4節點四面體P-自適應網格只有在減少求解時間是才應用。
展開 無網格、四面體網格、六面體網格對比
同一工況下對比SimSolid無網格、SOLIDWORKS Simulation四面體網格、Ansys六面體主導網格的應力和位移結果。
Altair Simsolid
是一款專為快速設計流程而開發的結構分析軟件。與傳統有限元相比，它消除了幾何模型簡化和網格劃分這兩個最耗時且專業知識要求較高的任務。它能夠在幾分鐘內對具備完全幾何特征的原始CAD裝配體直接完成分析計算，而無需進行網格劃分。
SOLIDWORKS Simulation
是一個與 SOLIDWORKS 完全集成的設計分析系統，有五種單元類型：一階實體四面體單元、二階實體四面體單元、一階三角形殼單元、二階三角形殼單元和橫梁單元。
ANSYS
提供了使用便捷、高質量的對CAD模型進行
網格
劃分的功能，支持六面體網格單元。
總結
文章來源：設計仿真一體化
展開 [轉]多面體網格的優勢
Milovan Peric and Stephen Ferguson, CD-adapco
自從CD-adapco公司引入STAR-CCM求解器和自動多面體網格生成器，用戶經常問我們：為什么要采用多面體網格生成器而不用四面體網格生成器呢？本文針對這些問題進行了分析。
四面體是最簡單的體積單元，它的每個面都是平面，每個面的位置和四面體的重心很容易定義，四面體網格的自動生成也相對簡單，因此四面體網格通常用于自動網格生成器中，并為主流的CFD軟件所采用。四面體網格的缺點是，它不能過度拉伸，所以在邊界層，長通道或小間隙的地方，要想達到一定的計算精度，相比于六面體網格，需要生成更多的控制體。采用棱柱形網格層后，這個問題可以稍微緩解一些。
四面體控制體只有四面鄰居，如果采用標準的近似（例如線性分布）方法，在計算控制體中心的梯度時會帶來嚴重問題。主要表現在兩個方面：1)兩個控制體中心連線可能幾乎位于兩個控制體的界面上，這樣不可能準確計算垂直界面的梯度;2)在邊界處的控制體，即使只有一個面在邊界上,其它三個鄰居控制體上的分布也可能不合理，更不用說邊部或角部的鄰邊界控制體，它可能只有一個或兩個內部的鄰居控制體，這會引起嚴重的數值計算問題，更不用談精度了。
為了在四面體網格上得到高精度的計算結果和好的收斂性能，需要采用特殊的離散技術和大量的控制體。顯然這些補救措施并不是好方法，一方面這會使代碼的核心部分更復雜，不易擴展和維護，另一方面帶來了內存和計算時間需求增加。多面體網格就是克服了四面體網格的這些缺點，同時保留其自動網格劃分的優點應運而生的。
多面體網格的最大的優點是它有很多鄰居單元（通常為10），所以能更精確地計算控制體的梯度(采用線性分布和利用最近的鄰居單元即可)。
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