網格變形
關注創建者：Wonderful仿真 創建時間：2020-02-29
網格變形的視頻教程
【專題課程】ANSA Morph網格變形詳解(完結)
針對ANSA的網格變形功能進行了普通（借助box）方式和DFM（無需box直接變形）功能詳細講解。同時Morph也是進行參數化優化的基礎，可以結合自己的優化工具或者外部的多學科優化軟件進行耦合，因此我們可以很方便的進行優化問題的設計變量的定義。
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網格變形的實例教程
作者Cadence CFD 解決方案
關鍵要點
網格變形是對初始網格進行修改的過程，以便它可以更好地表示流域中的變化。
可以使用兩種方法中的任何一種來完成網格變形：基于網格的方法或無網格方法。
對于定義明確或復雜的問題，網格變形可確保流動行為預測的準確性并促進設計優化。
計算流體動力學 (CFD)模擬的基礎是生成高質量的網格。網格劃分過程將感興趣的域離散化為有限數量的小幾何元素，在這些元素中求解應用的控制方程以進行流體運動分析。在許多情況下，準確捕獲幾何圖形及其特征可能是一項挑戰。通過網格變形，可以對網格進行修改以提高 CFD 模擬的準確性。
CFD 中使用不同的網格變形技術對網格進行修改，以便更好地表示問題的幾何形狀并確保效率模擬。本文將概述網格變形過程及其各種技術。
定義網格變形
網格變形是在不影響流體流動域的基礎幾何結構的情況下對網格進行修改的過程。在 CFD 中，當初始域不能代表手頭的問題時，可能需要進行修改。例如，當流體力導致結構變形時，可能需要網格變形來分析這種變化。同樣，在優化研究中，可能需要網格變形來探索不同的設計變化。
對于網格變形，移動網格中的節點和頂點。這是以受控方式完成的，因此不會損害網格的連接性。這種網格變形過程在 CFD 分析中具有以下優勢：
網格質量增強：網格變形對初始粗網格進行細化，以提高網格的分辨率和質量。
適應幾何變化：通過網格變形，可以進行網格調整以適應由于變形或運動引起的幾何變化。
精度改進：通過修改網格以更好地定義流型、邊界條件等，可以提高解的精度。
優化：網格變形可以優化結構設計，從而實現最佳幾何形狀。
展開 網格變形技術是基于已有的網格模型，在不需要改變CAD 模型的情況下，進行快速三維空間投影變換，直接改變網格單元和節點從而改變模型形狀，產生新的滿足設計要求的車身及其它系統數模。不需要等到新的CAD 模型出來之前即可進行整車性能預測，可以大大縮短前期開發的流程，并且通過網格變形和參數化建模功能快速得到多個設計方案的模型加以對比分析從而確定最優的設計方案。加快設計過程，這種方法稱為仿真領導設計。
分析流程
在概念設計階段前期，根據前期的包括市場、技術、規劃、財務等部門的可行性分析，確定產品的定位后，需要與造型、總布置、車身、底盤、內外飾等設計部門的工程師多方交流、了解其對于新模型的主要設計要求，在綜合考慮多方面設計元素的基礎上，找定某個基準車型在此基礎上確定目標車型概念車身的變形方案，然后建立覆蓋基準車型車身各主要視圖的控制塊，控制整車的變形。得到與目標車型的基本一致的CAE 數模，然后進行各個性能方向的CAE 分析校核。CAE 仿真分析內容包括：NVH 分析、結構強度分析、CFD 分析、碰撞安全分析、車身結構傳力路徑分析（拓撲優化）、多學科集成優化等。主要過程可以參看圖1 的基于網格變形技術的概念設計階段CAE 仿真分析流程圖。
另外網格變形技術還可以對整車CAS面及CAD模型進行變形。對于變形后的CAD模型還可以開展鈑金件沿用性分析、幾何尺寸及公差分析，鈑金件成形工藝、焊接及涂裝工藝等同步工程分析。進一步細化概念階段設計的任務，提高概念設計階段發現和解決的問題比例。
展開 變形幾何中沿內部邊界增加助應變量后，未變形和變形網格。
您可能認為上方網格中的變形程度已經很高，但請記住所有變形單元仍包含直邊，這一點非常好。在實際中，您經常會發現即使在高度變形的單元中也能得到良好的結果。
但我們可以觀察到，移動域內的某個區域會包含一些發生了高度變形的極小網格，另一個區域則會包含經拉伸的較大網格。因此最后一步是使用自動重新剖分網格，它會根據網格的質量度量停止瞬態仿真，然后針對當前變形重新進行網格剖分。
執行自動重新剖分網格前后的變形幾何。
從上圖中可以看到，自動重新剖分網格會在擠壓區域生成較少的單元，并增加拉伸區域的單元數，從而保持單元分布均勻。網格中總的單元數基本保持不變。但重新剖分會增加計算負擔，因此我們只應在單元變形會嚴重影響結果的精度時使用這一特征。
如果存在未知變形呢？
之前的分析適用于固體對象在流體域中的移動已知的情況。但如果固體中存在未知變形呢？比如施加了在求解時計算得到的某些載荷？流固耦合分析就是這樣一個經典示例，其中固體會在周圍流體流動的影響下發生變形。
針對這一情況，我們可以使用積分組件耦合算子，它支持在整個模型空間使用變形固體結構中某一點處的變形；隨即可以使用一個或更多點的變形來控制網格的變形。微泵機理教程模型較好地展示了這一技巧的使用。下圖是對此技巧的圖形化顯示。
當實際變形未知時，針對某個點的積分組件耦合可用于定義控制網格變形的輔助線。
從上圖中可以觀察到，模擬域并沒有被分為凸四邊形，且輔助線可以沿模擬域的上邊界滑動。因此這種模擬方法并沒有那么嚴格，但仍允許網格發生較大變形。很顯然，所有情況并非都只有唯一的最優解決方案。您可以在具體案例中嘗試結合幾種技巧。
小結
我們介紹了如何有效使用變形網格接口，這可以通過將變形域分解為四邊形域并沿邊界引入助因變量實現。
展開 樹優公司(SOYOTEC)的Sculptor網格變形優化軟件,基于三維體網格光滑變形技術,能夠幫助工程師節省網格重復劃分的時間,快速自動實現形狀優化。特點：1.無需CAD參數化,直接在CFD/FEM模型上定義幾何參數,節省劃網格時間2.局部變形不影響其他位置,更好撲捉設計意圖3.網格曲率導數連續,控制附面層、流動敏感區域網格質量。4.結構和流體網格共享變形參數,幫助流固耦合分析。5.網格可導出為CAD格式6.與Isight緊密集成.............
樹優公司-Sculptor-網格變形-車身外流場優化.pdf
展開 自定義網格變形算法實現齒輪油泵動態運行仿真
為了對齒輪油泵進行CFD仿真，需要對流體區域進行分解，使夾在齒輪之間的運動變形體積（齒輪間隙）與接口區域（兩端出入口)分離。因為結構化六邊形網格需要滿足一些特殊要求的，手動劃分可能很繁瑣，因而編寫了一個Gambit插件工具來自動生成所需的結構化六邊形網格。內齒輪繞z軸旋轉，旋轉原點在z坐標上，因而結構化六邊形網格可以很方便地使用UDF定義動網格的運動算法。
整體模型
齒輪區域（變形及旋轉運動的動網格區域）
出入口區域(靜止區域）
網格變形控制函數
仿真計算結果
文件列表
展開 
網格變形的相關專題、標簽、搜索
網格變形的最新內容
在2026 R1 新版本中，結構系列產品在效率、精度與工程可信度方面進一步增強：Mechanical 帶來更高效的網格變形與 GPU 感知資源預測能力，LS-DYNA 強化電池熱仿真與多物理場分析，Motion 提升系統級動力學性能，而 Sherlock、Forming 等工具也在電子可靠性與成形分析領域實現全面升級。
浙江三尚智迪科技有限公司技術團隊在進行產品研發中，Ansys Fluent 軟件的動/變形網格技術可以很好的模擬閥門閥芯在滑動過程的瞬態過程，分析人員只需要指定初始網格和運動壁面的邊界條件，網格變化完全由求解器自動生成。Ansys Fluent獨有的局部網格重構技術可用于非結構網格、變形較大問題以及物體運動規律事先不知道而完全由流動所產生的力所決定的問題。
模擬的案例如下：
初始沖壓模型如下：
使用軸對稱單元可以減小模型的網格數量，顯著提高計算效率，因此模擬案例使用CAX4R單元，模型初始尺寸為R=0.015mm，H=0.0048mm，初始網格模型如下圖所示：
采用位移邊界條件加載，初始加載第一步ALE網格如下（網格會根據變形自動調整不同區域密度）：
第一步計算接觸時SSD分布：
第一步計算接觸時GND分布
同時，其支持直接FE建模與交互式網格變形，可在產品開發早期靈活調整仿真模型，適配設計需求的動態變化，縮短設計迭代周期。
在網格劃分這一核心優勢領域，HyperMesh堪稱行業標桿。
案例演示了兩種解決方案：
1、在 Abaqus/Standard 中使用網格到網格的解映射 (Mesh-to-Mesh Solution Mapping)：當初始、網格嚴重畸變時，停止計算，基于當前變形構型生成新網格，并將所有場變量（應力、應變、狀態變量等）從舊網格“映射”到新網格，然后在新網格上繼續分析。
一期一會 | 什么是電磁學？4個月前
半導體工程師可以通過施加電場或磁場，改變熱或光暴露，或使摻雜的單晶硅網格變形，來改變半導體的電導率。
半導體器件可作為獨立器件生產，或集成到包含兩百萬到上億個器件的電路中，這些器件在單片晶圓上互連。
半導體器件有兩種主要類型：
二極管：二極管是充當電流單向開關的雙端器件，允許電流僅沿一個方向輕松流動，在這種情況下，二極管會發生正向偏置。
模塊 9 直接網格變形：無需創建變形控制盒，即可對網格進行快速、實用的修改；運用該工具驗證不同設計方案，例如調整構件截面尺寸等。
模塊 10 網格變形基礎：學習基于變形控制盒的網格變形基本方法，與 “直接網格變形” 模塊內容相輔相成。
區分**剛體運動**、**指定運動**以及**網格變形**這三類方法的差異
3. 基于sixDoFMeshMotion、solidBodyMotion及codedMotion這三種運動模型，搭建并運行動網格仿真計算
4. 配置并調控動邊界場景下的**網格變形**與**網格重劃**策略
5.
晶體塑性模擬中的大變形網格重劃分4個月前
這里展示模擬的案例的效果，初始模型尺寸0.1*0.03mm的二維模型，并沿著RD方向壓縮40%.vs.20%（remesh）+20%使用簡單的唯象模型測試
初始模型如下圖所示：
壓縮20%后應力分布如下：
累計剪切滑移如下：
晶粒旋轉角度：
在20%變形后進入網格重劃分，重劃分后的變量傳遞：
累計剪切滑移分布如下：
晶粒旋轉角度如下圖：
HyperMesh 提供高質量、高靈活性的網格劃分功能，非常適合復雜幾何結構、大型裝配體與混合單元類型的場景，內置工具涵蓋面網格與實體網格劃分、網格變形、中面提取及大型裝配體管理。
在 HyperMesh 中，只需點擊幾下，大型模型就能自動完成網格劃分。這一過程僅需幾分鐘（而非幾小時），即可生成質量達標、可直接用于求解器的輸入文件。
