網格自動劃分的案例
旋轉體結構有限元網格自動劃分法
摘 要：用有限元法對進行結構和自由度體系進行分析，其網格的生成是建立有限元模型的重要技術，利用分塊分割法對網格自動劃分，從而形成有限元網格模型，完成有限元分析的前處理。
關鍵詞：有限元法；分塊分割；網格
中圖分類號：O241.82；O24221 文獻標識碼：A
0 前 言
有限元分析技術作為一種運用計算機工具的數值分析方法已經取得了巨大的成功，其應用的領域亦已從力學分析拓展到各類物理場的分析(如溫度場，電場，磁場，滲流場，聲波場等)，成為結構和多自由度體系分析的有力工具，已被廣泛用于產品結構設計、傳導、屈曲分析及其它科學研究領域，原來進行有限元分析常常采用手工計算生成有限元模型的輸入數據，既耗費時間，又容易出錯，特別是大型復雜的結構，其手工輸入數據的計算工作量大得驚人。故為減少數據輸入的準備工作和提高工作效率，有限元系統都應配有使用方便，功能齊全的前處理程序。有限元網格自動生成，是建立有限元模型的重要技術條件。但目前還沒有一種通用的網格自動自動生成方法。本文采用分塊分割法對網格自動劃分，使用這種方法首先將整體結構分割成若干個適用于網格自動劃分的參數子域，然后在相應的參數域上生成子域的網格，再組合成完整的有限元網格模型。
1 傳統等參數映射法計算節點坐標
如果子域看作是一個大的等參單元，根據等參單元坐標變換公式，可以計算子域的點坐標：
對于二維，三維問題，分別采用6節點三角形，8節點四邊形和20節點六面體等參單元。因此Ni是對應單元的形函數，n是等參單元的節點數，Xi，Yi，Zi是等參單元節點坐標，子域可選擇由曲面三角形，曲面四邊形和曲面六面體。
一般情況下，采用等參數映射法生成結構網格模型，這樣，等參單元模擬圓時會出現誤差。如果圓心角小于90°時，誤差較小，但圓心角大于90°時，則誤差較大不可忽略。
展開 Fidelity Pointwise：通過自動網格劃分簡化 CFD 工程師的工作
對實體模型進行網格化的意義在于，當您對模型進行網格化時，所有組件網格（每個 CAD 表面一個）將無縫結合在一起，同時尊重幾何意圖，使表面網格立即適合體積網格化。
另一方面，當實體模型裝配在導入過程中無法完全或根本無法運行時，Pointwise 使用戶能夠手動執行裝配操作，并完全控制公差和要裝配的曲面。
自動表面網格化
表面網格劃分通常是一項挑戰。確保點被正確地投影到復雜的 CAD 幾何圖形和處理 CAD 表面工件（如條子或重疊）通常迫使人們求助于手動技術。
只需單擊一下，Fidelity Pointwise 就可以對所有 CAD 表面進行網格劃分并完全連接它們。它還提供了另一種自動化工具，用于從 CAD 或工程幾何中恢復。 在使用單個角度公差的自動裝配過程中，實體模型可以細分為稱為面組的拓撲實體 。如圖2所示，被子代表運載火箭的機身、尾翼、上下機翼和翼尖。該工程幾何結構更好地反映了 CFD 模擬的目標。
圖 2. CAD 模型中的表面已組裝成面組，將在其上應用單個網格的區域（左）；工程幾何的自動表面網格劃分，自動從 CAD 文件中恢復為面組（右）。
Fidelity Pointwise 提供全套模型和面組裝配工具，可根據您的要求調整工程拓撲，并提供更強大的網格劃分屬性套件。這些都可以根據您的判斷手動應用。
自動體積網格劃分
Fidelity Pointwise 的結構化和非結構化網格劃分技術在創建網格時自動應用（使用用戶指定的默認參數），并在編輯網格拓撲時自動調整。此外，In Pointwise 中的 Rules 命令主動監控網格質量。用戶可以靈活地創建規則來限制任何受支持的網格指標。要更詳細地查看網格質量，可以隨時將 Pointwise 中的全套網格診斷和可視化工具應用于任何網格。
圖 3.
展開 ANSA中汽車特殊部位網格自動和手動劃分的對比
汽車基本上都是殼網格，對于大多數零件而言特征比較簡單，網格質量比較好，但是有些部位的零件特征還是比較多的，比如門內板、內飾、前后艙內板等。這些地方因為處于重要部位所以最好不要用ansa自動劃分網格，應該手動劃分網格，這樣可以保證網格和幾何高的貼合度，同樣這些部位的網格質量也應該手動調整。
ANSA在調整網格質量方面不管是手動還是自動都已經很強大了。
ANSA中汽車特殊部位網格自動和手動劃分的對比.pdf
基于HyperMesh二開實現電子元器件網格的自動劃分 ￥10
在芯片仿真分析中，PCB板上分布著大量結構相似的元器件模型，如何快速簡化并劃分這些元器件的網格成為仿真工程師的一大挑戰。本項目來源于某廠商的芯片仿真實際案例，主要利用 HyperMesh 提供的Python二次開發腳本，實現了芯片類元器件的全自動網格劃分（六面體網格）。
腳本的主要功能如下：
模型簡化，主體簡化為長方體，引腳保留主要幾何形狀；
網格密度設置；
網格位置重置；
網格質量檢查；
效果如下：
Dana利用Altair SimLab實現動力總成模型的自動網格劃分，大幅節省時間
SimLab會自動快速地進行幾何清理操作。因此，SimLab可以大大縮短前處理所需時間，以往需要四天 完成的工作現在僅需四個小時。此外，SimLab還會自動進行網格劃分。” 實際上，SimLab可自動進行多項前處理步驟。軟件可自動將原生幾何從CAD系統中導入、進行網格劃分、創建曲面和 節點集以及創建接觸對，幾乎無需用戶進行干預。 Altair已與Dana展開合作，共同將SimLab整合到其建模過程中。最初，Altair向Dana演示了如何使用SimLab縮短建模 時間。然后，Altair又提供了相關培訓，以便于Dana體驗SimLab的所有功能。自Dana引入SimLab后，Altair經常通過電話 和郵件的方式為其產品開發團隊提供技術支持，并為DANA流程量身打造了一套專屬程序。 此外，Altair還與Dana一同創建了一組定義明確的設置，無論Dana的工程師們身處何地，均可將這些模板用于發動機 模型和其他組件。使用這些模板進行網格劃分的所有工程師均會獲得具有相同屬性的相似網格。令Dana青睞的不僅僅是 SimLab 的前處理功能，其界面友好性以及高度的靈活性也令人贊嘆不已。同時，SimLab還提供了孔變形繪圖和溫度插值 （來自不同的網格）等后處理功能，為工程師們提供了莫大的幫助。
展開 對于ANSYS,對于六面體模型自動劃分網格的步驟
對于ANSYS,對于六面體模型自動劃分網格的步驟
DANA利用Altair SimLab實現動力總成模型的自動網格劃分，大幅節省時間
SimLab會自動快速地進行幾何清理操作。因此，SimLab可以大大縮短前處理所需時間，以往需要四天完成的工作現在僅需四個小時。此外，SimLab還會自動進行網格劃分。”
DANA一直是在建立原型之前進行虛擬分析
實際上，SimLab可自動進行多項前處理步驟。軟件可自動將原生幾何從CAD系統中導入、進行網格劃分、創建曲面和節點集以及創建接觸對，幾乎無需用戶進行干預。
類似塑料閥蓋的復雜零件可以在SimLab中
簡單快速地進行網格劃分
Altair已與DANA展開合作，共同將SimLab整合到其建模過程中。Altair提供了相關培訓，以便于DANA體驗SimLab的功能。自DANA引入SimLab后，Altair經常通過電話和郵件的方式為其產品開發團隊提供技術支持，并為DANA流程量身打造了一套專屬程序。
SimLab利用CAD原生幾何創建網格
此外，Altair還與DANA一同創建了一組定義明確的設置，無論DANA的工程師們身處何地，均可將這些模板用于發動機模型和其他組件。使用這些模板進行網格劃分的所有工程師均會獲得具有相同屬性的相似網格。令DANA青睞的不僅僅是SimLab的前處理功能，其界面友好性以及高度的靈活性也令人贊嘆不已。
展開 免費網格劃分程序（支持粒子生成），有源代碼
Netgen是一個簡單易用的免費網格劃分程序，支持2d/3d網格自動劃分。程序由C++書寫，并結合腳本語言TCL/TK擴充功能。Netgen可以導入自定義的模型文件，同時支持STL文件格式（可在SOLIDWORKS,UG等CAD軟件里導出），如果結合另一款免費軟件OpenCASCADE，也可以導入IGS等文件格式。
原程序不支持粒子生成，我在原程序的基礎上添加了導出粒子的功能，原理很簡單，就是根據已生成的網格計算單元的中心及體積（注意，為通用起見，導出的是體積而不是粒子的質量，二維網格則是面積）。使用時，先讀入模型，進行網格劃分。然后在File-->Export Filetype里選擇Particles Format(我自己定義的選項），最后File-->Export Mesh就行了。附件是我添加粒子生成功能后編譯生成的可執行程序。
343765-Release.part03.rar
343761-Release.part01.rar
343762-Release.part02.rar
展開 復雜艙段結構的快速有限元網格劃分
圖1 一階四面體單元及其變形模式示意圖
圖2 二階四面體單元及其變形模式示意圖
3 二階四面體建模驗證
本章節針對A艙段進行模態特性計算，首先對該艙段進行有限元網格建模，該結構包含環筋、豎筋、開窗、倒角、異形等特征，建模難度較大，現采用MSC.Apex軟件進行二階四面體網格劃分。
1）幾何導入，Apex支持多版本的幾何模型，導入方法同常規有限元軟件操作，務必導入有效的實體幾何，刪除所有面。
2）建議進行離散精度設置，在Apex軟件中，選項-應用設置-公差，設置曲線離散精度、面離散精度均為非常精細。
3）在幾何編輯工具中，添加/移除點，選中幾何，刪除掉所有可刪除所有硬點，可減少固定點對網格節點的約束，提高網格的有效性，甚至可視情勾選曲率變化時保留頂點，由于部分地方的拐點對網格影響不大。
4）幾何清理，主要是進行拓撲清理，優化幾何圖像，然后清除細小邊、細小面、狹長面、尖狀面和殼體間隙等，均可自動修復。
5）刪除部分可簡化特征，減少單元規模。
6）確定劃分網格尺寸，完成二階四面體單元劃分。為控制模型單元規模，參考航天裝備建模經驗，選擇25mm、20mm尺寸進行二階四面體網格劃分，與人工精細劃分的六面體網格如圖3所示。
圖3 A艙段25mm、20mm尺寸二階四面體網格模型和六面體網格模型
設置網格的材料屬性：楊氏模量70GPa，泊松比0.3，密度2 700kg/m3。模態計算軟件采用MSC.Nastran.2018。
展開 Ansys Workbench常用網格劃分方法
在進行分析前，通常需要對模型進行網格劃分，以便將連續的物體劃分為離散的單元，從而進行數值計算。
在Ansys Workbench中Manchical進行模型設置時，提供了多種網格劃分方法，用于將連續的物體劃分為離散的單元，以便進行數值計算和分析。常用的網格劃分方法有：
1.自動網格劃分（Automatic）：
Ansys提供了各種自動網格劃分工具，如AutoMesh、Patch Conforming、Mosaic等。這些工具可以根據輸入的幾何模型和網格參數自動生成合適的網格，減少了手動操作的工作量。自動網格劃分方法可以適用于不同類型的幾何體問題。
2.四面體網格劃分（Tetrahedrons）：
四面體網格劃分方法適用于三維和二維問題。四面體網格劃分基于協調分片算法（PatchConforming）或基于獨立分片算法（Patch Independent）將區域劃分為一系列四面體單元，適用于復雜幾何體的建模。
3.六面體網格劃分（Hex Dominant）：
六面體網格劃分適用于三維問題，可以將區域劃分為六個面都是四邊形或六邊形的六面體單元。六面體網格劃分提供了準確的幾何表示和較高的計算效率。
展開 Ansys Workbench常用網格劃分方法
在進行分析前，通常需要對模型進行網格劃分，以便將連續的物體劃分為離散的單元，從而進行數值計算。
在Ansys Workbench中Manchical進行模型設置時，提供了多種網格劃分方法，用于將連續的物體劃分為離散的單元，以便進行數值計算和分析。常用的網格劃分方法有：
1.自動網格劃分（Automatic）：
Ansys提供了各種自動網格劃分工具，如AutoMesh、Patch Conforming、Mosaic等。這些工具可以根據輸入的幾何模型和網格參數自動生成合適的網格，減少了手動操作的工作量。自動網格劃分方法可以適用于不同類型的幾何體問題。
2.四面體網格劃分（Tetrahedrons）：
四面體網格劃分方法適用于三維和二維問題。四面體網格劃分基于協調分片算法（PatchConforming）或基于獨立分片算法（Patch Independent）將區域劃分為一系列四面體單元，適用于復雜幾何體的建模。
3.六面體網格劃分（Hex Dominant）：
六面體網格劃分適用于三維問題，可以將區域劃分為六個面都是四邊形或六邊形的六面體單元。六面體網格劃分提供了準確的幾何表示和較高的計算效率。Ansys提供了Tetrahedron/Hex Mesh工具用于六面體網格劃分。
展開 
使用HyperMesh中Batchmesh對部件進行批量網格劃分應用解析：1mm自動畫分網格 ￥20
<h2>摘要：</h2><p>在使用 HyperMesh 進行 2D 網格劃分時，面對復雜線條逐一手動切換線（toggle）效率較低。為提高效率，本文采用 Batchmesh/QI Optimize 中的 Batchmesh 功能進行優化。由于默認網格尺寸（5mm、8mm、10mm、15mm）在需要細化網格時顯得過大，本文根據需求對默認參數文件（.param）和標準文件（.criteria）進行了修改，創建了支持自動化 1mm 網格劃分的配置文件。同時，本文將詳細介紹這些文件的具體使用方法，為高效網格劃分提供指導。
展開 ValveParamsV10自動四面體網格劃分
C2-實例-ValveParamsV10.pdf
網格劃分密度與有限元求解精度研究
1 有限元網格劃分的指導思想
眾所周知， 建立有限元力學模型的中心任務是進行單元網格劃分和處理許多與之相關的工作，如結構形式處理、力學模型建立、單元特性定義、單元質量檢查以及模型邊界條件的定義等。有限元網格生成就是將實體模型離散成由節點和單
元組成的有限元力學模型。它的指導思想是進行總體模型規劃，包括物理模型的構造、單元類型的選擇、網格密度的確定等多方面的內容。有限元分析的精度和效率均與單元的密度和幾何形狀有著密切的關系。在網格剖分時，單元應滿足以下要
求：
(i)一個單元的節點不能落人其他單元內部，單元邊界上的節點均應作為單元的節點。
(ii)單元必須落在實體模型內部，不能落人外部，且單元集合邊界應逼近實體模型的邊界。(iii)單元應具有良好的形狀，如正多邊形或正多面體。
(iv)單元之間過渡相對平穩。由此可見，網格劃分是建立有限元模型的重要環節，有限元模型的合理性很大程度上可以通過所劃分的網格形式反映出來。目前，有限元網格剖分方法可分為拓撲分解法、結點連元法、網格模板法、映射法和幾何分解法五種。在通用有限元分析軟件中，廣泛采用自動或半自動網格劃分方法。但由于結構和網格生成過程的復雜性，劃分出來的網格有時存在一些問題，如網格形狀較差，單元和節點編號順序不合理等，這些都將影響有限元分析的計算精度和計算時間，有時還需進行人工改進。
2 單元網格劃分對求解精度的影響分析
有限元解的誤差主要來自離散誤差、插值誤差(即逼近誤差和邊界誤差)以及數值誤差幾個方面。其中，逼近誤差指的是用有限尺寸的單元及單元插值函數代替精確解后產生的誤差；邊界誤差則是在結構邊界以直代曲引起的誤差。另外，輸人
數據不正確，也會導致較大的計算誤差。
展開 hypermesh tcl腳本 自動劃分四面體網格 ￥8.88
自己編寫的基于batchmesh自動劃分3D四面體單元tcl腳本，需提前準備好相關的criteria和param文件；
通過tcl腳本選擇component創建外表面殼單元，然后確認該component設置為當前，然后通過batchmesh生成四面體單元，最后刪除表面殼單元并輸入材料進行重命名。
