四面體網格劃分的案例
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 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 【HyperMesh寶典】之四面體網格劃分
打開后會先要求用戶選擇四面體單元（框選部分或全部單元即可）：
對于復雜模型建議選擇Remesh選項，否則局部幾何造成的問題單元可能無法修復。
以下是對四面體網格的一些常見要求：
1、對于圓角，希望得到大小勻稱而且排列整齊的網格
2、對于特定半徑范圍的圓柱孔，希望固定圓周方向的單元個數和軸線方向的單元長度
3、大多數情況下希望圓柱面上的網格橫平豎直，尺寸一致
4、四面體螺栓處有漂亮的washer
5、在重要部位希望增加體單元的層數
另外，我們有時希望軟件能自動按照事先給定的要求生成體網格。
所有這些功能HyperMesh都可以通過幾何清理或者tetramesh的控制實現。但是HyperWorks中還有更專業更自動化的四面體網格劃分工具——SimLab。
由于文件限制，稍后將發布《SimLab四面體網格劃分流程》視頻，看看SimLab是怎么處理的復雜零件特征的。
對Altair技術專題有興趣的小伙伴，不妨多多關注我們，也可以小窗您的疑問及建議，我們將不斷改進與大家交流。
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 干貨 | ANSYS Workbench局部網格劃分方法介紹
圖5 帶細小特征的幾何模型
下面將介紹可起到消除細小特征的兩種網格劃分方法——四面體獨立網格劃分和多區網格劃分方法。
3.1、四面體獨立網格劃分方法
四面體網格劃分有兩種算法，如圖6所示。一種是一致網格劃分，即劃分的順序為線.>面.>體，此種方法會捕捉細小特征；另外一種是獨立網格劃分，即劃分的順序為體.>面.>線，此種方法會消除細小特征。
圖6 四面體網格劃分方法（一致網格與獨立網格）
下圖分別列出了通過四面體一致網格劃分方法得到的有限元模型和通過四面體獨立網格劃分方法得到的有限元模型。從圖中可以看出，采用四面體獨立網格劃分方法可消除面上存在的細小特征圓圈。
圖7四面體網格劃分方法
3.2、多區網格劃分方法
對于這個模型在進行多區網格劃分時若采用“Free Mesh Type”的默認設置“Not Allowed”是不能完成網格劃分的，因為幾何體中間部位的外輪廓存在倒角，不能全部掃略成六面體。將“Not Allowed”切換成“Hexa Dominant”或者“Tetra/Pyramid”后，即可順利劃分成圖4（d）所示的有限元模型。
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 Ansys結構分析網格劃分方法＆操作詳解-附練習模型
5.除了以上四個常用的網格劃分方式，還有多區域網格劃分、笛卡爾網格劃分、分層四面體網格劃分等等。
多區域網格劃分方式適用復雜的幾何體劃分，將區域劃分為多個子域，隨后在每個子域內進行網格劃分。此方法容許對于不同幾何形狀的部分進行不一樣的網格劃分方式。Ansys軟件提供了多區域網格劃分的輔助工具與技術，如PatchConforming和Mosaic。
笛卡爾網格劃分方式使用規則的矩形或立方體單元來劃分區域。此方法適用規則幾何體和網格結構，如長方體、正方形等。Ansys中的Cartesianmeshing專用工具可用于實施笛卡爾網格劃分。
分層四面體網格劃分方式進而在區域內添加附加的層來提高網格的精密度。此方法通常用于需要在特定區域中提升網格分辨率或捕獲邊界特征的情況。Ansys提供分層四面體劃分選擇項LayeredTriangulation。
二、結構仿真時的網格劃分要點
1、網格劃分選擇
結構網格劃分是將結構對象劃分為離散的網格單元，常見的劃分方式包括四面體網格、六面體網格和四邊形網格。
不同的結構對象和仿真任務可能適用于不同的網格劃分方式。例如，對于具有彎曲或復雜幾何形狀的結構對象，四面體網格可以提供更好的剛度和接觸模擬，而六面體網格則更適用于熱傳導和流體力學分析。
2、網格密度控制
網格密度控制是指根據結構的幾何特征和仿真要求來調整網格劃分的精細程度。通常使用邊長或體積控制來實現網格密度的調整。
邊長控制是通過指定網格單元的最大或最小邊長來控制，適用于具有高曲率或局部重要區域的結構。
體積控制是通過指定網格單元的最大或最小體積來控制，適用于需要更加均勻網格分布的結構。
三、ANSYS網格劃分實戰教學
1、準備幾何模型 在進行網格劃分之前，首先需要準備待仿真的幾何模型。
展開 ANSYS workbench關于如何選擇劃分網格的方式，各有什么特點？
關于workbench網格劃分的方法和差別，各有什么特點呢？
一般情況下，對于空間物體而言，我們應當盡量使用六面體網格。當對象是一個簡單的規則體時，使用掃掠網格劃分是合適的；當對象是對個簡單的規則體組成時，使用多域掃掠網格劃分是合適的；接著盡量使用六面體主導的方式，它會在外層形成六面體網格，而在心部填充四面體網格。
四面體網格是最后的選擇。其中如果要忽略一些小細節，如倒角，小孔等，則使用patch independent算法;如果要要考慮一些小細節，則使用patch conforming算法。
至于自動網格劃分，是最傻瓜化的方式，一般對于初學者適用。
例如：
（1）用掃掠網格劃分。
對整個構件使用sweep方式劃分網格。（失?。?該方法只能針對規則的形體（只有單一的源面和目標面）進行網格劃分。
（2）使用多域掃掠型網格劃分。
可見ANSYS把該構件自動分成了多個規則區域，而對每一個區域使用掃略網格劃分，得到了很規則的六面體網格。這是最合適的網格劃分方法。
（3）使用四面體網格劃分方法。
使用四面體網格劃分，且使用patch conforming算法?？梢?，該方式得到的網格都是四面體網格。且在倒角處網格比較細密。
使用四面體網格劃分，但是使用patch independent算法。忽略細節。此時得到的仍舊是四面體網格，但是倒角處并沒有特別處理
（4）使用自動網格劃分方法。
該方法實際上是在四面體網格和掃掠網格之間自動切換。當能夠掃掠時，就用掃掠網格劃分；當不能用掃掠網格劃分時，就用四面體。這里不能用掃掠網格，所以使用了四面體網格。
（5）使用六面體主導的網格劃分方法。
該方法在表面用六面體單元，而在內部也盡量用六面體單元，當無法用六面體單元時，就用四面體單元填充。
展開 復雜艙段結構的快速有限元網格劃分
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。
表1 艙段A不同網格類型模態計算結果
對比上述結果，25mm尺寸劃分結果與20mm劃分結果前七階頻率偏差不超過0.5%，第八階頻率偏差為1%，可認為25mm尺寸網格計算結果已收斂；25mm尺寸劃分結果與六面體建模結果相比，前八階頻率偏差基本在1%以內，故認為兩種網格劃分方法頻率結果呈現較好的一致性，在工程上已具備足夠精度替代六面體網格。
4 單元拼接建模驗證
以B結構艙段為例，由于該艙段下部較為簡單，在幾何建模軟件中將其切割為上、下兩部分，上部分結構復雜，采用MSC.Apex軟件進行二階四面體網格劃分，下部分結構依托Hyper Mesh軟件進行手動六面體網格建模。
將兩類網格在分割面處進行粘接處理，在MSC.Patran軟件中具體操作為：(1)設置兩部分實體網格為Deformable Bodies;(2)設置Body Pair，選擇(1)中設置的變形體，位移偏差設置為5mm;(3)編輯接觸屬性，設置Glued Contact,Retain Moment,Stressfree Init Cont，網格如圖4所示。后續正常調用Nastran軟件進行自由模態分析，計算結果見表2。
展開 HyperMesh四面體網格劃分
Step3
在tetramesh子面板進行四面體網格的生成，效果如下：
問題4
孔和圓角的特征捕捉。
為了使圓角的單元呈規則排列，需要進行必要的幾何清理，劃分網格時使用mixed方法，結果如下圖所示：
圓孔的處理方法類似，結果如下圖所示：
實際上，四面體網格的絕大部分工作都在于生成表面網格，而生成高質量的表面網格可能會花費相當多的時間。對于動力總成、復雜注塑件等尤其如此。
如果對網格的要求不高，HyperMesh簡單易用的四面體劃分工具utility。
打開后界面如下圖：
一般只需要填好如下3個參數：
Mesh Size：平均單元尺寸；
Minimum edge Size: 最小特征邊長一般取平均單元尺寸的1/5；
Minimum elem Size: 最小單元邊長一般取平均單元尺寸的1/5。
然后選擇components進行劃分即可，如果遇到問題需要修復，方法同上。
該工具會自動完成幾何清理-2D網格劃分-2D單元清理-生成四面體單元整個過程?？赡艹霈F的主要問題是清理過程可能導致局部單元沒有緊貼幾何表面。
另外，HyperMesh的utility工具集中也提供了直接修正四面體單元質量的工具，請大家自己嘗試使用。
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
你會如何選擇，歡迎在評論中分享你的看法。
評論中的亮點回復可獲得小禮品
CAE書籍任選、CAE聯盟紀念杯任選。
禮物發送時間：11月14日
【3月28-31日 北京】Hypermesh網格劃分方法高級應用培訓
實例模型課程中人手一機操作指導
案例01：汽車地板裝配體（鈑金結構中面劃分，三個產品）
案例02：隔熱罩（塑料結構中面劃分）
案例03：儀表板（塑料結構中面劃分）
案例04：電表箱（四面體網格劃分）
案例05：發動機（四面體網格劃分）
案例06：振動臺（六面體網格劃分）
案例07：螺釘/斜齒輪（六面體網格劃分）
案例08：相貫體/凸臺（六面體網格劃分）
案例09：根據實際情況增加案例
案例10：學員案例指導
本課程關注的問題點
1、針對機械、航空、航天、汽車、船舶、建筑、土木、等行業中的結構前處理問題，給出精確高效的前處理方案；
2、熟練并掌握前處理功能，解決各類工程中遇到的前處理問題；
3、各學員可攜帶工作中實際產品，針對各產品進行實際指導并確定前處理規范。
本質問題與差異化
1、工程案例積累：專注CAE仿真計算，有大量的工程案例
2、關注計算結果：把仿真分析結果運用到產品中是的核心理念
3、師資與專屬權：7000多學員反饋、提煉的精選內容與實例，形成的版權課程體系
4、問題響應參與：自主師資與合伙人模式，可直接對接客戶問題，即時做出響應
5、效果保障措施：所有學員由提供高配筆記本、模型、電子資料、操作軟件
主講專家
12年專注CAE技術工程應用方法，為客戶提供系統的產品質量提升和優化的技術方案，具備上百例的工程問題解決經驗，熟悉CAE技術應用過程中的難點與關鍵點，團隊提供有價值的CAE技術服務。
展開 對曲軸做有限元分析，是劃分四面體網格還是六面體網格呢？
對曲軸做有限元分析，是劃分四面體網格還是六面體網格呢？我都試過了，可是計算的結果相差很大，是因為網格的疏密不同導致的嗎？已經困擾我一陣了，請高手指點小妹呀。
《HyperMesh從入門到精通》
9.2 支承結構四面體網格自動劃分
9.3 HyperMesh四面體網格自動劃分
9.4 發動機活塞四面體網格自動劃分
9.5 邊界層網格
第10章 HyperMesh與Optistruct結構分析實例
10.1 帶孔平板應力分析
10.2 熱載荷作用下的咖啡壺蓋子分析
10.3 擋泥板模態分析
10.4 使用Optistruct慣性釋放分析
10.5 三維屈曲分析
10.6 支架模態頻率響應分析
10.7 使用CWELD單元連接不匹配的網格
第11章 HyperMesh與Optistruct優化分析實例
11.1 C型結構拓撲優化
11.2 連桿形狀優化分析
11.3 焊接支架尺寸優化
11.4 扭轉板形貌優化
11.5 磁盤部件拓撲與形貌優化組合分析
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