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模塊 3 鑄件網(wǎng)格與對齊管理器：學(xué)習(xí)薄壁折疊板、塑料件等幾何模型網(wǎng)格劃分的必備工具，掌握在開啟各類質(zhì)量判定標(biāo)準(zhǔn)的情況下，高效使用這些工具的方法。 模塊 4 殼單元批量網(wǎng)格劃分：通過配置批量網(wǎng)格劃分參數(shù)，實現(xiàn)殼單元網(wǎng)格的自動化生成；掌握幾何簡化技巧，在保證分析精度的前提下，避免生成低質(zhì)量網(wǎng)格單元。

非結(jié)構(gòu)殼/面網(wǎng)格類型（二維） 殼/面網(wǎng)格 (Shell Mesh) 是指二維平面網(wǎng)絡(luò)或三維曲面網(wǎng)格。平面網(wǎng)格可用于流體力學(xué)二維數(shù)值計算；殼網(wǎng)格既可以用于固體力學(xué)的數(shù)值計算，也可以作為生成非結(jié)構(gòu)三維體網(wǎng)格的邊界。下面首先介紹ICEM中殼/面網(wǎng)格的基本概念。

高爾夫球桿的簡單四元網(wǎng)格圖 1. 使用 Fidelity Pointwise 的網(wǎng)格劃分算法自動生成的高爾夫球桿的四邊形主網(wǎng)格2. ONERA M6 機翼也使用四邊形優(yōu)勢算法進行網(wǎng)格劃分圖 2.

實體 模型是相鄰修剪曲面的拓撲組件，它是“水密的”并準(zhǔn)備好進行網(wǎng)格劃分（直接導(dǎo)入 CAD 文件中的實體模型）。圖 1 中的數(shù)據(jù)庫顯示了作為 10 個實體模型導(dǎo)入的 CAD 幾何體，這些模型是水密的并準(zhǔn)備好進行網(wǎng)格劃分。圖 1. 這款橄欖球頭盔的 CAD 模型導(dǎo)入了 10 個實體模型：頭盔、面罩、4 個支架和 4 個螺絲。白色頭盔上顯示為黑線的接縫是不透水的，可以穿過網(wǎng)格。

網(wǎng)格劃分涉及單元的形狀及其拓撲類型、單元類型、網(wǎng)格生成器的選擇、網(wǎng)格的密度、單元的編號以及幾何體素，在有限元數(shù)值求解中，單元的等效節(jié)點力、剛度矩陣、質(zhì)量矩陣等均用數(shù)值積分生成，連續(xù)體單元以及殼、板、梁單元的面內(nèi)均采用高斯 (Gauss) 積分，而殼、板、梁單元的厚度方向采用辛普生 (Simpson) 積分。

開始網(wǎng)格劃分 2.1 檢查模型 2.1.1 處理模型 查看模型是否需要修復(fù)/簡化模型（將模型補充完整/去除微小細節(jié)特征）。 尾噴屬于薄殼類型的零件，符合抽殼條件，對零件進行抽殼處理，結(jié)果如圖2。

圖1 ug10.0建立的球銷幾何模型4有限元分析由于球銷模型結(jié)構(gòu)并不規(guī)則，在對其進行網(wǎng)格劃分時候需要對其進行切分，網(wǎng)格劃分不另外采取其他網(wǎng)格劃分前處理器，直接在Abaqus中進行，主要步驟如圖2所示。應(yīng)注意的是，在對其進行切分的時候，必須要選好切方的基準(zhǔn)面（如圖2（a）所見），之后切分完成后通過掃掠網(wǎng)格劃分即可完成結(jié)合體的整體網(wǎng)格劃分如圖2（c）所示。

結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的優(yōu)勢：對于規(guī)則幾何區(qū)域，應(yīng)優(yōu)先使用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分技術(shù)，生成高質(zhì)量的四邊形網(wǎng)格。結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格不僅質(zhì)量高，而且計算效率更高，能夠提供更準(zhǔn)確的結(jié)果。在可能的情況下，應(yīng)避免使用自由網(wǎng)格劃分，特別是對于高精度分析。4.3 殼單元結(jié)果評估與解釋 應(yīng)力結(jié)果位置：殼單元的應(yīng)力結(jié)果通常在殼的頂面、中面和底面的積分點處計算，然后外推到節(jié)點。

網(wǎng)格劃分5.1 網(wǎng)格生成策略 撞擊面細化：撞擊區(qū)域網(wǎng)格尺寸建議≤3mm，其他區(qū)域可放寬。網(wǎng)格類型：優(yōu)先使用四邊形網(wǎng)格（計算效率高），復(fù)雜區(qū)域可采用三角形網(wǎng)格。

網(wǎng)格劃分方法隨意，面網(wǎng)格都能劃分成功，但是如果是體網(wǎng)格，可以用不同方法試一下，看看那種方式更合理網(wǎng)格更少。 最終網(wǎng)格圖如下所示。局部加密：針對高應(yīng)力區(qū)域（如機翼根部、連接孔），插入尺寸控制，加密至1mm。加密原則為應(yīng)力梯度越大，網(wǎng)格越密。

<p>讀者朋友比較熟悉結(jié)構(gòu)仿真的網(wǎng)格劃分，但是對高頻電磁仿真的網(wǎng)格劃分可能接觸不多。不同的電磁求解器用的單元不同，對于Feko來說，通常以結(jié)構(gòu)表面的2D網(wǎng)格為主，而結(jié)構(gòu)分析中，結(jié)構(gòu)內(nèi)部的3d單元是結(jié)構(gòu)性能的主要貢獻者，必須保留。

彎管段單元劃分長度不宜大于0.5倍管徑且劃分節(jié)點數(shù)不應(yīng)小于3個；(2) 當(dāng)采用殼單元時，應(yīng)根據(jù)管道各部分變形特點進行網(wǎng)格劃分，包括單元密度、大小和形狀。劃分的單元邊長不宜大于0.3倍管徑。

以前由于受制于計算機、軟件計算能力和軟件網(wǎng)格劃分條件，設(shè)計人員建立的裝備體模型一般為梁單元或殼單元模型，模型的單元規(guī)模較小，建模等效處理較為依賴設(shè)計人員建模經(jīng)驗，且預(yù)示精度存在不確定性，不能依據(jù)局部響應(yīng)對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計?，F(xiàn)今隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)格劃分軟件發(fā)展，有限元網(wǎng)格逐漸追求精細化建模，單元規(guī)模開始急劇增大，艙段級單元規(guī)模可達到十萬級別，整裝備體可達到百萬單元，較為影響計算效率。

雅可比越接近于1越好，不能接近于0或為負值，否則將導(dǎo)致嚴(yán)重的局部網(wǎng)格劃分失敗問題。Warping Factor翹曲因子：數(shù)值≥0，0代表最好。主要用于檢查四邊形殼單元或六面體單元的四邊形面，判斷四邊形的4個頂點是否在同一個平面內(nèi)，其值基于單元跟其投影間的高差。0說明四邊形位于同一個排名上，值越大說明翹曲越厲害。

建模軋輥 有兩種方法可用于創(chuàng)建剛性目標(biāo)曲面 通過基元體定義目標(biāo)單元： 如果目標(biāo)面可以用任何可用的基元體描述（圓，圓柱，圓錐和球），也可以通過常用片段（線，拋物線，三角形和四邊形）和基元體片段的組合來定義目標(biāo)面。 必須首先定義目標(biāo)單元的形狀TSHAP，然后通過實常數(shù)定義半徑，直接生成節(jié)點和單元。

例如，在航天器薄壁結(jié)構(gòu)的大變形分析中，需同時考慮幾何非線性與材料非線性，傳統(tǒng)單元難以兼顧精度與效率；在復(fù)合材料層合板的優(yōu)化設(shè)計中，層間應(yīng)力的準(zhǔn)確預(yù)測是避免分層失效的關(guān)鍵，而擬協(xié)調(diào)固體殼單元的三維應(yīng)力描述能力恰好滿足這一需求。此外，工程中的復(fù)雜結(jié)構(gòu)常涉及不規(guī)則網(wǎng)格劃分，擬協(xié)調(diào)元的網(wǎng)格適應(yīng)性使其成為理想選擇。