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网格划分第六讲Copyright 2007 Dassault SystmesCopyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE概述简介简介独立和非独立的部件实例独立和非独立的部件实例网格生成技术网格生成技术使用不同的分网技术使用不同的分网技术网格兼容性网格兼容性控制网格密度和梯度控制网格密度和梯度参数化建模参数化建模分配单元类型分配单元类型检查网格质量并获得网格统计信息检查网格质量并获得网格统计信息习题习题6a:三维网格划分三维网格划分绞模型绞模型习题习题6b:二维网格划分二维网格划分熔片模型熔片模型习题习题6c:网格划分网格划分卡箍和挡片模型卡箍和挡片模型简介Copyright 2007 Dassault SystmesCopyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE简介“什么是网格？什么是网格？”物理部件模型的几何近似。包含许多几何上简单的节点和单元的离散几何体。对于有限元程序进行模拟是必要的。通过作为装配件或部件的属性定义。如果用户修改装配件或部件的特征，在网格划分模块中定义的分网特征将被重新生成。Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE部件几何体部件几何体离散的几何体离散的几何体节点节点单元单元简介Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE简介网格划分模块的一般功能网格划分模块的一般功能允许用户使用不同自动化程度的网格划分技术为装配件或部件划分网格，同时可以控制网格划分状况，以适应不同的分析需要。分配网格属性，并设置网格控制：网格密度/种子布置;分网技术和算法,单元形状;指定单元类型;生成网格查询相关内容及网格质量：节点和单元的数量单元类型单元质量独立和非独立的部件实例Copyright 2007 Dassault SystmesCopyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE独立和非独立的部件实例部件实例的概念部件实例的概念一个部件实例是装配体中部件的一个代表一个部件实例不仅能够独立于原部件，也可以与原部件相关。独立的部件实例可以在装配件中分区分网每个部件实例可以根据需要独立的分区用于分网或加载等；每个部件实例必须独立的划分网格；相关的部件实例不能够在装配件中分区分网所有的相关实例都共有一个相同的原始部件；因此，只有原始部件需要划分网格；它的所有的相关实例都继承了它的网格任何部件的分区必须在原始部件中进行；Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE独立和非独立的部件实例说明：说明：无论是独立还是非独立部件实例:都能创建应用于载荷、边界、接触等的集合set和表面surface；任何实例必须是独立或者非独立实例中的一种一个部件实例不可能是两者的混合体；所有孤立网格实例只能是非独立的，不能独立化已划分网格的部件只能实例化为非独立的部件实例Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE独立和非独立的部件实例部件部件-修复特征修复特征-形状特征形状特征-分区分区-布种子布种子-网格技术网格技术-单元属性单元属性-虚拟拓扑虚拟拓扑-划分网格划分网格部件部件-修复特征修复特征-形状特征形状特征-分区分区非独立实例非独立实例几何属性不能被修改几何属性不能被修改网格属性也不能被修改网格属性也不能被修改在部件中划在部件中划分网格分网格独立实例独立实例-分区分区-布种子布种子-网格技术网格技术-单元属性单元属性-虚拟拓扑虚拟拓扑-划分网格划分网格在装配件中在装配件中划分网格划分网格Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE独立和非独立的部件实例在创建实例的时候选择生成实在创建实例的时候选择生成实例的类型例的类型在下列情况下是不允许生成独在下列情况下是不允许生成独立实例的立实例的:该部件已经被划分了网格存在该部件的非独立实例该部件为孤立的网格部件在下列情况下是不允许生成非在下列情况下是不允许生成非独立实例的独立实例的:存在该部件的独立实例能够非常容易的在独立和非独立能够非常容易的在独立和非独立实例之间实例之间转换转换非独立转为独立将丢失网格信息Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE独立和非独立的部件实例在在mesh模块中显示部件和装配模块中显示部件和装配通过环境栏进行以及相应的下拉表来切换Mesh模块的所有功能对所有部件都有效Native 网格显示按钮网格显示按钮网格生成技术Copyright 2007 Dassault SystmesCopyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE网格生成技术自由分网技术自由分网技术自由分网技术不使用预建的网格模式，所以该项技术在创建网格之前不能预见自由网格的模式。对于二维区域使用自由分网技术可用的单元形状包括：四边形（默认）四边形（默认）可以应用到任意平面和曲面。以四边形为主以四边形为主允许存在三角形单元作为过渡。三角形三角形可以应用到任意平面和曲面。Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE四边形网格四边形网格网格生成技术以四边形为主的网格以四边形为主的网格三角形网格三角形网格Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE网格生成技术对于三维区域使用自由分网技术可用的单元形状包括：四面体如果网格种子不是太粗糙，利用四面体单元可以为任意形状的几何体划分单元。Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE网格生成技术扫略网格扫略网格网格在区域的一个表面被创建，该表面被称为源面。网格中的节点沿着连接面，一次拷贝一个单元层，直到达到目标面。Abaqus自动选择源面和目标面(也可以人为修改)。源面源面目标面目标面源面的节点被拷贝到每个单源面的节点被拷贝到每个单元层和目标面元层和目标面Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE网格生成技术二维扫略网格二维扫略网格扫略区域全部是四边形的网格平面或曲面退化旋转区域的四边形为主的网格退化的区域包含旋转轴扫略网格扫略网格退化的扫略网格退化的扫略网格Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE网格生成技术扫略网格扫略网格扫略区域能够划分成：六面体网格六面体为主网格楔形网格广义扫略路线广义扫略路线：厚度方向广义扫略路线：厚度方向广义扫略路线：拔模角度广义扫略路线：拔模角度延展划分网格延展划分网格扫略路线扫略路线:直线直线旋转划分网格旋转划分网格扫略路线扫略路线:弧线弧线Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE网格生成技术可以用扫略网格来划分的区域需要满足：可以用扫略网格来划分的区域需要满足：拓扑源面可以由一个或多个面组成，可以有孤立的边或顶点；目标面只能由一个面组成，无孤立的边或顶点；连接面可以由多个面组成:每个面都是四条边围成的；形成规则的网格模式；Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE网格生成技术可以用扫略网格来划分的区域需要满足：可以用扫略网格来划分的区域需要满足：几何在源面中相邻面的夹角应接近180每个连接面必须有四个角点，每个角点处接近90源面和连接面以及目标面和连接面之间的角度接近90不能扫略划分不能扫略划分可扫略划分可扫略划分Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE网格生成技术结构化的分网技术结构化的分网技术结构化的网格划分技术使用简单的、预定义的网格拓扑关系划分网格。Abaqus将规则形状区域的网格，比如正方形或立方体，变换到需要进行网格划分的几何体。结构化的网格划分通常给出了对网格的最大的控制。三维可以用结构化方法分网的区域三维可以用结构化方法分网的区域简单的网格拓扑简单的网格拓扑Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE网格生成技术映射网格映射网格结构化网格的特殊例子二维四边形方形网格模式能够改善局部网格，提高计算精度能够用于自由分网和扫略分网技术映射网格可以间接的映射到区域，映射网格可以间接的映射到区域，并且在并且在Abaqus/CAE中也支持中也支持Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE网格生成技术映射网格例子映射网格例子自由四面体网格自由四面体网格用映射三角形网格划分过渡用映射三角形网格划分过渡面生成四面体网格面生成四面体网格Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE网格生成技术虚拟拓扑虚拟拓扑在某些情况下，需要分网的部件或部件实例可能包含一些小的细节，比如非常小的表面和边。虚拟拓扑可以忽略这些不重要的细节。细节模型细节模型由于小的面和边由于小的面和边引起的不良单元引起的不良单元虚拟模型虚拟模型不重要的细节将不重要的细节将被忽略被忽略,生成高质生成高质量网格量网格Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE网格生成技术例子例子:虚拟拓扑虚拟拓扑+扫略网格扫略网格在拓扑模型中加了一个孔在拓扑模型中加了一个孔支架模型支架模型拓扑模型拓扑模型(可扫略划分可扫略划分)六面体网格六面体网格使用不同的分网技术Copyright 2007 Dassault SystmesCopyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE使用不同的分网技术哪些区域可以进行网格划分？哪些区域可以进行网格划分？基于每个区域的几何体形状以及相关的网格控制信息，Abaqus/CAE自动确定可以进行网格划分的区域。区域的不同颜色表明了它们当前被分配的网格划分技术：自由网格划分技术自由网格划分技术结构化网格划分技术结构化网格划分技术扫略网格划分技术扫略网格划分技术利用当前网格划分技术不利用当前网格划分技术不能进行网格划分能进行网格划分Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE使用不同的分网技术如果把单元形状从六面体改为四面体，将把不能网格划分的区域变为可以进行网格划分的区域。Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE使用不同的分网技术通过通过分区分区使区域可以进行网格划分使区域可以进行网格划分如果需要用六面体网格划分三维部件实例，几乎所有的部件实例都需要进行分区。复杂的几何体经常可以被分为简单的、可以进行网格划分的区域，提高网格质量。分区可以用于：改变和简化拓扑关系，使得区域可以使用结构化的或扫略的网格划分技术中的六面体单元划分网格。Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE使用不同的分网技术分区后利用六面体单元为活塞、活塞销和连杆装配件进行网格划分。自下至上六面体网格划分Copyright 2007 Dassault SystmesCopyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE自下至上六面体网格划分Abaqus/CAE提供了一套强大的提供了一套强大的“自上而下自上而下”的六的六面体网格划分工具面体网格划分工具分割实体使其成为可以应用扫略（黄）或结构化（绿）网格划分技术的简单体；所有可划分网格的体在一个步骤中自动自动填充；“自下至上自下至上”网格划分技术对自上而下技术不能完网格划分技术对自上而下技术不能完全解决的任务很有效全解决的任务很有效允许先前不能划分网格的体在多步骤中逐渐增加填充；可以在填充简单体内部之前，先选择划分某些边界面用以控制后续网格的生成。Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE自下至上六面体网格划分两种方法是两种方法是互补互补的，可以共同使用的，可以共同使用下图中的部件被分割成的区域中，大部分可以用自上而下的技术划分为六面体网格，留下六个区域需要使用自下而上技术划分六面体网格。使用自上而下技术不能划使用自上而下技术不能划分网格的区域分网格的区域扫略网格扫略网格区域区域结构网格结构网格区域区域六个区域使用自下而上网格划分技术六个区域使用自下而上网格划分技术后，整个模型划分为六面体单元后，整个模型划分为六面体单元网格兼容性Copyright 2007 Dassault SystmesCopyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE网格兼容性同一部件实例的不同区域可以使用不同的单元类型进行网格划分，比如四面体和六面体。在区域之间自动创建捆绑(tie)约束，以保持区域之间的连接性。允许在接触表面附近，或者在精度要求较高的高梯度应力区域使用六面体，在其它区域使用四面体。对某区域分网不会影响相邻区域的已有网格。在分区时，自动加入捆在分区时，自动加入捆绑约束绑约束Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE网格兼容性部件实例之间无法自动生成兼容的网格。如果要求两个或多个部件实例之间的网格兼容性，应该创建包含所有实例的单个部件。在装配件模块，多个部件实例可以被合并为一个部件；利用分区将不同的材料区域分离；如果两个对象必须以分开的部件建模，应该考虑使用绑定约束将两个区域粘在一起，使得它们之间不存在网格兼容性的问题。捆绑约束不是真正的协调，解的局部精度将会受到影响。使用使用绑定绑定约束将圆柱和实体块粘在一起约束将圆柱和实体块粘在一起被被绑定绑定的表面的表面控制网格密度和梯度Copyright 2007 Dassault SystmesCopyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE控制网格密度和梯度网格种子网格种子网格种子是用户定义的标记，反应了沿着区域边缘的期望的或目标的网格密度。使用波前算法的三角形、四边形或四面体网格的节点与种子精确匹配。对于使用中轴算法的六面体或四边形网格，Abaqus为了成功的进行网格划分，需要调整单元的分布。用户可以通过在边上约束种子来防止调整。Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE控制网格密度和梯度用户可以为部件实例设置典型的全局单元长度Abaqus/CAE在所有相关的边上自动创建网格种子；由分区创建的新边自动继承总体网格种子；用户可以在选定的边上覆盖全局网格种子，并分配局部网格种子边的网格种子可以一致或偏置；对于可以用扫略方法可以进行网格划分的区域，边的网格种子从源面到目标面自动传播。源源面面目标面目标面源面的节点被拷贝到每源面的节点被拷贝到每个单元层和目标面个单元层和目标面Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE控制网格密度和梯度全局种子（黑色）和局部种子（红紫色）新分区的边继承总体种子新分区的边继承总体种子偏置的局部种子偏置的局部种子在扫略区域局部种子自在扫略区域局部种子自动传播到匹配的边动传播到匹配的边Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE分区和局部网格种子允许用户在应力集中的分区和局部网格种子允许用户在应力集中的区域细化网格。区域细化网格。控制网格密度和梯度分区为不同的网格区域分区为不同的网格区域分区创建了附加的边，它们可以对局部的网格密度施加更多的控制。每个网格区域可以施加不同的网格控制。参数化建模Copyright 2007 Dassault SystmesCopyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE参数化建模参数化建模：在部件被修改之后，分区和网格属性可以被重新生成，如单元类型、种子和分网控制。修改模型之后需要重新生成网格；模型已经被分区为四个区域，并且指定近似单元尺寸为3；回到部件模块并修改孔的直径，将孔的 直径变大；再次回到网格划分模块后，分区和种子被重新生成。如果对部件的修改非常大（如删除图中的孔），种子和分区将不能重新生成。在这些情况下，回到网格划分模块之后需要重新创建新的种子和分区。分配单元类型Copyright 2007 Dassault SystmesCopyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE分配单元类型可用的单元类型取决于模型的几何体。在创建网格之前或之后，都可以分配或修改单元类型。可以为模型的不同区域分配不同的单元类型，交界处自动施加绑定约束。载荷和边界条件等是基于几何体的，而不是基于网格。所以,对模型进行参数化研究（如改变网格密度或单元类型）将变得非常容易。单元名称和简明的描述单元名称和简明的描述检查网格质量Copyright 2007 Dassault SystmesCopyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE检查网格质量网格统计信息网格统计信息Abaqus/CAE可以高亮显示超过指定限制条件的单元。限制条件包括长宽比、最大和最小角度和形状因子等。在消息域将显示如下的信息：单元的总数扭曲单元的数量平均扭曲最差扭曲Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE检查网格质量尺寸统计信息尺寸统计信息常规检查短/长边Abaqus/Explicit分析：近似的稳定时间增量；需要赋予材料和截面属性；Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE检查网格质量网格分析检测网格分析检测在分析过程中产生错误或警告信息的单元将被以高亮的方式显示。在大多数情况下，单元形状就很明显的指出为什么输入文件处理器会给出错误或警告信息。如果必要，可以在作业模块提交数据检查分析，并察看Abaqus 在数据文件（*.dat中显示的信息。Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE网格查询工具网格查询工具帮助检查网格是否按照用户需要的模式生成。提供了部件实例名字、每种形状单元的个数和节点个数等信息。提供了单元类型和分配给区域的网格划分技术等信息。检查网格质量习题6a:三维网格划分绞模型Copyright 2007 Dassault SystmesCopyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE习题6a:三维网格划分绞模型习题任务习题任务1.将右图中的绞分区，使它们可以用六面体进行网格划分。2.为区域分配单元类型。3.定义网格种子。4.使用六面体单元划分网格。习题6b:二维网格划分熔片模型Copyright 2007 Dassault SystmesCopyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE习题6b:二维网格划分熔片模型习题任务习题任务1.以ACIS格式导入部件。2.使用不同的单元类型，创建并比较自由网格。3.细分网格。4.在网格细分过程中使用偏置。5.使用自动分区，并创建结构化四边形网格。习题6c:网格划分卡箍和挡片模型Copyright 2007 Dassault SystmesCopyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE习题6c:网格划分卡箍和挡片模型习题任务习题任务1.为区域定义网格控制信息，并分配合适的单元类型。2.定义网格种子。3.使用六面体单元创建网格。