对于形状较复杂的模型,在应用三角单元自由剖分时,应该先用Query中的Geometry Diagnostics检查部分或集合的几何状况,以确保固体内没有自由边,短边,小平面以及没有具有小平面的顶角。实体的三角单元的网格自由划分由两个阶段组成:首先是在固体区域的外表面生成三角形的边界网格,然后使用三角形生成三棱锥网格作为外部的三棱锥单元的面。
如果你的模型是复杂的,那么生成三棱锥网格是很耗时的。为了节约时间,我们可以在网格划分的第一阶段查看以下边界面上的三角形单元,如果看起来可以接受,我们可以继续对区域内部进行剖分;如果不行,则可以试着设定更细的种子。系统会突出的显示网格划分失败的任何边界上的面。失败的原因经常是因为种子分布太疏或者是将种子赋给了微小的边和面。如果微小的边或面使得系统不能产生一个令人满意的四面体网格,我们可以使用修理工具去除多余的边或点,也可以去除面或空隙处的缝。可以用toolset中的Virtual Topology命令来忽略微小的边或面。第三种方法是使用partitions分割又长又窄的面或晶胞以减少其面比率。 Technique:②Structured:结构化网格划分方法,它使用简单的,预先定义的网格结构来产生结构化网格。
在结构化网格划分方法中,只适用于四边形或主导四边形单元,ABAQUS/CAE将规则形状的网格(例如正方形或正方体)应用于将要被网格划分区域的表面。下图说明了三角形,正方形和五边形的网状模块是如何被应用到更加复杂的形状的。(这个更加复杂的形状指的是由这些平面的三角形,正方形,五角形经过变形或弯曲后所相应形成的弯曲的三边形,四边形和五边形)
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(图1)
结构化网格划分方法适用于那些已经被赋予了四边形或主导四边形单元的二维区域以及赋予了立方体或主导立方体单元的三维区域。 如果使用其他的网格划分方法,那么网格边界的结点总是位于模型几何区域的表面上。然而,当使用结构化网格划分方法创建网格的时候,网格内部的结点有可能游离于模型的几何区域之外,从而导致一个扭曲,无效的网格。这个问题一般发生在具有中凹特性的曲面上。例如,下面所示的图形是一个五边形的平面结构,如果使用结构化网格划分方法,那么四边形网格元素将被均匀的分布其中,从而形成了一个网格划分规则的五边形区域。如下示:
(图2)
我们可以这样理解“网格内部的结点可能游离于模型的几何区域之外”这句话:首先,结构化网格划分方法的特点在于这种方法可以将简单的规则区域的网格划分转变到我们想要的网格划分的几何区域上。以正方形为例,如上图1所示,中间是一个已经被划分好的平面正方形区域,弯曲后,就变成了我们所需要的二维图形(箭头所示),此时就自然形成了这个弯曲平面图形的网格划分,原来正方形区域的正方形网格元素就变成了弯曲后的四边形网格元素,不再是正方形元素了。我们也可以用同样的方式解释图1中的三角形和五边形区域的转变。正是因为结构化划分的上述特点,才使得所有被结构划分的区域中的网格分布都尽可能
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的趋于对称。图2是一个规则的五边形中凹区域,保持其它边的种子不变,减少位于最内层的高弧度边上的种子数目(图3所示),然后用结构化划分方法重新划分,得出的结果如图4,我们从图中可以看出,位于网格线(任选一条,用红色标记)内部的结点(用实心小圆球标记)已经不在五边形区域之中了,而是游离于其外。而位于网格线边界的结点则仍然属于这个五边形区域。
图3 图4
上述情况可以通过下列方法解决:①改变网格的种子,重新进行网格划分。对于上例就要将图4中的高弧度边上的种子数增加到图2的情形。②将模型划分成更小的且更规则的区域。下图就将模型划分成三个规则的区域。
④ 可以选择不同的网格划分方法。这种方法最适合二维模型区域,可以将原来的结构化划分方法转变为自由网格划分方法,而且在网格中仍然可以保留四边形元素。三维模型自由网格划分限于四面体元素。将上述模型转化成自由网格划分的效果图如下:
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上图中的网格是不对称的,是典型的自由网格划分。 上面我们对结构化网格划分有了初步的了解,接下来我们分别讲述二维和三维结构化网格划分。
㈠二维结构化网格划分
具有以下特征的二维区域才可以进行结构化网格划分: ① 区域内没有孔洞,孤立的边,或者是孤立的点。
② 模型区域有三到五条逻辑边(我们可以把近乎直线的两条边看作是一条逻辑边,如下图所示)组成,每条边之间相互连接。
(如红线所示的两条边均可以看作是一条逻辑边)
一般来讲,在三种划分方法中,结构化划分方法能够最好的对CAE所产生的网格进行控制。如果你想用完全四边形元素对一个四条边区域进行网格划分,那么网格单元的边在边界上必须分布均匀。对于三边形或五边形区域,限制条件将会更加复杂。当使用结构化划分时,系统会考虑种子分布(所谓的种子分布是指种子的空间排布,与种子的数量无关。比如说,种子分布关心的是种子到底是沿着一条边均匀的排列还是在这条边的末端更加集中一些).不过,在两个区域过渡的地方网格必须协调,比如说,两个相邻的区域分别用的是结构化和自由网格划分,
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