6Abaqus-cae培訓(xùn)網(wǎng)格劃分.課件

1、網(wǎng)格劃分第六講Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE概述簡(jiǎn)介獨(dú)立和非獨(dú)立的部件實(shí)例網(wǎng)格生成技術(shù)使用不同的分網(wǎng)技術(shù)網(wǎng)格兼容性控制網(wǎng)格密度和梯度參數(shù)化建模分配單元類型檢查網(wǎng)格質(zhì)量并獲得網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)信息習(xí)題6a: 三維網(wǎng)格劃分絞模型習(xí)題6b: 二維網(wǎng)格劃分熔片模型習(xí)題6c: 網(wǎng)格劃分卡箍和擋片模型簡(jiǎn)介Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE簡(jiǎn)介“什么是網(wǎng)格？”物理部件模型的幾何近似。包含許多幾何上簡(jiǎn)單的節(jié)點(diǎn)和單元的離散幾何體。對(duì)于有限元程序進(jìn)行模擬是必要的

2、。通過(guò)作為裝配件或部件的屬性定義。如果用戶修改裝配件或部件的特征，在網(wǎng)格劃分模塊中定義的分網(wǎng)特征將被重新生成。Introduction to Abaqus/CAE部件幾何體離散的幾何體節(jié)點(diǎn)單元簡(jiǎn)介Introduction to Abaqus/CAE簡(jiǎn)介網(wǎng)格劃分模塊的一般功能允許用戶使用不同自動(dòng)化程度的網(wǎng)格劃分技術(shù)為裝配件或部件劃分網(wǎng)格，同時(shí)可以控制網(wǎng)格劃分狀況，以適應(yīng)不同的分析需要。分配網(wǎng)格屬性，并設(shè)置網(wǎng)格控制：網(wǎng)格密度/種子布置;分網(wǎng)技術(shù)和算法,單元形狀;指定單元類型;生成網(wǎng)格查詢相關(guān)內(nèi)容及網(wǎng)格質(zhì)量：節(jié)點(diǎn)和單元的數(shù)量單元類型單元質(zhì)量獨(dú)立和非獨(dú)立的部件實(shí)例Copyright 2007 Dass

3、ault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE獨(dú)立和非獨(dú)立的部件實(shí)例部件實(shí)例的概念一個(gè)部件實(shí)例是裝配體中部件的一個(gè)代表一個(gè)部件實(shí)例不僅能夠獨(dú)立于原部件，也可以與原部件相關(guān)。獨(dú)立的部件實(shí)例可以在裝配件中分區(qū)分網(wǎng)每個(gè)部件實(shí)例可以根據(jù)需要獨(dú)立的分區(qū)用于分網(wǎng)或加載等；每個(gè)部件實(shí)例必須獨(dú)立的劃分網(wǎng)格；相關(guān)的部件實(shí)例不能夠在裝配件中分區(qū)分網(wǎng)所有的相關(guān)實(shí)例都共有一個(gè)相同的原始部件；因此，只有原始部件需要?jiǎng)澐志W(wǎng)格；它的所有的相關(guān)實(shí)例都繼承了它的網(wǎng)格任何部件的分區(qū)必須在原始部件中進(jìn)行；Introduction to Abaqus/CAE獨(dú)立和非獨(dú)立的部件實(shí)例說(shuō)明：無(wú)論是獨(dú)立還是非獨(dú)

4、立部件實(shí)例:都能創(chuàng)建應(yīng)用于載荷、邊界、接觸等的集合set和表面surface；任何實(shí)例必須是獨(dú)立或者非獨(dú)立實(shí)例中的一種一個(gè)部件實(shí)例不可能是兩者的混合體；所有孤立網(wǎng)格實(shí)例只能是非獨(dú)立的，不能獨(dú)立化已劃分網(wǎng)格的部件只能實(shí)例化為非獨(dú)立的部件實(shí)例Introduction to Abaqus/CAE獨(dú)立和非獨(dú)立的部件實(shí)例部件 -修復(fù)特征 -形狀特征 -分區(qū) -布種子 -網(wǎng)格技術(shù) -單元屬性 -虛擬拓?fù)?-劃分網(wǎng)格部件 -修復(fù)特征 -形狀特征 -分區(qū)非獨(dú)立實(shí)例幾何屬性不能被修改網(wǎng)格屬性也不能被修改在部件中劃分網(wǎng)格獨(dú)立實(shí)例 -分區(qū) -布種子 -網(wǎng)格技術(shù) -單元屬性 -虛擬拓?fù)?-劃分網(wǎng)格在裝配件中劃分網(wǎng)格I

5、ntroduction to Abaqus/CAE獨(dú)立和非獨(dú)立的部件實(shí)例在創(chuàng)建實(shí)例的時(shí)候選擇生成實(shí)例的類型在下列情況下是不允許生成獨(dú)立實(shí)例的:該部件已經(jīng)被劃分了網(wǎng)格存在該部件的非獨(dú)立實(shí)例該部件為孤立的網(wǎng)格部件在下列情況下是不允許生成非獨(dú)立實(shí)例的:存在該部件的獨(dú)立實(shí)例能夠非常容易的在獨(dú)立和非獨(dú)立實(shí)例之間轉(zhuǎn)換非獨(dú)立轉(zhuǎn)為獨(dú)立將丟失網(wǎng)格信息Introduction to Abaqus/CAE獨(dú)立和非獨(dú)立的部件實(shí)例在mesh模塊中顯示部件和裝配通過(guò)環(huán)境欄進(jìn)行以及相應(yīng)的下拉表來(lái)切換Mesh模塊的所有功能對(duì)所有部件都有效Native 網(wǎng)格顯示按鈕網(wǎng)格生成技術(shù)Copyright 2007 Dassault S

6、ystmesIntroduction to Abaqus/CAE網(wǎng)格生成技術(shù)自由分網(wǎng)技術(shù)自由分網(wǎng)技術(shù)不使用預(yù)建的網(wǎng)格模式，所以該項(xiàng)技術(shù)在創(chuàng)建網(wǎng)格之前不能預(yù)見(jiàn)自由網(wǎng)格的模式。對(duì)于二維區(qū)域使用自由分網(wǎng)技術(shù)可用的單元形狀包括：四邊形（默認(rèn)） 可以應(yīng)用到任意平面和曲面。以四邊形為主允許存在三角形單元作為過(guò)渡。三角形可以應(yīng)用到任意平面和曲面。Introduction to Abaqus/CAE四邊形網(wǎng)格網(wǎng)格生成技術(shù)以四邊形為主的網(wǎng)格三角形網(wǎng)格Introduction to Abaqus/CAE網(wǎng)格生成技術(shù)對(duì)于三維區(qū)域使用自由分網(wǎng)技術(shù)可用的單元形狀包括：四面體如果網(wǎng)格種子不是太粗糙，利用四面體單元可以為任

7、意形狀的幾何體劃分單元。Introduction to Abaqus/CAE網(wǎng)格生成技術(shù)掃略網(wǎng)格網(wǎng)格在區(qū)域的一個(gè)表面被創(chuàng)建，該表面被稱為源面。網(wǎng)格中的節(jié)點(diǎn)沿著連接面，一次拷貝一個(gè)單元層，直到達(dá)到目標(biāo)面。Abaqus自動(dòng)選擇源面和目標(biāo)面(也可以人為修改)。源面目標(biāo)面源面的節(jié)點(diǎn)被拷貝到每個(gè)單元層和目標(biāo)面Introduction to Abaqus/CAE網(wǎng)格生成技術(shù)二維掃略網(wǎng)格掃略區(qū)域全部是四邊形的網(wǎng)格平面或曲面退化旋轉(zhuǎn)區(qū)域的四邊形為主的網(wǎng)格退化的區(qū)域包含旋轉(zhuǎn)軸掃略網(wǎng)格退化的掃略網(wǎng)格Introduction to Abaqus/CAE網(wǎng)格生成技術(shù)掃略網(wǎng)格掃略區(qū)域能夠劃分成：六面體網(wǎng)格六面體為主網(wǎng)格

8、楔形網(wǎng)格廣義掃略路線廣義掃略路線：厚度方向廣義掃略路線：拔模角度延展劃分網(wǎng)格掃略路線: 直線旋轉(zhuǎn)劃分網(wǎng)格掃略路線: 弧線Introduction to Abaqus/CAE網(wǎng)格生成技術(shù)可以用掃略網(wǎng)格來(lái)劃分的區(qū)域需要滿足：拓?fù)湓疵婵梢杂梢粋€(gè)或多個(gè)面組成，可以有孤立的邊或頂點(diǎn)；目標(biāo)面只能由一個(gè)面組成，無(wú)孤立的邊或頂點(diǎn)；連接面可以由多個(gè)面組成:每個(gè)面都是四條邊圍成的；形成規(guī)則的網(wǎng)格模式；Introduction to Abaqus/CAE網(wǎng)格生成技術(shù)可以用掃略網(wǎng)格來(lái)劃分的區(qū)域需要滿足：幾何在源面中相鄰面的夾角應(yīng)接近180每個(gè)連接面必須有四個(gè)角點(diǎn)，每個(gè)角點(diǎn)處接近90源面和連接面以及目標(biāo)面和連接面之間的

9、角度接近90不能掃略劃分可掃略劃分Introduction to Abaqus/CAE網(wǎng)格生成技術(shù)結(jié)構(gòu)化的分網(wǎng)技術(shù)結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)格劃分技術(shù)使用簡(jiǎn)單的、預(yù)定義的網(wǎng)格拓?fù)潢P(guān)系劃分網(wǎng)格。Abaqus將規(guī)則形狀區(qū)域的網(wǎng)格，比如正方形或立方體，變換到需要進(jìn)行網(wǎng)格劃分的幾何體。結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)格劃分通常給出了對(duì)網(wǎng)格的最大的控制。三維可以用結(jié)構(gòu)化方法分網(wǎng)的區(qū)域簡(jiǎn)單的網(wǎng)格拓?fù)銲ntroduction to Abaqus/CAE網(wǎng)格生成技術(shù)映射網(wǎng)格結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的特殊例子二維四邊形方形網(wǎng)格模式能夠改善局部網(wǎng)格，提高計(jì)算精度能夠用于自由分網(wǎng)和掃略分網(wǎng)技術(shù)映射網(wǎng)格可以間接的映射到區(qū)域，并且在Abaqus/CAE中也支持Intro

10、duction to Abaqus/CAE網(wǎng)格生成技術(shù)映射網(wǎng)格例子自由四面體網(wǎng)格用映射三角形網(wǎng)格劃分過(guò)渡面生成四面體網(wǎng)格Introduction to Abaqus/CAE網(wǎng)格生成技術(shù)虛擬拓?fù)湓谀承┣闆r下，需要分網(wǎng)的部件或部件實(shí)例可能包含一些小的細(xì)節(jié)，比如非常小的表面和邊。虛擬拓?fù)淇梢院雎赃@些不重要的細(xì)節(jié)。細(xì)節(jié)模型由于小的面和邊引起的不良單元虛擬模型不重要的細(xì)節(jié)將被忽略,生成高質(zhì)量網(wǎng)格Introduction to Abaqus/CAE網(wǎng)格生成技術(shù)例子: 虛擬拓?fù)?+ 掃略網(wǎng)格在拓?fù)淠Ｐ椭屑恿艘粋€(gè)孔支架模型拓?fù)淠Ｐ?(可掃略劃分)六面體網(wǎng)格使用不同的分網(wǎng)技術(shù)Copyright 2007 Das

11、sault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE使用不同的分網(wǎng)技術(shù)哪些區(qū)域可以進(jìn)行網(wǎng)格劃分？基于每個(gè)區(qū)域的幾何體形狀以及相關(guān)的網(wǎng)格控制信息，Abaqus/CAE自動(dòng)確定可以進(jìn)行網(wǎng)格劃分的區(qū)域。區(qū)域的不同顏色表明了它們當(dāng)前被分配的網(wǎng)格劃分技術(shù)：自由網(wǎng)格劃分技術(shù)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分技術(shù)掃略網(wǎng)格劃分技術(shù)利用當(dāng)前網(wǎng)格劃分技術(shù)不能進(jìn)行網(wǎng)格劃分Introduction to Abaqus/CAE使用不同的分網(wǎng)技術(shù)如果把單元形狀從六面體改為四面體，將把不能網(wǎng)格劃分的區(qū)域變?yōu)榭梢赃M(jìn)行網(wǎng)格劃分的區(qū)域。Introduction to Abaqus/CAE使用不同的分網(wǎng)技術(shù)通過(guò)分區(qū)使區(qū)域可以

12、進(jìn)行網(wǎng)格劃分如果需要用六面體網(wǎng)格劃分三維部件實(shí)例，幾乎所有的部件實(shí)例都需要進(jìn)行分區(qū)。復(fù)雜的幾何體經(jīng)常可以被分為簡(jiǎn)單的、可以進(jìn)行網(wǎng)格劃分的區(qū)域，提高網(wǎng)格質(zhì)量。分區(qū)可以用于：改變和簡(jiǎn)化拓?fù)潢P(guān)系，使得區(qū)域可以使用結(jié)構(gòu)化的或掃略的網(wǎng)格劃分技術(shù)中的六面體單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格。Introduction to Abaqus/CAE使用不同的分網(wǎng)技術(shù)分區(qū)后利用六面體單元為活塞、活塞銷和連桿裝配件進(jìn)行網(wǎng)格劃分。自下至上六面體網(wǎng)格劃分Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE自下至上六面體網(wǎng)格劃分Abaqus/CAE提供了一套強(qiáng)大的“自上而下”的六面

13、體網(wǎng)格劃分工具分割實(shí)體使其成為可以應(yīng)用掃略（黃）或結(jié)構(gòu)化（綠）網(wǎng)格劃分技術(shù)的簡(jiǎn)單體；所有可劃分網(wǎng)格的體在一個(gè)步驟中自動(dòng)填充；“自下至上”網(wǎng)格劃分技術(shù)對(duì)自上而下技術(shù)不能完全解決的任務(wù)很有效允許先前不能劃分網(wǎng)格的體在多步驟中逐漸增加填充；可以在填充簡(jiǎn)單體內(nèi)部之前，先選擇劃分某些邊界面用以控制后續(xù)網(wǎng)格的生成。Introduction to Abaqus/CAE自下至上六面體網(wǎng)格劃分兩種方法是互補(bǔ)的，可以共同使用下圖中的部件被分割成的區(qū)域中，大部分可以用自上而下的技術(shù)劃分為六面體網(wǎng)格，留下六個(gè)區(qū)域需要使用自下而上技術(shù)劃分六面體網(wǎng)格。使用自上而下技術(shù)不能劃分網(wǎng)格的區(qū)域掃略網(wǎng)格區(qū)域結(jié)構(gòu)網(wǎng)格區(qū)域六個(gè)區(qū)域使用

14、自下而上網(wǎng)格劃分技術(shù)后，整個(gè)模型劃分為六面體單元網(wǎng)格兼容性Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE網(wǎng)格兼容性同一部件實(shí)例的不同區(qū)域可以使用不同的單元類型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，比如四面體和六面體。在區(qū)域之間自動(dòng)創(chuàng)建捆綁(tie)約束，以保持區(qū)域之間的連接性。允許在接觸表面附近，或者在精度要求較高的高梯度應(yīng)力區(qū)域使用六面體，在其它區(qū)域使用四面體。對(duì)某區(qū)域分網(wǎng)不會(huì)影響相鄰區(qū)域的已有網(wǎng)格。在分區(qū)時(shí)，自動(dòng)加入捆綁約束Introduction to Abaqus/CAE網(wǎng)格兼容性部件實(shí)例之間無(wú)法自動(dòng)生成兼容的網(wǎng)格。如果要求兩個(gè)或多個(gè)部件實(shí)例

15、之間的網(wǎng)格兼容性，應(yīng)該創(chuàng)建包含所有實(shí)例的單個(gè)部件。在裝配件模塊，多個(gè)部件實(shí)例可以被合并為一個(gè)部件；利用分區(qū)將不同的材料區(qū)域分離；如果兩個(gè)對(duì)象必須以分開(kāi)的部件建模，應(yīng)該考慮使用綁定約束將兩個(gè)區(qū)域粘在一起，使得它們之間不存在網(wǎng)格兼容性的問(wèn)題。捆綁約束不是真正的協(xié)調(diào)，解的局部精度將會(huì)受到影響。使用綁定約束將圓柱和實(shí)體塊粘在一起被綁定的表面控制網(wǎng)格密度和梯度Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE控制網(wǎng)格密度和梯度網(wǎng)格種子網(wǎng)格種子是用戶定義的標(biāo)記，反應(yīng)了沿著區(qū)域邊緣的期望的或目標(biāo)的網(wǎng)格密度。使用波前算法的三角形、四邊形或四面體網(wǎng)

16、格的節(jié)點(diǎn)與種子精確匹配。對(duì)于使用中軸算法的六面體或四邊形網(wǎng)格， Abaqus為了成功的進(jìn)行網(wǎng)格劃分，需要調(diào)整單元的分布。用戶可以通過(guò)在邊上約束種子來(lái)防止調(diào)整。Introduction to Abaqus/CAE控制網(wǎng)格密度和梯度用戶可以為部件實(shí)例設(shè)置典型的全局單元長(zhǎng)度Abaqus/CAE在所有相關(guān)的邊上自動(dòng)創(chuàng)建網(wǎng)格種子；由分區(qū)創(chuàng)建的新邊自動(dòng)繼承總體網(wǎng)格種子；用戶可以在選定的邊上覆蓋全局網(wǎng)格種子，并分配局部網(wǎng)格種子邊的網(wǎng)格種子可以一致或偏置；對(duì)于可以用掃略方法可以進(jìn)行網(wǎng)格劃分的區(qū)域，邊的網(wǎng)格種子從源面到目標(biāo)面自動(dòng)傳播。源面目標(biāo)面源面的節(jié)點(diǎn)被拷貝到每個(gè)單元層和目標(biāo)面Introduction to

17、Abaqus/CAE控制網(wǎng)格密度和梯度全局種子（黑色）和局部種子（紅紫色）新分區(qū)的邊繼承總體種子偏置的局部種子在掃略區(qū)域局部種子自動(dòng)傳播到匹配的邊Introduction to Abaqus/CAE分區(qū)和局部網(wǎng)格種子允許用戶在應(yīng)力集中的區(qū)域細(xì)化網(wǎng)格?？刂凭W(wǎng)格密度和梯度分區(qū)為不同的網(wǎng)格區(qū)域分區(qū)創(chuàng)建了附加的邊，它們可以對(duì)局部的網(wǎng)格密度施加更多的控制。每個(gè)網(wǎng)格區(qū)域可以施加不同的網(wǎng)格控制。參數(shù)化建模Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE參數(shù)化建模參數(shù)化建模：在部件被修改之后，分區(qū)和網(wǎng)格屬性可以被重新生成，如單元類型、種子和分網(wǎng)

18、控制。修改模型之后需要重新生成網(wǎng)格；模型已經(jīng)被分區(qū)為四個(gè)區(qū)域，并且指定近似單元尺寸為3；回到部件模塊并修改孔的直徑，將孔的 直徑變大；再次回到網(wǎng)格劃分模塊后，分區(qū)和種子被重新生成。如果對(duì)部件的修改非常大（如刪除圖中的孔），種子和分區(qū)將不能重新生成。在這些情況下，回到網(wǎng)格劃分模塊之后需要重新創(chuàng)建新的種子和分區(qū)。分配單元類型Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE分配單元類型可用的單元類型取決于模型的幾何體。在創(chuàng)建網(wǎng)格之前或之后，都可以分配或修改單元類型?？梢詾槟Ｐ偷牟煌瑓^(qū)域分配不同的單元類型，交界處自動(dòng)施加綁定約束。載荷和

19、邊界條件等是基于幾何體的，而不是基于網(wǎng)格。所以,對(duì)模型進(jìn)行參數(shù)化研究（如改變網(wǎng)格密度或單元類型）將變得非常容易。單元名稱和簡(jiǎn)明的描述檢查網(wǎng)格質(zhì)量Copyright 2007 Dassault SystmesIntroduction to Abaqus/CAE檢查網(wǎng)格質(zhì)量網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)信息Abaqus/CAE可以高亮顯示超過(guò)指定限制條件的單元。限制條件包括長(zhǎng)寬比、最大和最小角度和形狀因子等。在消息域?qū)@示如下的信息：?jiǎn)卧目倲?shù)扭曲單元的數(shù)量平均扭曲最差扭曲Introduction to Abaqus/CAE檢查網(wǎng)格質(zhì)量尺寸統(tǒng)計(jì)信息常規(guī)檢查短/長(zhǎng)邊Abaqus/Explicit分析：近似的穩(wěn)定時(shí)間增量；需要賦予材料和截面屬性；Introduction to Abaqus/CAE檢查網(wǎng)格質(zhì)量網(wǎng)格分析檢測(cè)在分析過(guò)程中產(chǎn)生錯(cuò)誤或警告信息的單元將被以高亮的方式顯示。在大