網(wǎng)格劃分-講義

教學(xué)內(nèi)容安排表課程名稱NX高級(jí)仿真本次名稱網(wǎng)格劃分授課日期和授課班級(jí)課程總學(xué)時(shí)32總學(xué)分2本講（次）學(xué)時(shí)2課程負(fù)責(zé)人閆向陽(yáng)總16講第05講主教材NXCAE高級(jí)仿真流程輔助教材NX9.0動(dòng)力學(xué)與有限元分析NX高級(jí)仿真求解序號(hào)教法本次教學(xué)內(nèi)容分鐘教學(xué)資源（工具）1講解網(wǎng)格類型和適用情形使用網(wǎng)格生成器可以快速為模型（包含點(diǎn)、曲線、面和實(shí)體等）創(chuàng)建網(wǎng)格單元。網(wǎng)格類型及適用情況如下：零維網(wǎng)格：用于產(chǎn)生集中質(zhì)量單元，適合在節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生質(zhì)量單元。一維網(wǎng)格：由兩個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，用于對(duì)梁和杠的曲線，邊的網(wǎng)格劃分。二維網(wǎng)格：包括三角形單元（3或6節(jié)點(diǎn)組成），四邊形單元（4節(jié)點(diǎn)或8節(jié)點(diǎn)），適用于對(duì)片體、殼體實(shí)體進(jìn)行網(wǎng)格劃分。注意在使用時(shí)盡量選擇正方形單元，在使用三角形單元時(shí)盡量使用等邊三角形。三維網(wǎng)格：包括四面體單元（4或10節(jié)點(diǎn)），六面體單元（8或20節(jié)點(diǎn)組成）。10節(jié)點(diǎn)是應(yīng)力單元，4節(jié)點(diǎn)是應(yīng)變單元，優(yōu)先采用10節(jié)點(diǎn)四面體單元。連接網(wǎng)格：用于連接單元在兩條接觸邊或接觸面上產(chǎn)生點(diǎn)到點(diǎn)的接觸單元，適用于有裝配關(guān)系的模型的有限元分析。三維掃略：若實(shí)體的某個(gè)截面在一個(gè)方向保持不變或按固定規(guī)律變化，則可采用三維掃略網(wǎng)格為實(shí)體進(jìn)行網(wǎng)格劃分。系統(tǒng)在進(jìn)行網(wǎng)格掃描時(shí)，先在選擇的實(shí)體面上劃分二維平面單元，再根據(jù)拓?fù)潢P(guān)系向各截面映射單元，最后在實(shí)體上生產(chǎn)六面體單元。52演示螺栓與螺栓預(yù)載的網(wǎng)格連接該練習(xí)使用CBEAM單元代表一個(gè)螺栓，并使用REB3單元連接螺栓端部到周圍網(wǎng)格。啟動(dòng)NX軟件，打開(kāi)sec5\trailer_hitch.prt文件，應(yīng)用模塊高級(jí)進(jìn)入設(shè)計(jì)仿真環(huán)境，生成fem和sim文件。雙擊fem文件，進(jìn)入有限元文件編輯狀態(tài)。關(guān)閉球形柱螺栓與螺母的顯示在仿真導(dǎo)航器中展開(kāi)多邊形幾何體，取消選中多邊形實(shí)體1（螺栓）和3（螺母），這樣只顯示拉條部分。創(chuàng)建3D網(wǎng)格收集器主頁(yè)屬性網(wǎng)格收集器對(duì)話框?qū)嶓w屬性中點(diǎn)擊創(chuàng)建物理項(xiàng)PSOLID對(duì)話框中設(shè)置材料為鋼（Steel），點(diǎn)擊確定關(guān)閉對(duì)話框。對(duì)拉條進(jìn)行網(wǎng)格劃分主頁(yè)網(wǎng)格3D四面體選擇體為拉條，網(wǎng)格參數(shù)單大小自動(dòng)，10節(jié)點(diǎn)類型，點(diǎn)擊確定。53驗(yàn)證學(xué)生驗(yàn)證54演示為球形柱螺栓的螺紋部分定義物理屬性主頁(yè)屬性網(wǎng)格收集器對(duì)話框單元族選擇1D，收集器類型選為梁收集器，梁屬性點(diǎn)擊創(chuàng)建物理項(xiàng)PBEAM1對(duì)話框：選擇材料為鋼，屬性前截面點(diǎn)擊顯示截面管理器梁截面管理對(duì)話框：點(diǎn)擊創(chuàng)建截面梁截面對(duì)話框：輸入半徑為0.44in。確定關(guān)閉所有對(duì)話框。建立球形柱螺栓的螺紋部分的有限元模型主頁(yè)連接更多螺栓連接螺栓連接對(duì)話框：機(jī)頭選擇邊里左側(cè)螺栓孔的上面的邊，在螺母的選擇邊里選擇螺栓孔的下面的邊。桿單元-單元屬性類型選擇CBEAM，目標(biāo)收集器取消自動(dòng)創(chuàng)建，選擇已經(jīng)設(shè)置好的BeamCollector（1），蛛網(wǎng)連接選擇RBE3，點(diǎn)擊確定。這樣完成了螺栓連接的創(chuàng)建。55驗(yàn)證學(xué)生驗(yàn)證56演示作用銷釘約束顯示仿真文件sim1.sim。主頁(yè)載荷和條件約束類型銷住約束對(duì)話框中選擇對(duì)象為右側(cè)小孔前后兩個(gè)孔，點(diǎn)擊確定。完成約束。作用用戶定義約束主頁(yè)載荷和條件約束類型出現(xiàn)用戶定義對(duì)話框。把菜單右側(cè)的過(guò)濾器選擇為多邊形邊，選擇右側(cè)水平邊。在自由度中DOF3設(shè)置為固定，點(diǎn)擊確定。加載螺栓預(yù)載主頁(yè)載荷和條件載荷類型螺栓預(yù)緊力選擇螺栓體，輸入力的大小為3600lbf，點(diǎn)擊確定。57驗(yàn)證學(xué)生驗(yàn)證58演示求解模型右鍵solution1，選擇求解，在求解器中選擇編輯求解器屬性，選擇迭代求解復(fù)選框，點(diǎn)擊確定，等待求救完成，關(guān)閉全部對(duì)話框。查看分析結(jié)果雙擊結(jié)果，進(jìn)入后處理視圖模式。結(jié)構(gòu)應(yīng)力單元節(jié)點(diǎn)雙擊Von-Miss，查看結(jié)果。發(fā)現(xiàn)變形明顯被夸大了很多，可以在未變形的幾何體上顯示等高線。結(jié)果后處理編輯后處理視圖取消選中變形復(fù)選框。結(jié)果如上右圖所示。為了觀察應(yīng)力通過(guò)橫截面的變化，顯示于選擇切割平面，點(diǎn)擊選項(xiàng)設(shè)置切割平面為Y，剪切側(cè)為負(fù)的，Y的值設(shè)為0，點(diǎn)擊確定觀察結(jié)果。觀察完成后，點(diǎn)擊回到主頁(yè)返回模型。59驗(yàn)證學(xué)生驗(yàn)證510演示建立新的子工況在solution1右擊，選擇新建子工況。在新工況下，作用服務(wù)載荷。主頁(yè)載荷和條件載荷類型力，對(duì)話框中選擇螺栓上的圓心，力類型選擇為分量，設(shè)置Fy=-4000lbf，F(xiàn)z=-600lbf，點(diǎn)擊確定。主頁(yè)載荷和條件載荷類型力矩，選擇同上面節(jié)點(diǎn)，設(shè)置Mx=7400lbf-in，點(diǎn)擊確定。拖動(dòng)第一工況的螺栓預(yù)緊力到第二工況的載荷處，實(shí)現(xiàn)第二工況下螺栓的預(yù)緊操作，點(diǎn)擊保存。同上方法求解并查看分析結(jié)果。511驗(yàn)證學(xué)生驗(yàn)證512演示計(jì)算球形螺栓的螺紋部分中的應(yīng)力為了獲取作用在球柱螺栓的螺紋部分橫截面上的應(yīng)力，必須先輸出解算的力。點(diǎn)擊回到主頁(yè)仿真環(huán)境，右鍵solution1，選擇求解：編輯結(jié)算方案屬性工況控制輸出請(qǐng)求右側(cè)編輯對(duì)話框中選擇力，把啟動(dòng)Force請(qǐng)求的復(fù)選框打鉤。確定進(jìn)行求解，之后關(guān)閉所有對(duì)話，雙擊結(jié)果進(jìn)入后處理。觀察球形柱螺栓的螺紋部分中的應(yīng)力雙擊結(jié)果進(jìn)入后處理，展開(kāi)結(jié)構(gòu)和第二工況節(jié)點(diǎn)，展開(kāi)應(yīng)力單元節(jié)點(diǎn)，雙擊Von-Mises，查看與之前結(jié)果有什么不同。結(jié)果后處理梁橫截面視圖對(duì)話框：選擇頂部螺栓中心點(diǎn)，勾選預(yù)覽，可以看到螺栓頂部應(yīng)力分布情況，如下左1圖。也可以查看其他部分應(yīng)力，設(shè)置AtEnd為Aft：8141（每個(gè)人數(shù)值可能不同），可以看到另外一端的應(yīng)力分布情況，如下第二個(gè)圖。點(diǎn)擊應(yīng)用，整個(gè)工作區(qū)域顯示了剛剛的應(yīng)力圖，點(diǎn)擊顯示點(diǎn)擊結(jié)果，選擇第二工況，應(yīng)力和11（XX），顯示X方向的應(yīng)力，可以選擇不同的應(yīng)力被顯示出來(lái)，結(jié)果如下最右圖所顯示。完成后保存文件，關(guān)閉NX。513驗(yàn)證學(xué)生驗(yàn)證514演示2D映射和3D掃略網(wǎng)格2D映射網(wǎng)格命令，可在選定的面上生產(chǎn)線性或拋物線三角形或四邊形單元結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，3D掃掠網(wǎng)格通過(guò)一個(gè)實(shí)體掃掠一個(gè)自由或映射曲面網(wǎng)格，生成一個(gè)映射的六面體單元或者楔形單元網(wǎng)格。映射與掃掠網(wǎng)格練習(xí)打開(kāi)sec5\insert1_f1.fem。這次只有一個(gè)有限元文件，只給大家示意一下映射和掃掠網(wǎng)格的生成。建立映射網(wǎng)格1和2在部件內(nèi)部的面上建立2D映射網(wǎng)格，選擇面的順序會(huì)影響最終網(wǎng)格的布局。主頁(yè)網(wǎng)格2D映射對(duì)話框中，選擇對(duì)象為圖中高亮部分，目標(biāo)收集器自動(dòng)創(chuàng)建取消，選擇網(wǎng)格收集器為ThinShell（1），單元大小輸入2mm，取消選中將網(wǎng)格導(dǎo)出至求解器，點(diǎn)擊應(yīng)用。創(chuàng)建與剛剛對(duì)稱部位的映射網(wǎng)格，選擇四個(gè)面，點(diǎn)擊應(yīng)用。創(chuàng)建映射網(wǎng)格3建立中間的連接網(wǎng)格，2D映射網(wǎng)格對(duì)話框中選擇中間部分七個(gè)面，點(diǎn)擊確定。網(wǎng)格創(chuàng)建好之后，發(fā)現(xiàn)中間區(qū)域的網(wǎng)格比較小，與其他區(qū)域區(qū)別較大，需要重新設(shè)置網(wǎng)格參數(shù)。雙擊中間最大面上面的網(wǎng)格控件，打開(kāi)網(wǎng)格控件對(duì)話框，單擊最下面的控件，單元數(shù)改為12，點(diǎn)擊確定。但是發(fā)現(xiàn)工作區(qū)域的網(wǎng)格形式?jīng)]有改變，需要刷新顯示一下才可以看到，在仿真導(dǎo)航器的fem文件上右擊，選擇更新，即可看到網(wǎng)格變化，此時(shí)中心區(qū)域的網(wǎng)格密度更接近于其余面。515驗(yàn)證學(xué)生驗(yàn)證516演示創(chuàng)建映射網(wǎng)格4同上，選擇2D映射網(wǎng)格命令，為圓柱面內(nèi)表面創(chuàng)建映射網(wǎng)格，選擇圓柱面內(nèi)表面，點(diǎn)擊應(yīng)用。創(chuàng)建映射網(wǎng)格5該網(wǎng)格為網(wǎng)格化部件邊緣，建立掃掠時(shí)，此種子網(wǎng)格控制穿過(guò)部件厚度的單元分布。2D映射網(wǎng)格命令中選擇右側(cè)高亮部分面，點(diǎn)擊確定。網(wǎng)格化頂部三角區(qū)依次選擇頂部的半圓外側(cè)和內(nèi)部高亮區(qū)域，分別進(jìn)行網(wǎng)格化。建立掃掠網(wǎng)格1利用之前已經(jīng)創(chuàng)建的映射網(wǎng)格為一個(gè)種子網(wǎng)格建立六面體單元的掃掠網(wǎng)格，使用3D掃掠網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)。主頁(yè)網(wǎng)格3D掃掠網(wǎng)格對(duì)話框中：類型選擇直到目標(biāo)，選擇源面中選擇圖示高亮部分，點(diǎn)擊選擇目標(biāo)面，反轉(zhuǎn)模型，在背面選中相應(yīng)高亮區(qū)域。目標(biāo)收集器中取消選中自動(dòng)創(chuàng)建復(fù)選框。點(diǎn)擊應(yīng)用，完成掃掠網(wǎng)格的創(chuàng)建。517驗(yàn)證學(xué)生驗(yàn)證518演示創(chuàng)建掃掠網(wǎng)格2剛剛的對(duì)話框沒(méi)有關(guān)閉，繼續(xù)選擇源面為圖示四個(gè)面，目標(biāo)面為反面對(duì)應(yīng)部分，點(diǎn)擊應(yīng)用。同樣方法創(chuàng)建其對(duì)稱部分的掃掠網(wǎng)格。完成后只差上部分沒(méi)有進(jìn)行網(wǎng)格劃分。頂部中心部分的掃掠網(wǎng)格創(chuàng)建方式?jīng)]有區(qū)別，自行創(chuàng)建即可，并嘗試