CATIA有限元高级划分网格教程

1 CATIA 有限元高级网格划分教程有限元高级网格划分教程 盛选禹 李明志 1 1 进入高级网格划分工作台进入高级网格划分工作台 1 打开例题中的文件 Sample01 CATPart 2 点击主菜单中的 开始 分析与模拟 Advanced Meshing Tools 高级网 格划分工具 就进入 Advanced Meshing Tools 高级网格划分工具 工作台 如图 1 1 所示 进入工作台后 生成一个新的分析文件 并且显示一个 New Analysis Case 新分析算题 对话框 如图 1 2 所示 图 1 1 开始 分析与模拟 Advanced Meshing Tools 高级网格划分工具 3 在 New Analysis Case 新分析算题 对话框内选择 Static Analysis 静力分析 选项 如果以后打开该对话框的时候均希望是计算静力分析 可以把对话框内的 Keep as default starting analysis case 在开始时保持为默认选项 勾选 这样 下次进入本工作台时 将自动选择静力分析 4 点击 新分析算题 对话框内的 确定 按钮 关闭对话框 1 2 定义曲面网格划分参数定义曲面网格划分参数 本节说明如何定义一个曲面零件的网格类型和全局参数 1 点击 Meshing Method 网格划分方法 工具栏内的 高级曲面划分 按钮 如图 1 3 所示 需要在 Meshing Method 网格划分方法 工具栏内点击中间按钮 的下拉箭头才能够显示出 高级曲面划分 按钮 2 图 1 2 New Analysis Case 新分析算题 对话框 图 1 3 高级曲面划分 按钮 2 点击 高级曲面划分 按钮后在图形区选择零件 弹出 Global Parameters 全局参数 对话框 如图 1 4 所示 图 1 4 Global Parameters 全局参数 对话框 3 在 Global Parameters 全局参数 对话框内定义需要的网格参数 在本例题中 用户需要定义的参数如下 选择 Set frontal quadrangle method 设置前四边形网格方法 按钮 作为 网格的类型 点击 Mesh 网格 选项卡 定义下面的全局参数 i 在 Mesh size 网格尺寸 数字栏内输入5mm ii 在 Offset 偏移量 数字栏内输入0mm 点击 Geometry 几何 选项卡 定义下面的全局参数 i 在 Constraint sag 约束垂度 数字栏内输入1mm ii 在 Min holes size 最小孔大小 数字栏内输入10mm iii 选择 Merge during simplification 简化过程中合并 选项 iv 在 Min size 最小尺寸 数字栏内输入2mm 4 点击 Global Parameters 全局参数 对话框内的 确定 按钮 在左边的模型树 中出现新的元素 Advanced Surface Mesh 高级曲面网格 如图 1 5 所示 3 图 1 5 模型树中的新元素 Advanced Surface Mesh 高级曲面网格 注意 进入 高级曲面网格 工作台后 下列工具栏将显示出来 Local Specifications 局部网格设置 Execution 执行 Edition Tools 编辑工具 在任何时候 都可以对全局参数进行修改和显示 点击 Global Parameters 全局尺 寸 工具栏内的 Global Parameters 全局尺寸 按钮 就可以弹出 Global Parameters 全局参数 对话框 1 3 设置控制和节点设置控制和节点 本节说明如何定义棱边点分布的控制 为了完成设置 需要选择棱边 顶点 曲线 或者点 几何形状上的点 继续 1 2 节的设置 文件仍然处于打开状态 仍然处于 Advanced Surface Meshing 高级网格划分 工作台 1 点击 Local Specifications 局部规定 工具栏内的 Add Remove Constraints 添加 移除控制 按钮 如图 1 6 所示 弹出 Add Remove Constraints 添加 移除 控制 对话框和 Trap Type 选择方法 对话框 如图 1 7 和图 1 8 所示 图 1 6 Local Specifications 局部规定 工具栏内的 Add Remove Constraints 添加 移除控制 按钮 图 1 7 Add Remove Constraints 添加 移除控制 对话框 图 1 8 Trap Type 选择方法 对话 框 2 点击选择要约束的棱边 如图 1 9 所示 点击选择后 棱边颜色显示为黄色 Add Remove Constraints 添加 移除控制 对话框更新显示内容 如图 1 10 所 示 4 图 1 9 选择的棱边 图 1 10 更新显示的 Add Remove Constraints 添加 移除控制 对话框 3 点击 Add Remove Constraints 添加 移除控制 对话框内的 确定 按钮 4 点击 Local Specifications 局部规定 工具栏内的 Imposed Elements 强制单 元 按钮 弹出 Imposed Elements 强制单元 对话框 如图 1 11 所示 5 选择上面控制布置设置的棱边 弹出 Edit Elements Distribution 编辑单元分布 对话框 如图 1 12 所示 图 1 11 Imposed Elements 强制单元 对话框 图 1 12 Edit Elements Distribution 编辑单元分布 对话框 6 设置单元分布新的参数 在本例题中设置的参数如下 在下拉列表框内选择 Uniform 均匀分布类型 在 Number of elements 单元数量 数字栏内输入10 点击 Edit Elements Distribution 编辑单元分布 对话框内的 确定 按钮 在选择 的棱边上对节点 或者单元 进行分布 节点分布的描述出现在 Imposed Elements 强 制单元 对话框内 如图 1 13 所示 7 点击 Imposed Elements 强制单元 对话框内的 确定 按钮 关闭对话框 同 时图形上所选棱边显示出划分的节点 如图 1 14 所示 5 图 1 13 节点分布的描述出现在 Imposed Elements 强制单元 对话框 图 1 14 所选棱边显示出划分的节点 1 4 启动网格划分操作启动网格划分操作 本节说明如何生成网格 生成网格的参数是本章前面几节设定的网格参数 1 点击 Execution 执行 工具栏内的 Mesh The Part 划分零件网格 按钮 程序自动对零件进行网格划分 并且在 Mesh The Part 划分零件网格 对话框 内显示一个基本的总结 如图 1 15 所示 同时零件被自动划分网格 如图 1 16 所示 图 1 15 在 Mesh The Part 划分零件网格 对话框内显示的总结 图 1 16 零件自动划分的网格 显示被自动切换到划分质量模式 用户自己可以查看生成网格的单元质量 2 点击 Mesh The Part 划分零件网格 对话框的 确定 按钮 关闭对话框 1 5 分析单元质量分析单元质量 本节说明如何使用一些基本的网格质量分析功能 质量分析功能在所有网格划分过程 中 都是可以调用的 可以对所有的单元 或者针对某一个单元分析单元质量 1 点击 Mesh Analysis Tools 网格分析工具 工具栏内的 Quality Analysis 质 量分析 按钮 弹出 Quality Analysis 质量分析 对话框 如图 1 17 所示 6 图 1 17 Quality Analysis 质量分析 对话框 Quality Analysis 质量分析 对话框是一个显示指定质量和分析网格的过滤器 通 过选择特定的参数 用户可以决定如何观察划分的网格 对话框还提供了一系列的功能 可以对网格进行更加深入的分析 2 点击 Quality Analysis 质量分析 对话框内的 Show Quality Report 显示分 析报告 按钮 弹出 Quality Report 质量报告 对话框 显示出所选择部 分网格质量的统计数据 Good 好 Poor 差 Bad 坏 Worst 最坏 和 Average 平均 如图 1 18 所示 图 1 18 Quality Report 质量报告 对话框 3 点击对话框内的 Connectivities 连通性 选项卡 显示网格的连通性统计结果 节点数量 单元数量 连通性 每个连通的单元数 如图 1 19 所示 图 1 19 Connectivities 连通性 选项卡显示的内容 4 点击 Quality Report 质量报告 对话框内的 确定 按钮 关闭对话框 下面说明如何分析单个单元的质量 下面说明如何分析单个单元的质量 5 点击 Quality Analysis 质量分析 对话框内的 Analyze An Element 分析一 个单元 按钮 6 选择已经划分网格的一个单元 如图 1 20 所示 7 图 1 20 选择网格的一个单元 图 1 21 Analyze Single 分析单个单元 对话框 弹出 Analyze Single 分析单个单元 对话框 如图 1 21 显示出所选择单元的质 量 Taper 变尖 Distortion 扭曲 Warp Factor 翘曲系数 Warp Angle 翘曲角度 Skew Angle 歪斜角度 Min Length 最小长度 Max Length 最大长度 Length Ratio 长度比 和 Normalized Value 归一化数值 换句话说 可以检查每个单元的质量 是否合适 7 点击 Analyze Single 分析单个单元 对话框内的 确定 按钮 关闭该对话框 8 点击 Quality Analysis 质量分析 对话框内的 确定 按钮 关闭该对话框 1 6 网格编辑网格编辑 本节说明如何通过使用自动平滑功能移动选项编辑一个网格单元 然后将一个单元切 割为两个 1 点击 Edition Tools 编辑工具 工具栏内的 Edit Mesh 编辑网格 按钮 如图 1 22 所示 弹出 Edit Mesh 编辑网格 对话框 如图 1 23 所示 图 1 22 Edition Tools 编辑工具 工具栏内的 Edit Mesh 编辑网格 按钮 图 1 23 Edit Mesh 编辑网格 对话框 2 在图形区选择一个节点 如图 1 24 所示 移动该节点 根据节点移动到的位置 单元的质量和可视化动态更新 3 点击选择 Edit Mesh 编辑网格 对话框内的 Smooth around modifications 在 修改点周围平滑 选项 如图 1 25 所示 8 图 1 24 图形区选择一个节点 图 1 25 选择 Smooth around modifications 在修改点周围平滑 选项 4 再在图形区选择一个节点 将节点移动到希望的位置 如图 1 26 所示 图 1 26 移动节点的位置 注意到 当 Edit Mesh 编辑网格 对话框内的 Smooth around modifications 在 修改点周围平滑 选项仍然处于被激活状态时 无论用户将节点移动到什么位置 单元的 质量都不再改变 5 将鼠标移动到一个矩形单元上 如图 1 27 所示 鼠标自动显示为剪刀形状 点击 鼠标 将一个矩形单元切割为两个三角形单元 图 1 27 鼠标移动到一个矩形单元上 6 一旦用户将单元网格切割为两个 重新把鼠标移动到切割的单元上 鼠标自动显示 为橡皮形状 如图 1 28 所说 此时点击鼠标 可以将分割的单元删除 重新恢复 为一个完整的四边形单元 图 1 28 鼠标自动显示为橡皮形状 7 点击对话框内的 确定 按钮 关闭对话框 注意 当 Edit Mesh 编辑网格 对话框内的 Smooth around modifications 在修 改点周围平滑 选项仍然处于被激活状态时 无论用户将节点移动到什么位置 单元的质 量都不再改变 9 1 7 对一个域重新划分网格对一个域重新划分网格 本节说明通过修改预定义的局部参数 如网格划分方法和网格尺寸 如何对一个域重 新划分网格 1 点击 Edition Tools 编辑工具 工具栏内的 Remesh Domain 重新划分网格 按钮 弹出 Remesh Domain 重新划分网格 对话框 如图 1 29 所示 2 在图形区选择要重新划分网格的域 如图 1 30 所示 选择的区域是有锥度的过渡 区 选择的区域用红色棱边显示 通过改变局部划分网格的方法 消除三角形单元 图 1 29 Remesh Domain 重新划分网格 对话框 图 1 30 选择要重新划分网格的域 3 在 Remesh Domain 重新划分网格 对话框内设置所选择域的划分网格参数 图 1 31 Remesh Domain 重新划分网格 对话框内设置的参数 可以定义的参数包括 Mesh method 网格划分方法 Impact neighbor domains 冲击相邻域 Mesh size 网格尺寸 在本例题中 选择 Mapped quads 映射四边形 选项作为 Mesh method 网格划 分方法 选择 Impact neighbor domains 冲击相邻域 选