marc有限元软件-网格生成

1、3 前处理：网格生成33 网格生成 网格生成（MESH GENERATION）菜单用于建立和/或修改模型的几何形状或有限元模型。 网格生成菜单由以下子菜单和命令构成。Main Menu> Mesh Generation MESH GENERATIONNODESADDREMEDITSHOWELEMSADDREMEDITSHOWPTSADDREMEDITSHOWCRVSADDREMEDITSHOWSRFSADDREMEDITSHOWSOLIDSADDREMSHOWBETWEEN NODEBETWEEN POINTSELEMENT CLASSQUAD(4)CURVE TYPELINESURFA

2、CE TYPEQUADSOLID TYPEBLOCK COORDINATE SYSTEMSET >RECTANGULAR ÑGRID CLEAR MESHCLEAR GEOMATTACHAUTOMESHCHANGE CLASSCHECKCONVERTDUPLICATEEXPANDINTERSECTMOVERELAXRENUMBERREVOLVESOLIDSSTRETCHSUBDIVIDESWEEPSYMMETRY图3.1 网格生成菜单Main Menu> Mesh Generation节点（Nodes）NODESADD 在某一特定位置加一个节点。注意：节点的坐标为当前所定

3、义的坐标系。缺省设置为总体直角坐标系。 如果GRID按钮被激活，则可以用鼠标在屏幕上直接点节点的位置。NODESREM 从模型中删除节点。必须指定一系列要删除的节点。只有那些与单元没有联系的节点才可以被删除掉。在删除节点之前一定要先将与其有关联的单元删掉。NODESEDIT 对已存在的节点重新定位。必须选择节点并输入新的坐标值。NODESSHOW 显示被选择节点在总体坐标系和用户坐标系下的x、y、z坐标值。单元(Elements)ELEMSADD 将单元加到当前的模型中去。所加单元的类型取决于当前所定义的单元阶次。选择相应的节点以定义单元的拓扑关系。定义单元所需的节点数目取决于单元的阶次。如果

4、GRID按钮被激活，则可以用鼠标来添加单元。如果选择的几何点上没有定义节点，则节点将会被自动建立。注意：定义二维单元时必须注意要按逆时针方向在x-y或z-r平面内选节点。Main Menu> Mesh GenerationELEMSREM 从模型中删除单元。必须选择要删除的单元。ELEMSEDIT 重新定义单元中的节点连接情况。旧节点将从单元中被去除，但仍然保留在模型中。使用清除节点(SWEEP NODES)命令可以将多余的节点从模型中删除。使用编辑(EDIT)命令时必须选择要修改的单元以及新的节点号。ELEMSSHOW 显示所选单元的信息。可以显示单元号、单元阶次、单元类型。另外单元的

5、节点连接情况也会被显示出来。几何点(Points)PTSADD 在网格的某一特定位置加一个几何点。注意：点的坐标为当前所定义的坐标系。缺省设置为总体直角坐标系。如果GRID按钮被激活，则可以用鼠标在屏幕上直接确定几何点的位置。PTSREM 从模型中删除几何点。必须指定一系列要删除的几何点。只有那些没有被曲线、曲面或实体使用的几何点才可以被删除掉。PTSEDIT 对已存在的几何点重新定位。选取点并输入新的坐标值。Main Menu> Mesh GenerationPTSSHOW 显示被选取几何点的信息。可以显示点号及总体坐标系和用户坐标系下的坐标值。曲线(Curves)CUVSADD 在当

6、前模型中加入曲线。加入的曲线类型取决于当前的曲线类型(见CURVE TYPE选项)。输入的数据也取决于曲线类型。需要输入以下数据：曲线类型所需数据line两个端点bezier控制点列表cubic spline顶点列表interpolate几何点列表，曲线通过所有的点nurbnurb点个数、曲线阶次、nurb点的坐标、均匀性的坐标系和节点的矢量方向poly line顶点列表tangent曲线端点，切线长度fillet两条曲线，倒角半径arc_craa圆心、半径、起始角度和终止角度arc_cpp圆心和弧的两个端点arc_cpa圆心、起始点和角度arc_ppp起始点、终止点和中间点arc_tra切线

7、的端点、半径和角度circle_cr圆心和半径circle_cp圆心和圆上一点composite连接在一起的曲线Main Menu> Mesh GenerationCUVSREM 从模型中删除曲线。必须选择要删除的曲线。CUVSEDIT 重新定义曲线所使用的几何点。旧几何点将从曲线中被去除，但仍保留在模型中。使用SWEEP命令可以将多余的几何点从模型中删除。曲线所关联的任何曲面或单元会被相应地加以修改。使用这条命令时必须选择要修改的曲线。CUVSSHOW 显示所选的曲线编号。曲面(Surfaces)SRFSADD 在当前模型中加入曲面。加入的曲面类型取决于当前曲面类型。输入的数据也取决于

8、曲面的类型。需要输入以下数据：曲面所需数据quad四个角点bezieru方向点的个数、v方向点的个数，点的列表driven被驱动的曲线、驱动曲线nurbu方向的nurb点个数、v方向的nurb点个数、u方向的曲线阶次、v方向的曲线阶次、nurb点的列表、均匀性的坐标系、点的矢量方向ruled两条曲线sphere球心和半径cylinder轴线的两个端点和半径swept扫描（swept）曲线和轨迹（sweeping）曲线，扫描步数Main Menu> Mesh Generationinterpolateu方向点数，v方向点数，点列表coons形成闭合环路的四条曲线skin曲面蒙皮的曲线列表S

9、RFSREM 从模型中删除曲面。必须选择要删除的曲面。SRFSEDIT 重新定义曲面所使用的几何点。旧的几何点将被从曲面中去除，但仍保留在模型中。使用SWEEP POINTS命令可以将多余的几何点从模型中删除。曲面所关联的任何单元会被相应地加以修改。使用这条命令时，必须选择要修改的曲面、曲面上的一点和替换这一点的新的几何点。SRFSSHOW 显示所选曲面编号。实体(Solids)SOLIDSADD 在当前模型中加入实体。加入实体的类型取决于当前的实体类型（见SOLID TYPE）。要输入的数据也取决于实体的类型。SOLIDSREM 从模型中删除实体。必须选择要删除的实体。SOLIDSSHOW

10、显示所选实体的信息。Main Menu> Mesh GenerationBETWEEN NODE在两个已存在的点的中点增加新节点。BETWEEN POINT在两个已存在的点的中点增加新几何点。ELEMENT CLASSQUAD（4） 单元级别(ELEMENT CLASS) 选项包含设置由添加单元(ADD ELEMENT)命令建立的单元的阶次的命令。用以下单元级别命令设置实际单元的阶次：line2line3tria3tria6quad4quad6quad8quad9tetra4tetra10penta6penta15hex8hex12hex20hex27 这条命令用来设置单元在建立时的阶次

11、，而与单元相关的实际单元类型将在JOB菜单中定义。Main Menu> Mesh Generation单元阶次CURVE TYPELINE曲线类型(CURVE TYPE)选项可定义用添加曲线(ADD CURVE)命令生成的曲线的类型。存在的曲线类型有：linebeziercubic_splinenurbinterpolatepolylinecompositetangentfilletMain Menu> Mesh Generationarc_craa(center-radius-angle-angle)arc_cpp(center-point-point)arc_cpa(cente

12、r-point-angle)arc_ppp(point-point-point)arc_tra(tangent-radius-angle)circle_cr(center-radius)circle_cp(center-point)曲线类型Main Menu> Mesh GenerationSURFACE TYPEQUAD 曲面类型(SURFACE TYPE)选项可定义要生成的几何曲面的类型。存在的曲面有：quadbezierdrivennurbruledspherecylindersweptinterpolatecoonsskin曲面类型和控制点Main Menu> Mesh G

13、enerationSOLID TYPEBLOCK SOLID TYPE选项可定义所要生成的实体的类型。存在的实体的类型有：blockcylinderspheretorus立方体Main Menu> Mesh Generation柱 体球 体Main Menu> Mesh Generation圆 环 体Main Menu Mesh Generation> Coordinate System坐标系（Coordinate System）SETRECTANGULARGRID 坐标系子菜单下的命令用来改变模型的坐标系。进入坐标系子菜单之前，完成以下步骤：1. 选择坐标系类型(使用滚动按

14、钮轮换选择RECTANGULAR，CYLINDER或SPHERICAL)；2. 确定将GRID按钮打开或关闭（使用GRID轮换按钮）；然后3. 按SET命令进入下面的菜单。Main Menu Mesh Generation> Coordinate System COORDINATE SYSTEMGRIDONU DOMAIN-11U SPACING0.1U0V DOMAIN-11V SPACING0.1V0W DOMAIN-11W SPACING0.1W0TYPE FIXRECTANGULARFIX U CYLINDRICALFIX V SPHERICALFIX WDOTSLINESMAX

15、 POINTS10000SET ORIGINXYZXYZ000ALIGNRESETTRANSLATEROTATE图3.2 坐标系子菜单Main Menu Mesh Generation> Coordinate System 注意：为了能够使用鼠标为坐标定位，必须使用格栅(GRID)选项。格栅只在局部坐标系平面内工作。 这些命令允许用户按以下步骤定义用户坐标系，例如直角、柱面或球坐标系：格栅(Grid)ON确定将栅格打开或关闭（使用ON轮换按钮）。V DOMAIN -11U DOMAIN -1W DOMAIN -101设置u、v或w的最大最小值（角度变量用度表示）。V SPACING0.1

16、V0U SPACING0.1W SPACING0.1W0U0设置相邻的格栅点在U（V和W）方向的间距。（角度变量用度表示。）注意：如果要添加几何点或节点，这些点会被加到最近的格栅点上。减小格栅点之间的距离可以更加精确地控制坐标的位置。U、V或W按钮设置u（v和w）方向的固定值。坐标系类型(Type)RECTANGULAR 将当前坐标系的类型设置为直角坐标系。在直角坐标系中，坐标值通过指定x，y和z值来定义。Main Menu Mesh Generation> Coordinate SystemzxyCYLINDRICAL 将当前坐标系的类型设置为柱坐标系。在柱坐标系中，坐标值通过指定半径

17、、角度和z方向的值来定义。rxqyzSPHERICAL 将当前坐标系的类型设置为球面坐标系。在球面坐标系中，坐标值通过指定半径、与水平轴的夹角和与垂直轴的夹角的值来定义。Main Menu Mesh Generation> Coordinate System直角坐标系、柱坐标系和球坐标系格栅类型实例（Some Examples of Rectangular,Cylindrical, and Spherical Grid Types）下页显示的图形是Mentat中可能用到的格栅类型。Mentat支持三种一般的格栅类型：直角（笛卡儿）坐标，柱坐标和球坐标。对于每种类型，可以让一个坐标固定在用

18、户指定的值，另外两个轴坐标可变。自由变化的范围和格栅间距都由用户指定。任何一种格栅类型都可以选择用点或线来显示。在点取几何体坐标，节点和单元构造时，格栅非常有用。Main Menu Mesh Generation> Coordinate System直角坐标格栅类型 点或线柱坐标格栅类型 线W（Z）固定 U（R）固定 球坐标格栅类型 线U（R）固定 W（F）固定 Main Menu Mesh Generation> Coordinate System固定(Fix)FIX UFIX V FIX W 指定要固定的变量。DOTSLINES指定格栅显示类型。MAX POINTS10000设

19、置绘出的格栅点或格栅线交点数的上限值。这是一格避免画出过多的点或线的“安全特性”。设置原点(Set Origin) XYZ 设置相对于总体坐标系的坐标系原点的X，Y和Z坐标值。XYZ000 设置坐标系原点的X，Y，Z坐标值。坐标系(Coordinate System)ALIGN 指定三个点来定义用户坐标系。第一个点定义坐标原点，第二个点为轴上一点，第三个点在平面内。所有三个点的坐标值都必须在总体坐标系中定义。注意：轴的方向为从第一点指向第二点，轴位于轴与第三点定义的平面内，它的正方向指向第三点。第三个轴按右手法则确定。Main Menu Mesh Generation> Coordina

20、te SystemxOP2P1yTRANSLATE 将当前坐标系的原点相对于整体坐标系在X，Y和Z方向上移动一定的距离。yxzRESET 将坐标系的原点重新设置成缺省的总体直角坐标系。ROTATE 依次绕总体坐标系的X，Y和Z轴旋转定义新的坐标系。必须给出旋转角度。Main Menu> Mesh Generationzx,xyz 旋转（a，0，0）清除网格和几何体(Clear Mesh and Clear Geometry) 网格生成菜单中提供了清除网格和几何体的命令。CLEAR MESH 从当前模型中删除所有的节点和单元。这条命令会删除整个有限元网格。当同时使用清除网格和清除几何体命令

21、时，可以从数据库中删除整个几何模型，屏幕显示区的图形也被清除。CLEAR GEOM 删除所有存在的几何点、曲线、曲面和实体。当同时使用清除网格和清除几何体命令时，可以从数据库中删除整个几何模型，屏幕显示区的图形也被清除。Main Menu Mesh Generation> Attach 网格生成菜单下提供的处理(PROCESSOR)子菜单可以用来建立或编辑有限元网格。附着(Attach)ATTACH 选择ATTACH按钮进入附着子菜单。 ATTACHMODEDIRECTEDCLOSESTDIRECTION001LIMITONDISTANCE0.1TOLERANCE0.001ATTACH

22、NODESPOINTCURVESURFACEINTERSECTATTACH ELEMENTSCURVESURFACEDETACHNODESELEMENTSMOVE POINTSCURVESURFACEINTERSECT 图3.3 附着处理子菜单Main Menu Mesh Generation> Attach 这项菜单上的命令用以确定网格与它覆盖的几何体之间的关系。除非网格是用自动网格(AUTOMESH)或转换(CONVERT)处理产生的，否则单元和节点不会自动与产生它们的曲线或几何点产生关系。一旦使用了附着(ATTACH)命令，只有使用分离(DETACH)命令才能使它们分开。如果一个节

23、点被附着到一条曲线或一个面上，会出现两种情况。第一，节点会在曲线或面上移动。第二，节点和曲线或曲面之间会建立一个逻辑关系，如果曲线或曲面的几何形状被改变，节点的位置也会随着移动。方式(Mode)DIRECTED 当把节点附着于曲线或曲面上时，设置寻找的方式。当使用这种方法时，节点将沿着定义的向量方向移动附着到实体上。DIRECTION001 当使用DIRECTED方式时，设置节点附着于曲线或曲面上的方向。必须指定向量方向来定义附着的方向。Main Menu Mesh Generation> AttachCLOSEST 设置寻找的方式。当使用这种方法时，节点将沿着最短的距离方向移动，附着在

24、实体上。极限(Limit)ON 使用极限值的方法使节点附着于几何体。当使用这种方法时，如果节点到几何体的距离小于用DISTANCE设置的值时，那些节点将会被附着于几何体上。DISTANCE0.1 设置节点附着于几何点、曲线和曲面的极限距离。如果附着极限被激活，超出定义距离的节点将不会被附着。TOLERANCE0.001 当使用附着命令时，设置节点附着于几何点、曲线和曲面的距离公差范围。公差值取得越小，节点附着于几何点、曲线和曲面上的位置越精确。Main Menu Mesh Generation> Attach附着节点(Attach Nodes)POINT 确立网格节点和所覆盖的几何点的关

25、系。节点将移动到几何点上，并在两者之间产生逻辑关系。CURVE 确立网格节点和所覆盖的曲线的关系。节点将移动到曲线上，并在两者之间产生逻辑关系。SURFACE 确立网格节点和所覆盖的曲面的关系。节点将移动到曲面上，并在两者之间产生逻辑关系。INTERSECT 将节点附着于两个曲面的交线上。必须指定两个相交的曲面和一系列节点。首先建立两个曲面的交线并且在节点和两个曲面之间建立逻辑关系。在这条命令（和其它所有命令）中将使用极限(LIMIT)中的设置。Main Menu Mesh Generation> Attach附着单元(Attach Elements)CURVE 建立网格单元和它所覆盖的

26、曲线之间的关系。SURFACE 建立网格单元和它所覆盖的曲面之间的关系。除非网格是用自动网格(AUTOMESH)或转换(CONVERT)处理产生的，否则单元和节点不会自动和几何体产生关系。一旦建立了附着关系（用手工或自动网格的方法），只有用分离命令(DETACH)才能将它们分开。分离(Detach)NODES 将节点从它们附着的几何体上分离开。如果把一个节点从几何体上分离开，对几何体的改动将不会影响到这个节点。并且，任何施加在几何体上的边界条件也不会施加到这个节点上。ELEMENTS 将单元从它们附着的几何体上分离开。如果把一个单元从几何体上分离开，对几何体的改动将不会影响到有限元网格。同时，

27、任何施加到几何体上的边界条件也不会施加到这个单元上。Main Menu Mesh Generation> Attach移动点(Move Points) 以下命令将几何点移动到几何曲线或曲面上。几何点如果没有被附着到曲线或曲面上，当曲线或曲面改变时，几何点不会随着移动。CURVE 将所选的一系列点移动到曲线上。首先选曲线，然后选要移动的点。SURFACE 将所选的一系列点移动到曲面上。首先选曲面，然后选要移动的点。INTERSECT 移动所选的点到两个面的交线上。Main Menu Mesh Generation> Automesh自动分网(Automesh)AUTOMESH此按钮引

28、出用于自动网格生成的最高级别的菜单。下面的菜单用于处理建立网格的命令。这些命令分为两组。预备命令修改几何体（REPAIR GEOMETRY）和划分曲线（CURVE DIVISIONS）为网格划分做准备。二维平面分网（2D PLANAR MESHING），曲面分网（SURFACE MESHING）和实体分网（SOLID MESHING）命令用于生成实体有限单元网格。 AUTOMESH PRELIMINARYREPAIR GEOMETRYCURVE DIVISIONS CHOOSE2D PLANAR MESHINGSURFACE MESHINGSOLID MESHING图3.4 自动网格处理子菜单

29、REPAIR GEOMETRY修改几何体数据的菜单。一般用于引入CAD几何体的情况，得到的数不能直接用于网格生成。可能会出现重复的点、曲线和曲面，不闭合的曲面或是不匹配的曲线。下面的菜单可以用来整理几何数据。注意：这些操作会引起模型改变，因此在执行这些命令前最好保存当前模型。Main Menu Mesh Generation> Automesh REPAIR GEOMETRY ADD/REMOVE GEOMETRYTRIM CURVESREMOVE FREE CURVES CLEAN LOOPSCLEAN 2D CURVE LOOPSCLEAN SURFACE LOOPS0.0001MI

30、N TOLERANCE0.001SURF PARAM TOL5MAX TOLERANCE MODIFY CURVESBREAK CURVESSPLIT CURVES CHECK GEOMETRY CHECK CURVESCHECK SURFACES0.0001TOLERANCE图3.5 修改几何体增加/删除几何体(Add/Remove Geometry)TRIM CURVES在曲面的边上形成四条剪裁曲线。REMOVE FREE CURVES删除没有附着于任何曲面的曲线。Main Menu Mesh Generation> Automesh清理环路（Clear Loop）REMOVE FR

31、EE CURVES擅长那些长度小于允许值的曲线，当两点的距离小于最小允许值时将它们合并。REMOVE FREE CURVES为曲面分网进行几项整理几何曲面的操作。删除长度小于最小允许值的剪裁线和在曲面参考空间的长度小于参考允许值的剪裁线。合并那些间距小于最小允值和在曲面参考空间的间距小于参考允许值的点。当两点间距离小于最大允许值时增加连接它们的剪裁线。内部开环路闭合外环路闭合内环路网格划分区域图 3.6 环路0.0001MIN TOLERANCE给出最小值。用于二维或三维几何体整理和分网。Main Menu Mesh Generation> Automesh 0.001SURF PARA

32、M TOL给出曲面参考空间允许值。用于整理几何曲面。 5MAX TOLERANCE给出最大允许值。用于整理几何曲面。如果曲面剪裁线上的点的间距小于最大允许值，则在曲面上增加剪裁线。修改曲线（Modify Curves）BREAK CURVES所有给定曲线在端点处分开。这样做确保自动网格生成时，在端点处有节点。给出的容差表示在此距离间，两点可以认为是相等的。这个命令在MATCH CURVES 命令之前执行。Pi1 Pj1surface jPj2Pi2 Pj3surface i剪裁线 Pi1Pi2, Pj1Pj2, Pj2Pj3无法匹配分开曲线操作之前Main Menu Mesh Generati

33、on> Automesh曲线匹配Pi1 Pj1surface jPi3 Pj3surface iPi2 Pj2曲线匹配分开曲线操作之后SPLIT CURVES将曲线在尖点处分割为多个曲线。确定只有曲线端点处才有尖顶点。这个命令在BREAK CURVES命令之前执行。检查几何体（Check Geometry）CHECK CURVES检查列出曲线拓扑关系。输出曲线分段数，外环路数，闭环路数和开环数。输出所列曲线的最大最小长度。如果曲线与面附着，还会输出曲线在参考空间中的长度。CHECK SURFACES检查列出曲面的剪裁线的拓扑关系。输出每个曲面的分片数，外环数，闭环数和开环数。输出所列曲面

34、的最大最小剪裁线长度。Main Menu Mesh Generation> Automesh 0.0001TOLERANCE设置检查曲线相交的容差。CURVE DIVISIONS下面菜单控制曲线分割的形式和相关的参数，分割曲线成为自动分网中的边界单元的边。当调用APPLY CURVE DIVISIONS命令时使用这些控制。有三种曲线分割形式：固定分割数，固定分割长度，按曲率分割（可变）。一次只能选用其中一种。下面描述分割类型和相关参数。Main Menu Mesh Generation> Automesh CURVE DIVISIONS TYPE FIXED # DIVISIONS 5# DIVISIONSFIXED AVG LENGTH 0.1AVG LENGTH CURVATURE DEPENDENT 0.1MIN LENGTH 0.1MAX LENGTH 0.1TOLERANCE(REL)() Ñ RESTRICTIO