Moldflow课件--Moldflow_4网格划分及修复

1、1、中面网格（Midplane）/中面流技术 中面网格有三节点的三角形单元组成，中面网格有三节点的三角形单元组成，网格创建在模型网格创建在模型壁厚中间处，形成单层网格。壁厚中间处，形成单层网格。在创建网格过程中要实时提取在创建网格过程中要实时提取模型的壁厚信息，并赋予相应的三角形单元。模型的壁厚信息，并赋予相应的三角形单元。 中面网格优点中面网格优点为分析速度快，效率高，适用于薄壳类零件。为分析速度快，效率高，适用于薄壳类零件。 中面技术的应用始于中面技术的应用始于20世纪世纪80年代。其数值方法主要采年代。其数值方法主要采用基于中面的有限元用基于中面的有限元/有限差分有限差分/控制体积法。所

2、谓中面是需要控制体积法。所谓中面是需要用户提取的位于模具型腔面和型芯中间的层面。用户提取的位于模具型腔面和型芯中间的层面。基于中面流基于中面流技术的注塑流动模拟软件应用的时间最长、范围也最广技术的注塑流动模拟软件应用的时间最长、范围也最广 基于中面流技术的注塑成型流动软件在应用中具有很大基于中面流技术的注塑成型流动软件在应用中具有很大的的局限性局限性，具体表现为：，具体表现为：(1)用户必须构造出中面模型，采用手工操作直接由实体用户必须构造出中面模型，采用手工操作直接由实体/表表面模型构造中面模型十分困难；面模型构造中面模型十分困难；(2)独立开发的注塑成型流独立开发的注塑成型流动模拟软件动模

3、拟软件(如上述的如上述的MF、CMold和和HSCAEF3.0软件软件)造型功能较差，根据产品模型构造中面往往需要花费大量造型功能较差，根据产品模型构造中面往往需要花费大量的时间；的时间；(3)由于注塑产品的千变万化，由产品模型直接生由于注塑产品的千变万化，由产品模型直接生成中面模型的成中面模型的CAD软件的成功率不高、覆盖面不广；软件的成功率不高、覆盖面不广；(4)由由于于CAD阶段使用的产品模型和阶段使用的产品模型和CAE阶段使用的分析模型不阶段使用的分析模型不统一，使二次建模不可避免，统一，使二次建模不可避免，CAD与与CAE系统的集成也无系统的集成也无法实现。法实现。 2、表面网格（F

4、usion）/双面流技术 表面网格也由三角形单元组成，但是同中面网格不同，它将模具型腔或制品在厚度方向上分成两部分，有限元网格在型腔或制品的表面产生，而不是在中面（双面流技术） 表面网格适用于相对较厚或者取中面较困难零件。 双面流技术所应用的原理与方法与中面流没有本质上的差别，所不同的是双面流采用了一系列相关的算法，将沿中面流动的单股熔体演变为沿上下表面协调流动的双股流。由于上下表面处的网格无法一一对应，而且网格形状、方位与大小也不可能完全对称，如何将上下对应表面的熔体流动前沿所存在的差别控制在工程上所允许的范围内是实施双面流技术的难点所在。 优点 目前基于双面流技术的注塑流动模拟软件主要是接

5、受三维实体/表面模型的STL文件格式。用户可借助于任何商品化的CAD/CAM系统生成所需制品的三维几何模型的STL格式文件，流动模拟软件可以自动将该STL文件转化为有限元网格模型供注塑流动分析，这样就大大减轻了用户建模的负担、降低了对用户的技术要求，对用户的培训时间也由过去的数周缩短为几小时。因此，基于双面流技术的注塑流动模拟软件问世时间虽然只有短短数年，便在全世界拥有了庞大的用户群，得到了广大用户的支持和好评。 双面流技术具有明显优点的同时也存在着明显的缺点：分析数据的不完整。双面流技术在模拟过程中虽然计算了每一流动前沿沿厚度方向的物理量，但并不能详细地记录下来。由于数据的不完整，造成了流动

6、模拟与冷却分析、应力分析、翘曲分析集成的困难。此外，熔体仅沿着上下表面流动，在厚度方向上未作任何处理，缺乏真实感。当在透明的模具型腔内作注塑流动时该缺点便暴露无遗。3、实体网格（3D）/实体流技术 由四节点四面体单元构成，每个四面体单元又是由四个中面网格模型的三角形单元组成。 其优点为计算更为精确，可较好的模拟三维流动。 实体流技术在实现原理上仍与中面流技术相同实体流技术在实现原理上仍与中面流技术相同，所不同的是数值分析，所不同的是数值分析方法有较大差别。在方法有较大差别。在中面流技术中面流技术中，由于制品的厚度远小于其他两个方向中，由于制品的厚度远小于其他两个方向(常称流动方向常称流动方向)

7、的尺寸，塑料熔体的粘度大，可将熔体的充模流动视为扩的尺寸，塑料熔体的粘度大，可将熔体的充模流动视为扩展层流，于是熔体的厚度方向速度分量被忽略，并假定熔体中的压力不沿展层流，于是熔体的厚度方向速度分量被忽略，并假定熔体中的压力不沿厚度方向变化，这样厚度方向变化，这样才能将三维流动问题分解为流动方向的二维问题和厚才能将三维流动问题分解为流动方向的二维问题和厚度方向的一维分析。度方向的一维分析。流动方向的各待求量，如压力与温度等，用二维有限流动方向的各待求量，如压力与温度等，用二维有限元法求解，而厚度方向的各待求量和时间变量等，用一维有限差分法求解。元法求解，而厚度方向的各待求量和时间变量等，用一维

8、有限差分法求解。在求解过程中，有限元法与有限差分法交替进行，相互依赖。在求解过程中，有限元法与有限差分法交替进行，相互依赖。在实体流技术中熔体的厚度方向的速度分量不再被忽略，熔体的压力随厚在实体流技术中熔体的厚度方向的速度分量不再被忽略，熔体的压力随厚度方向变化，这时只能采用立体网格，依靠三维有限差分法或三维有限元度方向变化，这时只能采用立体网格，依靠三维有限差分法或三维有限元法对熔体的充模流动进行数值分析。法对熔体的充模流动进行数值分析。因此，与中面流或双面流相比，基于实体流的注塑流动模拟软件目前所存因此，与中面流或双面流相比，基于实体流的注塑流动模拟软件目前所存在的最大问题是计算量巨大、计

9、算时间过长，诸如电视机外壳或洗衣机缸在的最大问题是计算量巨大、计算时间过长，诸如电视机外壳或洗衣机缸这样的塑料制品，用现行软件，在目前配置最好的微机上仍需要数百小时这样的塑料制品，用现行软件，在目前配置最好的微机上仍需要数百小时才能计算出一个方案。如此冗长的运行时间与虚拟制造的宗旨大相径庭，才能计算出一个方案。如此冗长的运行时间与虚拟制造的宗旨大相径庭，塑料制品的虚拟制造是将制品设计与模具设计紧密结合在一起的协同设计，塑料制品的虚拟制造是将制品设计与模具设计紧密结合在一起的协同设计，追求的是高质量、低成本和短周期。如何缩短实体流技术的运行时间是当追求的是高质量、低成本和短周期。如何缩短实体流技

10、术的运行时间是当前注塑成型计算机模拟领域的研究热点和当务之急。由于高科技的迅猛发前注塑成型计算机模拟领域的研究热点和当务之急。由于高科技的迅猛发展和塑料工业的迫切需求展和塑料工业的迫切需求,可以预见，满足虚拟制造要求的三维注塑流动可以预见，满足虚拟制造要求的三维注塑流动模拟软件会在近两年内涌现。模拟软件会在近两年内涌现。 将已经创建好模型导入 在弹出对话框中选择网格类型、单位制等 双击Create Mesh（创建网格）图标，弹出网格创建对话框，设置合理的单元属性后，单击Generate Mesh，生成网格 将已经创建好模型导入将已经创建好模型导入 单击单击FileImport，在弹出对话框中选

11、择要导入模型。，在弹出对话框中选择要导入模型。一般导入模型使用一般导入模型使用STLSTL，可以使用可以使用IGSIGS，划分网格精度，划分网格精度0.010.01，是，是stlstl模模型划分网格时间的型划分网格时间的2020倍，精度提高倍，精度提高3 3倍倍网格划分类型：网格划分类型：lMidplaneMidplane（中间面网格）（中间面网格）lFusionFusion（表面网格）（表面网格）lSolid(3D)Solid(3D)（实体网格）（实体网格）一般使用一般使用Generate MeshGenerate Mesh命令划分网格命令划分网格在在Global edge lengthGl

12、obal edge length（网格全局长）输入希望的网格大小（网格全局长）输入希望的网格大小lMPIMPI一般会推荐一个网格大小，有些不适用一般会推荐一个网格大小，有些不适用l为保证基本分析精度，网格边长一般为最小壁厚的为保证基本分析精度，网格边长一般为最小壁厚的1.51.52 2倍倍l网格设定可以再小，计算量将大大提高网格设定可以再小，计算量将大大提高l在平直区域网格大小和设定一致，曲面、圆弧及其他细节在平直区域网格大小和设定一致，曲面、圆弧及其他细节MPIMPI会自动调小边长会自动调小边长lIGES merge toleranceIGES merge tolerance（合并容差）：导

13、入文件为（合并容差）：导入文件为IGESIGES时，时，默认为默认为0.01mm0.01mm Mesh Control网格控制网格控制 Post procession（后处（后处理）理）Match mesh（网格（网格匹配）：针对匹配）：针对Fusion模型，匹模型，匹配两个对应表面的网格单元配两个对应表面的网格单元 Post procession（后处（后处理）理）Smooth mesh(NURBS Surfaces only)（网格光顺）：针对（网格光顺）：针对Midplane模型，光顺网格边缘模型，光顺网格边缘 Adaptive Meshing（自适应网（自适应网格划分）自动确定不同形状

14、区格划分）自动确定不同形状区域的网格大小，在保证分析精域的网格大小，在保证分析精度为前提，减少网格数量，节度为前提，减少网格数量，节省分析时间省分析时间 自由边是指一个三角形或自由边是指一个三角形或3D单元的某一边没有与单元的某一边没有与其它单元共用。在表面网格其它单元共用。在表面网格(Fusion)及及3D网格自网格自由边应为由边应为0 交叠边是指两个三角形单元或交叠边是指两个三角形单元或3D单元所共有的一单元所共有的一条边，在表面网格条边，在表面网格(Fusion)只存在交叠边。只存在交叠边。 非交叠边是指由两个以上的三角形或非交叠边是指由两个以上的三角形或3D单元共有单元共有一条边。在表

15、面网格一条边。在表面网格(Fusion)非交叠边必须为非交叠边必须为0。 单元的交叉及重叠均是不容许的单元的交叉及重叠均是不容许的 三角形单元纵横比是指三角形单元的长高两个方向的极限尺寸之三角形单元纵横比是指三角形单元的长高两个方向的极限尺寸之比。比。 纵横比对分析计算结果影响很大。一般在中面网格或表面网格分纵横比对分析计算结果影响很大。一般在中面网格或表面网格分析中，纵横比推荐极大值不超过析中，纵横比推荐极大值不超过20，在，在3D网格中，纵横比推荐网格中，纵横比推荐极大值极小值分别为极大值极小值分别为50和和5，平均应该为，平均应该为15左右。左右。 匹配率仅针对表面网格，表示上下表面单元

16、相匹配程度。匹配率仅针对表面网格，表示上下表面单元相匹配程度。 对于对于Flow分析，单元匹配率应大于分析，单元匹配率应大于85，低于，低于50根本根本无法计算。对于无法计算。对于Warp分析，单元匹配率同样应大于分析，单元匹配率同样应大于85。 如果单元匹配率太低应该重新划分网格。如果单元匹配率太低应该重新划分网格。针对针对FusionFusion模型，必须满足以下原则：模型，必须满足以下原则：lConnectivity regionsConnectivity regions（联通域）的个数应该为（联通域）的个数应该为1 1lFree edgesFree edges（自由边）和（自由边）和N

17、on-mainfild edgesNon-mainfild edges（非交叠边）个数应为（非交叠边）个数应为0 0lElements not orientedElements not oriented（非定向的单元）应为（非定向的单元）应为0 0lElement intersectionsElement intersections（交叉单元）个数应为（交叉单元）个数应为0 0lFully overlapping elementsFully overlapping elements（完全重叠单元）个数应为（完全重叠单元）个数应为0 0lAspect ratioAspect ratio一般最大值

18、应控制在一般最大值应控制在10102020之间之间lMatch ratioMatch ratio（网格匹配率）模型上下表面网格匹配程度，对于（网格匹配率）模型上下表面网格匹配程度，对于FlowFlow分析，分析，应大于应大于8585，低于，低于5050无法计算；对于无法计算；对于WrapWrap分析，要超过分析，要超过8585，太低则无法，太低则无法重划分网格重划分网格lZero area triangle elementsZero area triangle elements（零面积单元）个数应为（零面积单元）个数应为0 0增加内容：Moldflow为先划网格，然后诊断，然后修补问题网格！但

19、导入的复杂模型一般都有很多问题，Moldflow提供的网格修补工具对复杂模型修补困难，工作量极大！ 强烈建议采用其它CAE前处理软件进行网格处理（如HyperMesh等专业前处理软件），可先修补模型再划网格导入的导入的IGES模型（或其它模型）模型（或其它模型）某些信息会丢失（点、线、面）某些信息会丢失（点、线、面）等等某些信息会增加某些信息会增加某些信息会错误某些信息会错误IGES（或其它）模型（或其它）模型直接导入后不进行模直接导入后不进行模型修补，网格划分后型修补，网格划分后势必产生很多问题！势必产生很多问题！丢失了面丢失了面增加了面增加了面线分离线分离 经过网格信息统计，一般会发现网格

20、存在一些问题，此时需要利用Moldflow提供的网格编辑工具对缺陷网格进行处理（20种修补工具）。 点击MeshMesh Tools运行，弹出如下对话框 自动修补自动修补 自动修补对表面模型很有效，能自动搜索并处理模型网格中自动修补对表面模型很有效，能自动搜索并处理模型网格中存在的单元交叉及单元重叠问题，同时可以改进单元的纵横存在的单元交叉及单元重叠问题，同时可以改进单元的纵横比。比。 自动修补可多次使用，但不能期待该功能可以处理所有问题自动修补可多次使用，但不能期待该功能可以处理所有问题 处理纵横比（处理纵横比（Fix Aspect Ratio）可以有效降低网格的最大）可以有效降低网格的最大

21、纵横比，并接近所给出的目标值纵横比，并接近所给出的目标值 全部合并（全部合并（Global Merge)可以合并所有间距小于合并容差可以合并所有间距小于合并容差的节点的节点 合并节点（合并节点（Merge nodes)可将多个起始节点向一个目标节可将多个起始节点向一个目标节点合并（需在对话框中输入目标节点及起始节点点合并（需在对话框中输入目标节点及起始节点)。 当选择多个起始节点时要按住当选择多个起始节点时要按住Ctrl键依次选择。键依次选择。 交换共用边（交换共用边（Swap Edge）可交换两相邻三角形单元共用）可交换两相邻三角形单元共用边，可利用此功能降低纵横比。边，可利用此功能降低纵横

22、比。 需要在对话框中依次选择两个三角形单元需要在对话框中依次选择两个三角形单元节点匹配（节点匹配（Match node):在手工修改大量网格之后，利用节点在手工修改大量网格之后，利用节点匹配功能可以重新建立良好的网格匹配，将网格模型中的某一匹配功能可以重新建立良好的网格匹配，将网格模型中的某一个节点投影到另一个面的指定三角形单元上。个节点投影到另一个面的指定三角形单元上。通过下拉对话框选择节点及三角形单元通过下拉对话框选择节点及三角形单元 对某区域网格重新划分（对某区域网格重新划分（Remesh Area）：对已经划分好网）：对已经划分好网格的模型的某一区域进行网格重新划分。可对模型局部进行格

23、的模型的某一区域进行网格重新划分。可对模型局部进行网格加密或稀疏。网格加密或稀疏。 需要选择重新划分区域并指定网格划分目标值需要选择重新划分区域并指定网格划分目标值 插入节点（插入节点（Insert Nodes）：在两个节点之间插入一个新节）：在两个节点之间插入一个新节点，用以消除纵横比不理想的单元。（可结合合并节点所有）点，用以消除纵横比不理想的单元。（可结合合并节点所有） 需要选择两个节点。需要选择两个节点。 移动节点（移动节点（Move Nodes）：可以将一个或多个节点按照给）：可以将一个或多个节点按照给定的绝对或相对坐标进行移动。定的绝对或相对坐标进行移动。 排列节点（排列节点（Al

24、ign Nodes）可以实现节点的重新排列。）可以实现节点的重新排列。 先选择两个基点以确定一条直线，然后选择需要重新排列的先选择两个基点以确定一条直线，然后选择需要重新排列的点列，点击点列，点击Apply，所选择点列将重新排列在选定直线上。，所选择点列将重新排列在选定直线上。 单元定向（单元定向（Orient Elements）：该功能可以将查找出来的）：该功能可以将查找出来的定向不正确的单元重新定向，但不适用定向不正确的单元重新定向，但不适用3D类型模型。类型模型。 对话框中选择问题单元，选择翻转法线，单击对话框中选择问题单元，选择翻转法线，单击Apply既可既可 补洞（补洞（Fill H

25、ole）：创建三角形单元来填补网格上存在的孔）：创建三角形单元来填补网格上存在的孔洞或缝隙缺陷。洞或缝隙缺陷。 首先选择模型上的洞或缝隙的边界线，手动选择所有边界点。首先选择模型上的洞或缝隙的边界线，手动选择所有边界点。或者选择边界上一个节点，单击或者选择边界上一个节点，单击Search按钮，自动搜索缺按钮，自动搜索缺陷边界。完成后单击陷边界。完成后单击Apply，既可在该位置生产三角形单元，既可在该位置生产三角形单元，完成修补完成修补 自由边粘合自由边粘合 平滑节点：将与选定节点有关联的单元进行重新划分网格，平滑节点：将与选定节点有关联的单元进行重新划分网格，目的是得到更加均匀的网格分布，以

26、便于计算。目的是得到更加均匀的网格分布，以便于计算。 创建一维单元（创建一维单元（Crate beams):通过存在两节点来创建一维通过存在两节点来创建一维单元（一维单元在冷却系统、浇注系统中广泛使用）。单元（一维单元在冷却系统、浇注系统中广泛使用）。 分别在对话框中输入创建一维单元的两个节点既可分别在对话框中输入创建一维单元的两个节点既可 还原网格（还原网格（Project mesh)：当某一网格单元背离模型表面：当某一网格单元背离模型表面时，或不遵循模型表面，该命令可以还原网格遵循模型表面。时，或不遵循模型表面，该命令可以还原网格遵循模型表面。 如果导入模型为如果导入模型为STL格式，该功

27、能无效。格式，该功能无效。 创建三角形单元（创建三角形单元（Create triangles):通过存在的节点创建通过存在的节点创建三角形单元。三角形单元。 删除单元删除单元(Delete Entities):用以删除选定的网格单元。用以删除选定的网格单元。 清除节点清除节点(Purge Nodes):用以清除网格模型中与其它单元没用以清除网格模型中与其它单元没有任何联系的节点。有任何联系的节点。 为了更好地对网格存在的缺为了更好地对网格存在的缺陷进行处理，陷进行处理，Moldflow提提供了丰富的网格缺陷诊断工供了丰富的网格缺陷诊断工具，将它们与网格处理工具具，将它们与网格处理工具结合，可以很好地解决网格结合，可以很好地解决网格缺陷问题。缺陷问题。 网格诊断菜单如图所示网格诊断菜单如图所示 纵横比诊断纵横比诊断 选择选择Mesh菜单中的纵横比诊断（菜单中的纵横比诊断（Aspect Ratio Diagnostic）弹出如下对话框，在对话框中分别定义诊断报告