CAE数值分析后处理之Tecplot应用

1、CAE数值分析后处理自定义ASCII模型之Tecplot应用ByCivilfans数值后处理是CAE分析的一个重要环节，主要包括两大类，一类是单纯的数据处理，以Excel、Origin、Ultraedit为代表，其中，Excel、Origin的功能大同小异，除了一些特别复杂的数据函数运算以外，几乎可以解决CAE计算结果的全部数据整理，包括曲线、图表以及个别简单云图；另外一类则是以Tecplot、Ensight为代表的所谓专业后处理程序，这一类程序不仅具备强大的图表处理，还能生成各种漂亮的粒子图、等高图等，以最直观的方式展现分析结果。Amtec公司的Tecplot因其简单、易用、二次开发方便著称

2、，近些年成为众多科学计算首选的后处理平台。Tecplot几乎提供了市场上所有商业分析程序的数据导入接口，包括CFD以及FEA两大板块，但遗憾的是，针对个别程序的导入接口仍然不完善，比如个别FEA的弹塑性分析结果、断裂计算结果仍然难以被Tecplot直接读取，但幸运的是Tecplot提供了自定义ASCII文本模型的导入方式，因此，通过自定义，理论上几乎可以完成全部模型数据导入的处理。Tecplot自定义ASCII文本模型一般包含3个主要构成，这3部分为文件头（fileheader）、两个ZONE。文件头决定了数据读入的调用函数；ZONE1主要是变量区，接续在文件头之下，包括模型的全部变量，比如节

3、点坐标、节点位移、节点应力和单元应力等，任何计算分析得到的变量结果均可以放在这个ZONE1；第二个ZONE是模型元素构成区，这个区往往描述网格、单元的连接构成关系。Tecplot自定义ASCII文本模型的两个ZONE包含了所有的模型描述数据，主要有两种格式，一种是POINT，一种是BLOCK方式。两种方式的差别主要是数据编写格式的差异，但可以表达同一个模型，换言之，数据模型既可以用POINT也可以用BLOCK方式构成。相对而言，BLOCK方式由于既可以处理点数据，也可以处理网格（单元）数据，因此，灵活性更好对弹塑性问题，往往通过单元应力表述塑性状态，此时一般用BLOCK方式。1、文件头定义下面

4、分别说明模型文件的构成，先说fileheader。表头区一般包含4行数据，第一行是文件名称，第二行是变量描述区域，第三行为模型总控数据，即单元数、节点数、数据格式描述等（BLOCKorPOINT）等，第4行是网格（单元）类型定义。针对POINT和BLOCK两种方式，典型的文件头格式如下：晒忑blE二“存：无，f“PRESSURET变量名称Bt=TFi日nulE网格类臺（a）point格式文件头izit.E=SBIiplEEEShI*定义文杵名輕li时鮎町巧=%,y,碍“，作巧许巧门定义变量名称n=10認=2田:UABLDCATi（）N=fZWCElXcFNTERED）乜吵丄尊予?（!NFTYP

5、F=FFRMukH毘型前丑玉式J辛定义模臺总体信息（b）block格式文件头图1文件头内容以及格式图1中，文件名称、变量名称既可以用引号也可以去掉引号，当不采用引号时，必须保证文件名称或者变量名称不能和Tecplot内部调用函数名称发生冲突，但引号有可能导致Tecplot无法识别，变量名称出现乱码；第二行变量的具体内容位于表头下第1个ZONE,因此，Z0NE1包含的的变量名称都必须在这一行定义，每一个变量名称辖属一个iXl的数据行列式；第三行“zone”为固定函数字符，“n”表示模型的节点数（node）,“e”表示网格或者单元（element）总数，“VARL0CATI0N=（4=CELLCE

6、NTERED）”是固定格式，表示需要放置单元变量的行列式位置，如果仅有节点变量数据，没有单元变量的数据，则可删除本字符串；“DATAPACKING=BLOCK”或者“f=fepoint”表示数据格式；第4行中，“ZONETYPE=FEBrick”表示网格类型为六面体网格，“et=Triangle”表示3角形网格。基于上述说明，下面给出常用的一些表达方式：1、1、TITLE=文件标题2、VARIABLES=变量列表3、ZONEN=np,E=ne,DATAPACKING=dat-pack,VARLOCATION=(setofvars=var-loc)ZONETYPE=zn-type!！对文件的说明

7、，随意！本文件中共有几个变量，全部列出!np为节点数，ne为单元数!dat-pack取BLOCK或POINT!var-loc=CELLCENTERED或NODAL!当用NODAL时，不用说明zn-type=FELINESEG,FETRIANGLE,!FEBRICK,FEQUADRILATERAL,是指单元类型需要特别说明的是，当有限元模型为混合网格，如三角形、四边形混合网格，四面体、金字塔、六面体混合网格，表头的网格（单元）类型ZONETYPE可以分别全部考虑为四边形FEQUADRILATERAL或者六面体网格FEBRICK，对应的第二个ZONE的单元连接关系需要做相应的处理，下文会详细叙述。

8、2、Z0NE1定义完成文件头定义之后，接下来就要定义第一个ZONE，第一个ZONE包含全部的模型变量信息，总体的顺序应该是X、Y、Z几何坐标响应变量。当采用POINT格式时，第一个ZONE区每一行数据分别顺序排列X、Y、Z几何坐标和表头中所列VARIABLES，如果有多个变量，则每一行顺序往后推延，如图2所示。当tecplot读取数据的时候，依次读取每一行的X、Y、Z数据和这个点对应的若干变量值。Title=hipuallUariables=x”，旬”，叫”,PRESSUREZonen=161073,e=6484,F=FepointXYZ坐标PRESSyKE/T-10000.872430-95

9、Q2.714790-1002.5-0.086870-952.52.088070-1005-2.21464V-955)L-1.9788J图2point格式数据构成当采用BLOCK方式定义数据格式时，则前3行分别对应模型全部节点的X、Y、Z坐标值,换言之第一行需要依次列出1i个节点的XX坐标行列式（1Xi），第二行列出11ii个节点的YY坐标行列式（1Xi）,第3行则依次列出1i个节点的YY坐标1i1i行列式（lXi）。脚标i值应该和文件头中的“n”值对应。当定义完三个坐标行列式后，需要定义变量行列式V,当采用节点变量时，则V脚标数“j”和上述坐标行列式的脚标数“i”jj相等，换言之，有多少个节点

10、，对应多少个节点变量；当采用单元变量时，则变量V脚标J数“j”和文件头中的“e”相等,即有多少单元，便对应多少个单元变量。如此循环则完成7nNFTVPF=FFniltinRTIATFRAI8个点的Y7nNFTVPF=FFniltinRTIATFRAI8个点的Y坐标行列式zonel变量区的定义。简单的范例文件如下所示，TITLE=Example:2DFinite-ElementDataUARIABLES=X,Y,SI文件头ZONEN=8,E=3,DATAPACKING=BLOCK8个点的X坐标行列式1.01.0TTo3Tb-图3block格式数据构成3、Z0NE2定义Z0NE2主要是定义单元构成

11、，一般原则如下：四边形：文件头中ZONETYPE为FEQUADRILATERAL,4个角点依次沿顺时针或者逆时针旋转排列，单元构成由4个点号构成，每一行完成一个单元的点号排序，“e”个单元则“e”行。三角形：文件头中ZONETYPE为FETRIANGLE,按顺时针或者逆时针，依次由3个点号组成，每一行完成一个单元的点号排序，“e”个单元则“e”行。混合面网格：文件头中ZONETYPE为FEQUADRILATERAL，（单一三角形网格或者四边形、三角形混合网格模型都可以采用这种类型定义），则最后一个点号重复即可（重复之后仍然是3个编号，但4个数据），每一行完成一个单元的点号排序，“e”个单元则“

12、e”行。六面体：文件头中ZONETYPE为FEBRICK，由任意两个相对面上的8个点号，依次按照顺时针或者逆时针旋转两次（每一个面上的4个点号旋转一次），形成六面体网格，每一行完成一个单元的点号排序，“e”个单元则“e”行。四面体：ZONETYPE为Fetetrahedron,直接由4个点构成单元组成，节点排列顺序为底面3角形的3个点号+顶点点号，每一行完成一个单元的点号排序，“e”个单元则“e”行。金字塔：文件头中ZONETYPE为FEBRICK，先由底面四边形完成一次顺时针或者逆时针排序，之后，顶点号重复4次，每一行完成一个单元的点号排序，“e”个单元则“e”行。混合体网格：文件头中ZON

13、ETYPE为FEBRICK，先由底面三角形形成一次顺时针或者逆时针排序，该面上最后一个节点重复一次，完成之后，顶点号重复4次，每一行完成一个单元的点号排序，“e”个单元则“e”行。4、特别说明无论bolck格式还是Point格式，zonel区的节点坐标行列式的行数或者列数对应着节点的编号，tecplot不要求单独给出节点编号，因此，默认状态下，1n行依次是节点1、2、3、n。Zone2区域的单元行数表示单元编号，因此，默认状态下，1e行依次是1、2、3、e。Zonel区域的变量数据需要和对应的节点或者单元数量统一，且对号入座，其默认的排序关系和节点或者单元排序关系相同。5、范例TITLE=Example:2DFinite-ElementDataUARIABLES=X,Y,S1ZONEN=8,E=3,DATAPACKING=BLOCKUARL0CflTI0N=(3=CELLCENTERED)ZONETVPE=FEQUADRILATERAL0.0Q.Q0.0Q.Q1.01.01.01.0 x坐标软据0.01.02.03.00.01.02.03.0y坐杯致据10.0-5.0变量1可臥排咸一行，也可咲排成一列1.0156226734边形单元俎咸，孑行表示卅单元3784(a)BLOCK数据样本;