CATIA有限元高级划分网格教程

.CATIA 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】→【AdvancedMeshingTools】(高级网格划分工具），就进入【AdvancedMeshingTools】（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【 NewAnalysisCase】（新分析算题）对话框，如图 1－2所示。图1－1【开始】→【分析与模拟】 →【AdvancedMeshingTools】(高级网格划分工具）（3）在【NewAnalysisCase】（新分析算题）对话框内选择【StaticAnalysis】（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Keepasdefaultstartinganalysiscase】（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【MeshingMethod】(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 。图1－2【NewAnalysisCase】（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【GlobalParameters】（全局参数）对话框，如图1-4所示。'..图1-4【GlobalParameters】（全局参数）对话框3）在【GlobalParameters】（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【Setfrontal 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：在【Meshsize】（网格尺寸）数字栏内输入5mm；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【Constraintsag】（约束垂度）数字栏内输入；1mmii.在【Minholessize】（最小孔大小）数字栏内输入；10mm选择【Mergeduringsimplification】（简化过程中合并）选项；在【Minsize】（最小尺寸）数字栏内输入2mm。4）点击【GlobalParameters】（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【 AdvancedSurfaceMesh】（高级曲面网格），如图1－5所示。图1－5模型树中的新元素【AdvancedSurfaceMesh】（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：LocalSpecifications】（局部网格设置）；Execution】（执行）；EditionTools】（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【GlobalParameters】（全局尺寸）工具栏内的【GlobalParameters】（全局尺寸）按钮，就可以弹出【GlobalParameters】（全局参数）对话框。1.3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【AdvancedSurfaceMeshing】（高级网格划分）工作台。1）点击【LocalSpecifications】（局部规定）工具栏内的【Add/RemoveConstraints】（添加/移除控制）按钮 ，如图 1－6所示。弹出'..【Add/RemoveConstraints】（添加/移除控制）对话框和【TrapType】（选择方法）对话框，如图1－7和图1－8所示。图1－6【LocalSpecifications】（局部规定）工具栏内的【 Add/RemoveConstraints】（添加/移除控制）按钮图1－7【Add/RemoveConstraints】（添加/移除控制）对话框图1－8【TrapType】（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/RemoveConstraints】（添加/移除控制）对话框更新显示内容，如图1－10所示。图1－9选择的棱边 图1－10更新显示的【Add/RemoveConstraints】（添加/移除控制）对话框3）点击【Add/RemoveConstraints】（添加/移除控制）对话框内的【确定】按钮。4）点击【LocalSpecifications】（局部规定）工具栏内的【ImposedElements】（强制单元）'..按钮，弹出【ImposedElements】（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【EditElementsDistribution】（编辑单元分布）对话框，如图1－12所示。图1－11【ImposedElements】（强制单元）对话框 图1－12【EditElementsDistribution】（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【Numberofelements】（单元数量）数字栏内输入 10。点击【EditElementsDistribution】（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【 ImposedElements】（强制单元）对话框内，如图 1－13所示。7）点击【ImposedElements】（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。'..图1－13节点分布的描述出现在【ImposedElements】（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【 MeshThePart】（划分零件网格）按钮，程序自动对零件进行网格划分，并且在【MeshThePart】（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【MeshThePart】（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【MeshThePart】（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【MeshAnalysisTools】（网格分析工具）工具栏内的【 QualityAnalysis】（质量分析）按钮 ，弹出【QualityAnalysis】（质量分析）对话框，如图 1－17所示。图1－17【QualityAnalysis】（质量分析）对话框QualityAnalysis】（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【QualityAnalysis】（质量分析）对话框内的【 ShowQualityReport】（显示分析'..报告）按钮 ，弹出【QualityReport】（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【QualityReport】（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【QualityReport】（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。（5） 点击【QualityAnalysis】（质量分析）对话框内的【 AnalyzeAnElement】（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。图1－20选择网格的一个单元 图1－21【AnalyzeSingle 】（分析单个单元）对话框弹出【AnalyzeSingle】（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），WarpFactor（翘曲系数），WarpAngle（翘曲角度），SkewAngle（歪斜角度）,Min.Length（最小长度），Max.Length（最大长度），LengthRatio（长度比）和NormalizedValue（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【AnalyzeSingle】（分析单个单元）对话框内的【确定】按钮，关闭该对话框。8）点击【QualityAnalysis】（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【EditMesh】（编辑网格）对话框，如图1-23所示。图1－22【EditionTools】（编辑工具）工具栏内的【 EditMesh】（编辑网格）按钮图1-23【EditMesh】（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【EditMesh】（编辑网格）对话框内的【Smootharoundmodifications】（在修改点周围平滑）选项，如图1－25所示。图1－24图形区选择一个节点图1－25选择【Smootharoundmodifications】（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【EditMesh】（编辑网格）对话框内的【 Smootharoundmodifications】（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【EditMesh】（编辑网格）对话框内的【Smootharoundmodifications】（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。1.7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【EditionTools】（编辑工具）工具栏内的【 RemeshDomain】（重新划分网格）'..按钮，弹出【RemeshDomain】（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【Reme