华塑cae网格修复解说.doc

模型导入与网格修复内容提要 一、什么是网格 二、网格规则 三、模型导入 四、常见的网格错误类型 五、网格修复的重要性 六、分析程序对网格的基本要求 七、网格修复流程 八、网格优化 九、常见错误的修复1、 什么是网格 网格，即有限元网格，是用简单的图形（例如三角形、四面体） 来描述实体的几何形状而形成的网状连接体，这些简单的图形只 在顶点（在网格中叫节点）处连接，它是有限元分析的基础。在 注塑模领域，网格的发展经历了三个阶段：中心层网格、表面网 格和实体网格。 中心层网格：中心层是假想的位于模具型腔和型芯中间的层面， 而中心层网格即是在中心层曲面上划分网格 。表面网格：表面网格是将三维实体的表面划分成简单的单元。 常见的有三角网格、四边形网格。在HsCAE系统中使用的是表 面三角网格。 实体网格：实体网格是将零件实体本身剖切成为简单的单元， 这些单元都是三维的。常见的实体网格有四面体网格、立方体 网格、三棱柱网格等。实体网格的数量巨大，目前的算法只能 用于形状简单的制品，不能大面积推广应用。华塑CAE导入的网格多为STL网格，它是一种通用 的接口文件，其包括的信息有三角形三个节点的坐标和三角形 的法矢。STL网格不能直接用于有限元分析。HsCAE系统网格 2DM网格：华塑CAE系统用于有限元分析的网格是2DM网格。它 不仅无冗余的包括了STL的所有信息，此外，为了便于分析处 理，它还包括配对节点和单元厚度信息。因为2DM是表面网格， 所以在厚度方向对应面上建立一个关联关系来约束塑料的流动。 配对节点即定义为：表面上任意一节点在对应厚度方向(反面)上找 到的一个距离最小的节点。单元厚度则模拟制品在该处的厚度， 为便于分析计算，在个别地方有所调整。 c和d无 配对节点2、 网格模型的一些规则 （1）共顶点规则。每一个三角形必须与相邻的小三 角形共用两个顶点，也就是说，顶点不能落在任何一个三角形的边上或三角形内部。（2）充满规则。在三维模型的所有表面上，必须布满小三角形面片，不得有任何遗漏，即不能有孔洞。 （3）长高比。单个三角形的质量标准，一般讲来， 三角形面片越接近正三角形，其形态就越好，网格质 量也越优。正三角形的长高比为1.16，在导出STL模型时最好 能去掉小圆角、小倒 角、微小的孔和筋 需确保导出的零件在 CAD中是一个整体， 且在曲面接合处需缝合好把CAD 模型转成网格 选择零件尺寸.3、 常见的网格错误类型 （1）缝隙，即三角形面片的丢失，有时也表现为大的孔洞。对 于大曲率的曲面相交部分，三角化时就会产生这种错误，在显示的网格上，会有错误的裂缝或孔洞(其中无三角 形)，违反了充满规则。此时，应在这些裂缝或孔沿处增补若干小 三角形面片，从而消除这种错误。（2）畸变，即三角形的所有边几乎共线。这种缺陷 通常发生在从三维实体到网格文件的转换算法上。由 于采用在其相交线处向不同实体产生三角形面片，就会导致相交线处的三角形面片的畸变。畸变单元的长高比很大。（3）三角形面片的重叠。面片的重叠主要是由于在三角化面片时数值的圆整误差所产生的。由于三角形 的顶点在3空间中是以浮点数表示的，而不是整 数。如果圆整误差范围较大，就会导致面片的重叠。（4）顶点错误。按照共顶点规则，在任一边上，仅存在两个三角形共边。若存在两个以上的三角形共此边，就产生了顶点。（5）内插，即一个三角形单元穿过了厚度方向上的 两个大面，它跟重叠是目前最难修复的错误。（6）孤立节点和孤立单元。孤立节点是不存在任何相邻单元的节点。孤立单元是不存在任何相邻单元的单元。孤立元素的存在使网格序号紊乱，并可能对后续操作产生不可预期的后果。（7）2DM网格的质量问题： a、单元厚度不合理，单元厚度偏离制品的实际厚度值较大； b、配对节点不合理，配对节点偏离厚度方向上对应 处较远； 4、 网格修复的重要性在导出网格时，对于形状比较复杂的零件， 经常会产生许多错误，如果这些错误不加以 修复的话，将严重影响随后的数据处理和分 析计算的精度，严重时会导致无法分析。 所以需要对网格进行修复！5、 分析程序对网格的基本要求 所有的网格单元必须有厚度； 不存在孤立节点和孤立良好网格条件 网格没有错误； 网格所有单元的长高比在20以内； 节点配对率在80%以上； 单元厚度信息正确； 零件边界信息正确。6、 网格的导入与导出 在实际使用华塑CAE分析一个有网格错误的零 件时，步骤如下： 1、将STL导入网格管理器中，若有错误就自动修 复，并保存； 2、在HSCAE中新建一方案，将自动修复后的STL 导入，系统会自动生成2DM网格文件； 3、将上一步的2DM文件导入网格管理器中，检查 该2DM网格是否存在质量问题，若有，修复并保 存； 4、在HSCAE原方案中重新导入修复后的2DM网 格。七、网格的导入与导出 HSCAE前处理和后续的分析都是在2DM网格基础上进行的； STL、2DM两者都可以导入到华塑CAE和 网格管理器中； 2DM导入到网格管理器中后，可以另存为STL导出； 因为在HSCAE中，系统会将导入的STL转化为2DM网格用于后续的设计和分析，所以在网格管理器中优化STL网格没有意义 八、网格修复的流程查看错误数量、类型以及分布 自动修复 手工修复 修复是否成功网格修复的流程 1、查看错误数量、类型以及分布：在“模型显示”下选中“错误 面片”和“错误节点”选项，网格中有错误的地方就会高亮显示 （默认的设置下是红色显示）。找到错误的位置之后，根据上述的网格的规则和错误类型来查看错误的具体类型，同时查看 “运行信息提示框”中的输出信息，对错误进行充分的了解。对 于2DM网格，可以利用“2DM信息提示”中的功能对网格各个方 面进行了解，只有充分了解了错误，才能有针对地有效地修复错误； 2、自动修复：自动修复功能是华塑网格管理器最突出的功能，在 “自动修复”页面中设置自动修复的合适的参数，点击“开始修复”即 可。一般情况之下，都使用默认的参数，只有在有特殊要求时才 修改这些控制参数； 3、手工修复：目前的网格修复技术，无论是国内还是国外都还没 有完美无缺的解决方案。所以单纯靠计算机自动修复所有的制品 错误是不现实的。对于含有复杂错误或者有特殊的要求的网格， 往往需要自动修复与手工修复多次交替操作完成整个修复过程。 一般遵循“自动手工自动手工”的操作顺序完成整个修复 过程。手工修复的具体功能包括：删除节点、边界、面片，合 并、移动节点，手工生成面片，手工生成节点等。此外，对于2D M网格，还可以修改单元厚度和配对节点。九、网格优化 网格优化的目的：提高网格质量，从而提高 分析计算的精度，还可从某种程度上提高分 析计算的速度（例如：冷却分析中的网格错 误检查；网格密度对翘曲分析的影响）。 网格优化的方面：优化网格的长高比；提高 节点正确的配对率；修正单元厚度；修正边界信息长高比优化 配对信息优化（1）节点配对为“一对一”配对，即节点A配对节点B， 则节点B一定配对节点A； （2）筋板节点尽可能地配对筋板节点； （3）边界面上节点无配对节点；边界信息优化在表面模型中，塑料在制品表面流动，而不在制品厚 度方向上流动，正确的边界信息可以缩短分析计算的 时间并提高分析结果的精确度。十、常见错误的修复在手工修复中，修 复孔洞这个功能是 使用频繁的。其方 法为：点击按 钮 ，在制品上选 择三点，系统会依 据这三点生成一个 单元。沿着孔洞的 边界选择节点生成 单元，填补孔洞 修复孔洞 手工修复的一般规律： 先将存在错误的的局部删除， 再手工修补好，常见错误的修复修复重叠 1 2 将制品隐藏，只剩有可 能存在重叠错误的局部，常见错误的修复修复重叠将重叠错误处局部放 大后将其单元选中， 然后扩展其周围单 元：点击按钮 ，在 探出的对话框中，设 定“已选中面片为中 心”扩展，扩展选中面片。 再将扩展后的结果放 入到一个新的图层中，修复重叠在制品放大很多倍 时，可在预查看处设 置旋转中心，以免旋 转制品时将其旋转得 不见踪影 将重叠错误处再局部 放大，可看到放大处 的网格局部有斑点(图 中红圈标示处)，依据 经验，这就是网格重 叠处常见错误的修复修复重叠将斑点所处的单元删 除，就可以看到该处 的确网格有重叠，再 继续删除重叠的单 元。 删除完重叠单元后将 孔洞填补好。 至此，该处重叠修复 好！ 其他重叠处可按照同 样的方法修复常见错误的修复删除畸变单元 畸变单元的长高比很 大，直接选择时很不 易选中，如图中蓝色 框中的单元。常见错误的修复删除畸变单元方法一： 点击按钮 ，进行区 域框选，框选的控制 参数，选择畸变单元所 在的局部区