第四章 梁单元网格划分.doc

第四章 梁单元网格划分本章说明在必要的时候如何对设计的零件添加梁网格，并且编辑梁网格。用户可以对在结构设计工作台中设计的梁添加梁单元网格，并将其划分为1维的梁单元。注意！无法对草图工作台设计的几何图形添加梁网格。对属于混合实体的1维实体，无法划分网格。打开文件sample47.CATAnalysis，在进行下面的操作之前，注意要先对零件指定材料。（1） 点击【Meshing Methods】（网格划分方法）工具栏内的【Beam Mesher】（梁单元划分）按钮，如图41所示。（2） 在图形区选定要划分网格的对应的几何形状，如图42所示，选择几何图形后，弹出【Beam Meshing】（梁单元划分）对话框，如图43所示。 图41【Beam Mesher】（梁单元划分）按钮 图42 在图形区选定的几何形状图43 【Beam Meshing】（梁单元划分）对话框下面说明对话框内各选项的含义。l Element type（单元类型）：允许用户选择1D单元的类型：n (linear)：1D单元，没有中间节点。n (parabolic): 1D单元，有中间节点。l 【Element size】（单元尺寸）：允许用户设置全局网格尺寸。网格尺寸的数值必须为正。l 【Sag control】（垂度控制）：允许用户设置单元的最小尺寸和垂度。如果选中该选项，对应的值（最小尺寸和垂度）数值栏将激活显示。读者应该记住，垂度是网格单元与几何形状之间的偏差距离，因此在曲线形状的几何体中，网格优化是可供选择的选项。l 【Automatic mesh capture】（自动网格捕捉）：允许用户定义指定的公差值捕捉外部网格（外部网格必须是2D网格）。l 【Mesh capture】（网格捕捉）按钮，只有在用户激活【Automatic mesh capture】（自动网格捕捉）选项后，该按钮才处于激活状态。l 【Tolerance】（公差）：允许用户定义一个公差值。l 【Angle betweencurves】（曲线间的角度）：允许用户定义网格划分时考虑的点。l 【Edit mesh】按钮：允许用户手动编辑网格，以便提高网格的质量。点击该按钮后，会弹出【Edit Mesh】（编辑网格）对话框，相关内容请参阅【Edit Mesh】（编辑网格）对话框的介绍。注意！本按钮在选中几何图形后立刻处于激活状态。l 【Add/remove isolated points】（添加/移除孤立点）按钮：允许用户选择点，并把这些选择的点投影到几何图形上。点击该按钮后，会弹出【External Points】外部点对话框，如图4-4所示。注意！本按钮在选中几何图形后立刻处于激活状态。l 【Add Mesh Distribution】按钮：允许用户指定局部节点分布。但点击该按钮时，弹出【Edit Elements Distribution】（编辑单元分布）对话框。用户可以选择几种分布类型：uniform（均匀）, arithmetic（算术）, geometric（几何）, user-defined law（用户定义规律）。（3） 在【Element size】（单元尺寸）数值栏内输入单元尺寸值，在本例题中输入20mm。（4） 点击对话框内的【应用】按钮，启动网格划分计算。在图形区显示划分后的网格，如图45所示。此时【Beam Meshing】（梁单元划分）对话框显示如图46所示。 图4-4 【External Points】外部点对话框 图45 显示划分后的网格（5） 分别点击【Linear】（线性）按钮和【Parabolic】（二次）按钮，点击【应用】按钮，显示划分的网格如图47和48所示。 图46 更新显示的【Beam Meshing】（梁单元划分）对话框 图47 线性网格（6） 点击对话框内的【确定】按钮，关闭对话框，同时在模型树中出现【1D Mesh.1】元素，如图49所示。 图48 二次网格 图49 模型树中出现【1D Mesh.1】元素（7） 现在对单元可视化进行缩放操作。点击【Mesh Visualization Tools】（网格可视化工具）工具栏内的【Shrink Elements】（收缩单元）按钮，如图410所示。弹出【Shrink Elements】（收缩单元）对话框，如图411所示。将【1D elements shrink】（1D单元收缩）的数值调整为0.90，单元网格更新显示，如图4-12所示。 图410【Shrink Elements】（收缩单元）按钮 图411 【Shrink Elements】（收缩单元）对话框图4-12更新显示的单元网格（8） 在左边的模型树中双击【1D Mesh.1】元素，弹出【Beam Meshing】（梁单元划分）对话框，点击对话框内的【应用】按钮。（9） 激活【Sag control】（垂度控制）选项，修改【Min size】（最小尺寸）和【Sag】（垂度）数值栏内的值，网格根据修改的数值更新显示划分的网格，如图4-13所示。（a） （b） （c） （d）（e） （f）图4-13修改的数值和对应的网格（10） 点击【Edit mesh】（编辑网格）按钮，弹出【Edit mesh】（编辑网格）对话框，如图414所示。图414【Edit mesh】（编辑网格）对话框下面说明【Edit mesh】（编辑网格）对话框内各选项的含义：l 【Smooth】（平滑）：对与修改的网格相邻的其它网格进行平滑处理。l 【Node】（节点）：n 【Move node】（移动节点）：移动属于几何图形上的节点。n 【Freeze node】（冻结节点）：冻结一个节点，无论对相邻的单元采用何种变化，该节点均保持不变。n 【Unfreeze node】（解冻节点）：取消对某个节点冻结操作。l 【Edge】（棱边）：n 【Split edge】（切割棱边）：生成一个节点，并且把一个棱边切割为两个棱边。n 【Condense edge】（精简棱边）：通过精简节点和与节点相对的所选棱边上的点，压缩棱边。（11） 在【Edit mesh】（编辑网格）对话框，选择【Node】（节点）下拉列表框内的【Move node】（移动节点）选项。（12） 在图形区选择一个节点，然后移动到其它位置，调整后的结果如图4-15所示。（a）选择节点 （b）移动节点（c）不选中【Smooth】（平滑） （d）选中【Smooth】（平滑）图4-15 移动节点显示结果（13） 在【Edit mesh】（编辑网格）对话框，选择【Edge】（棱边）下拉列表框内的【Split edge】（分割棱边）选项。为了细化网格，需要选中对话框内的【Smooth】（平滑）选项，此时临近的棱边会一起更新。（14） 选中需要分割的棱边，如图416所示。棱边分割后的结果如图4-17所示。图416 选中需要分割的棱边（a）不选中【Smooth】（平滑） （b）选中【Smooth】（平滑）图4-17 棱边分割后的结果（15） 点击【Edit mesh】（编辑网格）对话框内的【确定】按钮，关闭对话框。（16） 点击【Add Mesh Distribution】（添加网格分布）按钮，弹出【Edit Elements Distribution】（编辑单元分布）对话框。（17） 在图形区选择需要重新分布节点的棱边，如图418所示。（18） 设置【Edit Elements Distribution】（编辑单元分布）对话框内的参数。在本例题中，设置的参数如图419所示。调整节点分布后的网格如图420所示。 图418选择需要重新分布节点的棱边图419 【Edit Elements Distribution】（编辑单元分布）对话框内设置的参数图420 调整节点分布后的网格（19） 点击【Edit Elements Distribution】（编辑单元分布）对话框内的【确定】按钮