网格质量检查及复杂几何中面抽取

一.1网格连续性检查,网格不连续引起的模型不连续，在计算中将导致与实际情况完全不同的计算结果和变形形式。2D单元可通过检查自由边进行检查3D单元可通过检查自由面进行检查,对于复杂的壳单元的自由边检查，需要仔细的观察adge单元。如下零件，不但需要看正面背面也需要仔细观看。,正面：,反面：,以下自由边的考察要结合实际情况：,尽管该处扇叶周边距离很近，但未与周边连接，因此存在自由边,对零件的自由边检查进行以下几点总结：1.自由边的产生可能是抽取出的中面存在较小的残缺（零件几何非边缘存在自由边）自由节点未合并等。2.对复杂几何的自由边进行检查时，自由边线条很多、很乱需要一处一处仔细观看。3.自由边检查可通过模态分析或相关分析相结合进行检查。,adge单元是不是很多很乱的样子？,4.自由边单元为方便检查模型是运用，检查完毕将其删除。自由边单元形式为plot，可通过选择单元形式进行删除。5.自由边的检查不能检查出重复单元的存在。,合并节点、未合并节点的重复单元均不能通过自由边检查项检查出来,对于3d网格的连续性可通过自由边检查和自由面得检查实现。如下图：,Face检查,存在自由面单元，该处不连续,讨论：在进行四面体网格划分时先在零件外表面划满三角形，对封闭的三角形进行自由边检查时提示如下：即封闭的壳单元围成的几何图形是检查不到自由边的。那么3d网格的连续性检格查是不是可以通过提取自由面再对自由面单元进行自由边检查是否可检查3d网的连续性？,二.1单元法向的检查与调整,在某些有限元分析中，要求单元法向必须一致。HyperMesh中通过Normals面板可以显示几何面或单元的法线。HyperMesh中默认的单元法向是由组成单元的节点按顺序以“右手法则”确定的：,单元法向的检查就是将同一组单元法向统一,命令板块如下：,讨论：下图零件的法向如何调整？,如果法向统一不了。那单元上的应力如何分布、对相应的分析有何影响？,3.重复单元的检查,Hyapermesh中通过checkElems面板，检查1D、2D以及3D单元是否存在重复单元。在checkElems面板中可以看到Duplicates检查项，即重复单元检查项.完全一致的重复单元被高亮显示，信息栏将显示重复单元的数目。,操作面板如下：,重复单元需要删除。,注意，在单元节点未结合的情况下是检查不出重复单元的。,4.利用CheckElems面板检查1D、2D、3D单元的质量,（一）1D单元质量检查：Free1-ds检查一维单元是否含有自由端（1D单元端节点是否连接上)RigidLoop检查一组一维刚性单元是否形成环（对RBE3单元无效）Dependency检查焊接和刚性单元是否含有双重依赖（检查主从关系）,操作如下:,一些常见的正确连接：,主,从,从,从,主,从,从,从,主,主,RBE2,RBE2,RBE2,RBE2,RBE2,RBE2,一些常见的错误连接：,主,主,从,RBE2,RBE2,RBE2,RBE2,RBE2,RBE2,RBE2,RBE2,主,主,主,主,主,主,从,从,从,从,从,从,dependency,rigidloops,通过检查该处被高亮显示。但该处端点的自由符合实际情况。,CBAR,CBAR,CBAR,（二）2D单元质量检查2D单元质量检查通常在以下两个面板进行：,CheckElems面板：,Qudalityindex面板：,该命令在可在hypermesh中任何模板下使用。,注意：该命令在只在hypermesh中hypermesh模板下使用。如果先在NASTRAN模板用该命令进行质量调整再返回hypermesh模板时仍会有质量不合格。,Warpage翘曲度。用于检查四边形单元的翘曲，即单元偏离平面的量。由于三点成一面，当四边形另外一点与其他三点不在同一平面上时，形成翘曲。翘曲度的定义为：依次沿着对角线将四边形分成两个三角形，这两个三角形所在的平面构成夹角的最大值即为翘曲度。,a1,a2,Warpage=maxa1,a2,Aspect长宽比（纵横比）。检查单元最长边与最短边之比。,MinAngle、MaxAngle用于检查单元的最小角、最大角。,Length用于检查单元的长度（检查小于某一尺寸的单元）。,ChordDev弦差。对于附着于表面上的单元，弦差为单元各边中点与该点在对应面上的投影点的距离值。如果单元不在面上，Hypermesh推导最有可能生成已有网格的表面形状，然后用这个表面进行投影。,a1,a2,a3,Skew=90-Min（a1，a2，a3),Skew=90-Min（a1，a2),a1,a2,Skew扭曲角。用于检查单元的扭曲度。如下图所示。三角形单元定义为：单元任意一边中点与对应定点的连线与另两边中点连线的最小夹角的余角，即Skew=90-Min（a1，a2，a3)。四边形中扭曲角定义为对应边中点连线夹角中最小角的余角，即Skew=90-Min（a1，a2)。,Jacobin雅克比。壳单元内，积分点最小Jacobin与最大Jacobin的比值。由于三角形单元面内只有一个积分点，其Jacobin总为1。因此该值用于检查四边形单元，衡量单元背离理想状态的的程度。值的范围从0到1，1表示理想形状，通常该值大于0.7认为是可以接受的。Jacobin值小于0表示一个凹面单元，计算不收敛，这在分析中是不允许的。,（三）3D单元质量检查3D单元质量检查包含了与2D定义相同的检查项，3D单元的每一个面均以相同的方式进行检查，任何一个面在检查中不合格，该3D单元不合格。3D单元中还新增了一些检查项，VolSkew、TetCollapse和TeraAR。,VolSkew用于检查四面体单元的体积扭曲。对于任意单元，Hypermesh假设定义了一个过4个顶点的球体，如下图所示；再依照球的半径，算出一个理想的正四面体的体积，该体积为。,理想正四面体,实际正四面体,VolSkew=（理想体积-实际体积）/理想体积,TetraAR用于检查四面体单元。定义最长边尺寸与最短高度的比值。,TestCollapse用于四面体单元形状的检查。Hypermesh计算TetCollapse值是用每个节点到对应面的距离除以对应面面积的平方根，取其中的最小值除以1.24.四面体坍塌时，该值为0，具有较佳的四面体形状时，该值为1。,TestCollapse,3D单元质量检查实例,TetraAR5值越大，越扁平,TestCollapse0.8（理想值0）值越大，偏离理想体积越大,或许大家想知道的是：像图中这些破烂中面是如何进行修补恢复几何数据的。但是像图中这样烂的数据建模过程中一般都不进行修补的，它们的建模一般都采用局部网格划分进行的。如在没有中面、或中面很烂的地方，就先在实体表面划网格，再偏移到中面。最后将所有网格节点连接起