CATIA有限元高级划分网格教程

1、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】【Advanced Meshing Tools】(高级网格划分工具），就进入【Advanced Meshing Tools】（高级网格划分工具）工作台，如图11所示。进入工作台后，生成一个新的分析文件，并且显示一个【New Analysis Case】（新分析算题）对话框，如图12所示。图11【开始】【分析与模拟】【Advanced Meshing Tools】(高级网格划分工具）（3） 在【New Analysis

2、Case】（新分析算题）对话框内选择【Static Analysis】（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【Keep as default starting analysis case】（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13所示。需要在【Meshing Method】(网格

3、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12【New Analysis Case】（新分析算题）对话框 图13【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【Global Parameters】（全局参数）对话框，如图1-4所示。图1-4 【Global Parameters】（全局参数）对话框（3） 在【Global Parameters】（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：l 选择【Set frontal quadrangle method】（设置前四边形网格方法）按钮，作为网格的类

4、型。l 点击【Mesh】（网格）选项卡，定义下面的全局参数：i. 在【Mesh size】（网格尺寸）数字栏内输入5mm；ii. 在【Offset】（偏移量）数字栏内输入0mm。l 点击【Geometry】（几何）选项卡，定义下面的全局参数：i. 在【Constraint sag】（约束垂度）数字栏内输入1mm；ii. 在【Min holes size】（最小孔大小）数字栏内输入10mm；iii. 选择【Merge during simplification】（简化过程中合并）选项；iv. 在【Min size】（最小尺寸）数字栏内输入2mm。（4） 点击【Global Parameters】

5、（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【Advanced Surface Mesh】（高级曲面网格），如图15所示。图15模型树中的新元素【Advanced Surface Mesh】（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：l 【Local Specifications】（局部网格设置）；l 【Execution】（执行）；l 【Edition Tools】（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【Global Parameters】（全局尺寸）工具栏内的【Global Parameters】（全局尺寸）按钮，就

6、可以弹出【Global Parameters】（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【Advanced Surface Meshing】（高级网格划分）工作台。（1） 点击【Local Specifications】（局部规定）工具栏内的【Add/Remove Constraints】（添加/移除控制）按钮，如图16所示。弹出【Add/Remove Constraints】（添加/移除控制）对话框和【Trap Type】（选择方法）

7、对话框，如图17和图18所示。图16【Local Specifications】（局部规定）工具栏内的【Add/Remove Constraints】（添加/移除控制）按钮 图17 【Add/Remove Constraints】（添加/移除控制）对话框 图18【Trap Type】（选择方法）对话框（2） 点击选择要约束的棱边，如图19所示。点击选择后，棱边颜色显示为黄色，【Add/Remove Constraints】（添加/移除控制）对话框更新显示内容，如图110所示。 图19选择的棱边 图110 更新显示的【Add/Remove Constraints】（添加/移除控制）对话框（3）

8、点击【Add/Remove Constraints】（添加/移除控制）对话框内的【确定】按钮。（4） 点击【Local Specifications】（局部规定）工具栏内的【Imposed Elements】（强制单元）按钮，弹出【Imposed Elements】（强制单元）对话框，如图111所示。（5） 选择上面控制布置设置的棱边，弹出【Edit Elements Distribution】（编辑单元分布）对话框，如图112所示。 图111【Imposed Elements】（强制单元）对话框 图112 【Edit Elements Distribution】（编辑单元分布）对话框（6）

9、设置单元分布新的参数，在本例题中设置的参数如下：l 在下拉列表框内选择【Uniform】均匀分布类型；l 在【Number of elements】（单元数量）数字栏内输入10。点击【Edit Elements Distribution】（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【Imposed Elements】（强制单元）对话框内，如图113所示。（7） 点击【Imposed Elements】（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114所示。 图113 节点分布的描述出现在【Im

10、posed Elements】（强制单元）对话框图114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【Mesh The Part】（划分零件网格）按钮， 程序自动对零件进行网格划分，并且在【Mesh The Part】（划分零件网格）对话框内显示一个基本的总结，如图115所示。同时零件被自动划分网格，如图116所示。 图115在【Mesh The Part】（划分零件网格）对话框内显示的总结图116 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

11、单元质量。（2） 点击【Mesh The Part】（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【Mesh Analysis Tools】（网格分析工具）工具栏内的【Quality Analysis】（质量分析）按钮，弹出【Quality Analysis】（质量分析）对话框，如图117所示。图117 【Quality Analysis】（质量分析）对话框【Quality Analysis】（质量分析）对话框是一个

12、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【Quality Analysis】（质量分析）对话框内的【Show Quality Report】（显示分析报告）按钮，弹出【Quality Report】（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118所示。图118【Quality Report】（质量报告）对话框（3） 点击对话框内的【Connectivities】（连通性）

13、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119所示。图119 【Connectivities】（连通性）选项卡显示的内容（4） 点击【Quality Report】（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【Quality Analysis】（质量分析）对话框内的【Analyze An Element】（分析一个单元）按钮。（6） 选择已经划分网格的一个单元，如图120所示。 图120选择网格的一个单元 图121【Analyze Single】（分析单个单元）对话框弹出【Analyze Singl

14、e】（分析单个单元）对话框，如图121，显示出所选择单元的质量：Taper（变尖），Distortion（扭曲），Warp Factor（翘曲系数）， Warp Angle（翘曲角度）， Skew Angle（歪斜角度）, Min. Length（最小长度），Max. Length（最大长度），Length Ratio（长度比）和 Normalized Value（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【Analyze Single】（分析单个单元）对话框内的【确定】按钮，关闭该对话框。（8） 点击【Quality Analysis】（质量分析）对话框内的【确定】

15、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122所示。弹出【Edit Mesh】（编辑网格）对话框，如图1-23所示。 图122【Edition Tools】（编辑工具）工具栏内的【Edit Mesh】（编辑网格）按钮图1-23 【Edit Mesh】（编辑网格）对话框（2） 在图形区选择一个节点，如图124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【Edit Mesh

16、】（编辑网格）对话框内的【Smooth around modifications】（在修改点周围平滑）选项，如图125所示。 图124 图形区选择一个节点图125选择【Smooth around modifications】（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126所示。图126 移动节点的位置注意到，当【Edit Mesh】（编辑网格）对话框内的【Smooth around modifications】（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127

17、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127 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128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128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【Edit Mesh】（编辑网格）对话框内的【Smooth around modifications】（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

18、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【Edition Tools】（编辑工具）工具栏内的【Remesh Domain】（重新划分网格）按钮，弹出【Remesh Domain】（重新划分网格）对话框，如图129所示。（2） 在图形区选择要重新划分网格的域，如图130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129【Remesh Domain】（重新划分网格）对话框 图130选择要重新划分网格的域（3） 在【Remesh Domain】（重新划分网格）对话框内设置所选择域的划分网格参数。图131 【Remesh Domain】（重新划分网格）对话框内设置的参数可以定义的参数包括：l Mesh method（网格划分方法）；l Impact neighbor domains（冲击相邻域）；l Mesh size（网格尺寸）。在本例题中，选择【Mapped quads】（映射四边形）选项作为【Mesh method】（网格划分方法），选择【Impact neighbor domains】