网格划分过程

需要获取良好的表面网格，因为它将控制实体网格的质量。

网格划分基础知识

1. 打开实体模型。
2. 在“模型网格设置”对话框的“网格类型”部分中，为模型选择适当的选项。请注意，导入 CAD 实体数据和导入 CAD 表面数据时，网格类型将分别自动默认为“实体”和“板/壳”。也可以分别定义每个部件的网格类型，替代全局设置（请参见下面的“常规提示”部分）。
   • 如果要使用块体单元分析模型，请选择“实体”。
   • 如果模型是三维实体模型但要使用板或壳单元进行分析，请选择“中间面”。实体部件将在中间面处分解成板单元。
   • 如果模型仅包含表面但将作为板或壳单元进行分析，请选择“板/壳”。
   • 如果部件是垫片单元类型（非线性应力分析），请单击浏览器（树视图）中的部件，并将“单元类型”设置为“三维垫片”。
3. 确定是否要将网格与相邻部件相交的位置（共形网格）相匹配。默认情况下，“在部件之间创建匹配的网格”选项处于活动状态。匹配网格是绑定相邻部件的最简单且最直接的方法。使用原生 SimMech 处理器求解的线性分析中的表面接触也需要匹配网格。但是，在某些情况下生成不匹配（非保形）的网格可能会很有用。例如：
   • 对于具有通用面面接触的 MES 或非线性静态分析，当网格在部件之间不匹配（非保形网格）时，将获得最佳性能和结果。在非线性求解中，将检测到一个部件上的节点和相邻部件上的单元面之间的接触。当节点匹配时，接触求解可能绕每个节点在单元表面之间振荡，从而使收敛变得困难。
   • 对于大型或复杂的零件或者其中的部件大小差异极大的零件，成功匹配所有部件的网格可能很困难。网格划分可能由于某些部件而失败，或者表面网格可能在部件相交处附近扭曲。
   注： 对于使用原生 SimMech 处理器求解的线性分析，可以通过启用其中一个“智能粘合”选项（位于“常规接触设置”对话框中）粘合具有不匹配网格的部件。粘合接触在使用 Autodesk Nastran 求解器时不需要智能粘合和匹配网格。此外，线性表面接触在使用 Nastran 求解器时不需要匹配网格。最后，Nastran 求解器还可以粘合由间隙分隔的部件（使用偏移焊接类型的接触）。
4. 单击“生成网格”或（或使用“网格” “网格” “生成三维网格”功能区命令）。
5. 网格划分过程完成后，请单击“是”查看网格划分结果。

如果结果不可接受，请使用以下方法之一调整网格尺寸：

• 在“网格” “网格” “三维网格设置”对话框中，将网格尺寸滑块移向“粗”或“细”，然后再次单击“生成网格”创建新网格。
• 如果几何体的特定关键区域周围需要更精细的网格，请将 网格细化 应用于所选的点、边或表面。
  • 使用“网格” “网格” “生成三维网格”以创建新网格。
• 如果间距较密的特征周围需要更精细的网格，请选择“网格”“细化点”“自动”命令。
  • 将滑块移到适当的位置，然后按“生成”。黑色细化点随即会添加到模型中。移动滑块并再次单击“生成”可更改细化点数量。每次您自动生成细化点时，之前创建的细化点将替换为新的粗/细滑块位置所规定的细化点。
  • 创建完对应数量的细化点后，请单击“完成”。
  • 使用“网格” “网格” “生成三维网格”以创建新网格。

CAD 模型的实体网格划分过程包含三个步骤：

1. 首先，对 CAD 模型的表面进行网格划分（表面网格划分部件 n 显示在进度对话框中）。
2. 划分完所有部件的表面网格后，将对表面网格进行验证以确保正确划分了每个部件的网格。对每个面上的网格进行检查以确认其与相邻面匹配，从而该网格封闭一个无间隙实体（验证部件 n 的表面网格）。
3. 最后，将创建实体网格以填充具有实体单元的每个部件体积（实体网格划分部件 n）。

   根据“分析时执行实体网格划分”选项的状态，实体网格划分可以延迟到分析开始后或在生成表面网格后立即执行。该选项位于“网格”“网格”“三维网格设置”“选项”“模型”下。默认情况下，它处于启用状态，从而将实体网格划分延迟到您第一次单击“运行仿真”或执行“检查模型”操作时。

注： 在多部件装配件中，将按照每个各部件边界框（总体尺寸）从最小到最大体积的顺序来划分部件网格，而不是以编号顺序执行网格划分。因此，例如“网格划分进度”窗口的“信息”部分可能指示程序正在表面网格化部件 27，而进度指示部件 5/34。

如果模型中存在载荷或边界条件并重新划分模型网格，将出现以下情况：

• 基于表面的载荷和基于表面的条件将保持不变。
• 边载荷和边边界条件将保持不变。
• 节点载荷和节点边界条件将废弃，并且您必须将它们重新应用于模型。

重要信息：

在生成网格后，可以更改线（部件、表面和层）的属性以满足特定要求。例如，可以将多个表面组合成一个表面编号以便于应用和修改载荷。请注意，如果重新划分 CAD 部件网格，则可能会替换某些手动更改，而有些更改不会被替换。特别是：

• 如果将线更改为其他部件编号（非 CAD 部件），则重新划分 CAD 部件网格后，将保留修改后的线。
• 如果将线更改为同一部件内的其他表面编号，则：
  • 如果将线放置在 CAD 部件上不存在的表面编号，则重新划分 CAD 部件网格后，将保留修改后的线。请确保修改后的线不会使 CAD 模型产生问题。即可能需要手动选择和删除修改后的线。
  • 如果将线放置在 CAD 部件包含的表面编号，则重新划分 CAD 部件网格后，将覆盖修改后的线。
• 如果将线更改为同一部件内的其他层编号，则重新划分 CAD 部件网格后，将覆盖修改后的线。

除了上面介绍的步骤外，不同的情况可能需要一些额外步骤。以下部分将介绍一些用于对 CAD 实体模型进行网格划分的较为常用的高级功能（无特定顺序）。

常规提示

• 在多部件装配件中，使用“生成网格”命令后，将划分所有激活部件的网格。这将确保启用时将在配合部件之间进行网格匹配。如果出于某些特殊原因，不想对整个模型进行网格划分且不需要考虑网格是否匹配，请禁用不想进行网格划分的所有部件（选择部件、单击鼠标右键，然后选择“禁用”）。将不会更改禁用部件上的现有网格。
• 在某些情况下，特定位置需要一个节点。为此，请添加构造顶点（以前称为种子点）。在生成初始表面网格后，在所需的构造顶点区域中（并且以相对于所需构造顶点的已知位置）选择一个顶点（“选择”“选择”“顶点”）。单击鼠标右键，然后依次选择“添加”“构造顶点”。输入相对于选定顶点的构造顶点偏移（DX、DY 和/或 DZ）。另请参见 构造顶点 - 种子点 页面。
• 如果要处理具有多个部件的装配件，并且希望对不同的部件（例如，块体和板单元）使用不同类型的网格，请执行以下操作：
  1. 在浏览器中的部件上单击鼠标右键（或者在显示区域中选择部件并单击鼠标右键），然后从关联菜单中依次选择“CAD 网格选项”“部件”。此命令访问的对话框与通过“网格”“网格”“三维网格设置”访问的对话框相同，但这些网格设置仅应用于选定的一个或多个部件。
  2. 选择所需的“网格类型”并指定所需的网格划分选项。
  3. 单击“保存”。
  4. 对于要偏离全局网格设置的任何其他部件，重复步骤 1 到步骤 3。
  5. 单击“网格”“网格”“生成三维网格”。
  注： 输入包含实体和表面部件的 CAD 装配件时，将根据最普遍的部件类型设置全局网格类型（如果实体 CAD 部件占大多数，则为“实体”；如果表面 CAD 部件占大多数，则为“板/壳”）。对于不太普遍的网格类型，将使用部件网格设置自动针对单个部件进行定义，从而替代全局设置。

网格尺寸

• 除了使用“模型网格设置”屏幕上的滑块外，还有一种替代方法，即根据默认尺寸的百分比设置网格尺寸。单击“选项”按钮并将“类型”参数（在“网格尺寸”下）设置为“绝对网格尺寸”。然后，在“尺寸”字段中输入网格尺寸作为实际尺寸。
• 处理具有多个部件的装配件时，可以为各个部件使用不同的网格大小：
  1. 在浏览器中的部件上单击鼠标右键（或者在显示区域中选择该部件并单击鼠标右键），然后依次选择“CAD 网格选项”“部件”命令。此命令访问的对话框与通过“网格”“网格”“三维网格设置”访问的对话框相同，但这些网格设置将仅应用于选定的一个或多个部件。
  2. 指定所需的您希望不同于全局设置的网格大小和任何其他网格划分选项。
  3. 单击“保存”。
  4. 对于要偏离全局网格设置的任何其他部件，重复步骤 1 到步骤 3。
  5. 单击“网格”“网格”“生成三维网格”。

  如果您在指定基于部件的网格设置替代后，又决定要使用全局模型网格设置对整个模型进行网格划分，请依次单击“网格”“网格”“所有部件使用模型设置”。

  如果已为模型中的某些部件指定部件网格设置，又决定要使用全局模型网格设置对其中一个部件进行网格划分，请执行以下操作：在浏览器中的该部件上单击鼠标右键（或者在显示区域中选择该部件并单击鼠标右键），然后从关联菜单中依次选择“CAD 网格选项”“模型”。

  注： 如果将某个部件指定给“部件”网格设置，则浏览器中的符号将从 （模型网格设置）变为 （部件网格设置）。

  激活“使用自动基于几何的网格尺寸功能”（在“网格”“网格”“三维网格设置”“选项”“模型”下设置）选项后，使用“自动百分比”时创建的网格尺寸对于每个部件是不同的。（基于每个部件的物理尺寸调整网格尺寸）。使用“部件”网格设置进一步控制各个部件的网格尺寸。

• 如果所需细化点的坐标已知，则可以在首次使用“网格“细化点”“指定”对模型进行网格划分前添加细化点。您还可以在首次对模型进行网格划分前指定边和表面细分。有关详细信息，请参见 网格细化 页面。

  当然，您也可以生成初始网格；选择顶点、边或表面；应用细化；并重新生成网格。

• 通过调整“网格”“网格”“三维网格设置”“选项”“表面”对话框中“选项”选项卡的“边曲线细分”部分中的参数，可以创建弯曲特征周围的小单元。（有关详细信息，请参见模型网格设置： 表面。）

部件之间的接触和网格匹配

• 当必须为邻近部件上的网格进行匹配时，请为相邻部件使用近似相同（如果不完全相同）的网格大小。这有助于确保在这些部件的网格之间实现良好的匹配，并降低在配合区域中或这些区域附近出现错误单元的可能性。
• 部件之间的小间隙（无论是计划间隙还是意外间隙）可能出现意外行为。如果是意外间隙，则其可能会妨碍配合部件之间的网格匹配。（请记住，所有数字均会有四舍五入误差，因此即使对于完美的 CAD 模型，部件之间也可能存在数学间隙。）或者，可能在对模型进行网格划分时移除计划的小间隙；即，将拉伸某些部件以配合其他部件。网格拉伸距离取决于网格匹配容差。请参见 网格匹配 页面。
• 如果已启用“虚拟印记”（默认用于匹配的网格），两个部件相交的周界附近的网格可能更为平滑。有关详细信息，请参见 网格匹配 页面上的虚拟印记部分。此外，当 CAD 实体模型在 Simulation Mechanical 中打开时，您可以拆分交点处的部件表面。请参见 表面拆分 页面。当应用的载荷或约束需要仅应用于表面的外露部分（而不是在相邻部件下方延伸的表面）时，这是第二种首选的方法。
• 可以使用浏览器底部的“接触”条目设置两个配合部件之间的接触类型。可通过此浏览器条目为整个模型设置接触。或者，可通过选择这些项目、单击鼠标右键并选择“接触”来设置两个部件之间甚至是单独表面对之间的接触。可用的接触类型取决于分析类型。另请参见 接触对 页面。
• 如果执行面面接触机械运动仿真 (MES) 分析，且部件开始接触但将发生滑动或分离，则不应在相邻表面之间匹配网格。网格匹配的通用表面接触对通常会导致收敛不佳（延长运行时间）。若要防止网格匹配，请禁用“模型网格设置”对话框中的“在部件之间创建匹配的网格”选项。（请参见 网格匹配 页面。）相反，如果部件最初互相接触且滑动可忽略不计，则网格可以匹配。在这种情况中，请指定“点对点”作为接触类型。

实体网格划分

• 对于要生成的实体网格类型，有多个选项（块体和四面体的混合、所有四面体、块体和楔形体以及垫片）。在“网格”“网格”“三维网格设置”对话框中，单击“选项”按钮，然后单击“实体”以在“通用”选项卡上查看实体网格类型。另请参见“模型网格设置：” 实体页面。

薄壁部件

• 如果部件为薄壁部件（在厚度方向有一个单元），请考虑使用 中间面 选项生成板网格而不是块体网格。（与沿厚度方向的一个块体单元相比，板单元可以更精确地处理弯曲。）另一种选择是将“块体和楔形体(薄壁部件的分层网格)”选项用于实体网格。此选项创建的实体网格在厚度方向具有大量用户指定的块体单元。请参见“模型网格设置：” 实体页面。

要导出到其他 FEA 程序以供流体分析的模型

• 如果计划将网格导出到其他 FEA 应用程序以供流体分析使用，请记住需要划分流体体积的网格。如果 CAD 模型仅包含实体部件（如阀体或泵壳体），您将需要获取流体部件填充内部，或者包围现有 CAD 装配件的外部。您可以使用 SimStudio 工具中的“创建”“流体体积”命令创建流体部件。
• 对于流体流动分析模型，“所有四面体”网格优先于混合“块体和四面体”网格。此网格类型通常拥有密度在整个流体区域中都比较均匀的节点。

垫片材料

• 对于非线性分析，如果模型的某个部件为垫片，请在创建网格前将单元类型设置为“三维垫片”。此选项指示网格引擎在厚度方向只生成一个单元，这是垫片单元的一个要求。另请参见 三维垫片单元。

  如果将部件指定为三维垫片单元类型，还将应用基于部件的网格设置。相应地，浏览器中的符号将变为基于部件的网格设置符号 ()。

• 虽然三维垫片单元类型不适用于线性分析，但通过手动使用以下方法可以实现相同的效果：
  1. 在部件的“CAD 网格选项”标题上单击鼠标右键，以将其作为垫片进行网格划分，然后从关联菜单中选择“部件”。
  2. 在“部件网格设置”对话框中，确保已选中“实体”网格类型，然后单击“选项”。
  3. 沿该对话框左侧边缘单击“实体”图标。
  4. 激活“块体和楔形体(薄壁部件的分层网格)”选项。
  5. 转到该对话框的“分层网格”选项卡。
  6. 在“拖拉控制”列表中，将“层”设置为 1。
  7. 依次单击“确定”和“保存”以接受设置，然后退出“部件网格设置”对话框。

  此方法也适用于非线性分析，但将“单元类型”设置为“三维垫片”会更方便。