CATIA元高级划分网格教程.docx

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CATIA元高级划分网格教程

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】→【AdvancedMeshingTools】（高级网格划分工具），就进入【AdvancedMeshingTools】（高级网格划分工具）工作台，如图1－1所示。

进入工作台后，生成一个新的分析文件，并且显示一个【NewAnalysisCase】（新分析算题）对话框，如图1－2所示。

图1－1【开始】→【分析与模拟】→【AdvancedMeshingTools】（高级网格划分工具）

（3）在【NewAnalysisCase】（新分析算题）对话框内选择【StaticAnalysis】（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【Keepasdefaultstartinganalysiscase】（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【MeshingMethod】（网格划分方法）工具栏内的【高级曲面划分】按钮，如图1－3所示。

需要在【MeshingMethod】（网格划分方法）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1－2【NewAnalysisCase】（新分析算题）对话框图1－3【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【GlobalParameters】（全局参数）对话框，如图1-4所示。

图1-4【GlobalParameters】（全局参数）对话框

（3）在【GlobalParameters】（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：

●选择【Setfrontalquadranglemethod】（设置前四边形网格方法）按钮，作为网格的类型。

●点击【Mesh】（网格）选项卡，定义下面的全局参数：

i.在【Meshsize】（网格尺寸）数字栏内输入5mm；

ii.在【Offset】（偏移量）数字栏内输入0mm。

●点击【Geometry】（几何）选项卡，定义下面的全局参数：

iii.在【Constraintsag】（约束垂度）数字栏内输入1mm；

iv.在【Minholessize】（最小孔大小）数字栏内输入10mm；

v.选择【Mergeduringsimplification】（简化过程中合并）选项；

vi.在【Minsize】（最小尺寸）数字栏内输入2mm。

（4）点击【GlobalParameters】（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【AdvancedSurfaceMesh】（高级曲面网格），如图1－5所示。

图1－5模型树中的新元素【AdvancedSurfaceMesh】（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：

●【LocalSpecifications】（局部网格设置）；

●【Execution】（执行）；

●【EditionTools】（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【GlobalParameters】（全局尺寸）工具栏内的【GlobalParameters】（全局尺寸）按钮，就可以弹出【GlobalParameters】（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【AdvancedSurfaceMeshing】（高级网格划分）工作台。

（1）点击【LocalSpecifications】（局部规定）工具栏内的【Add/RemoveConstraints】（添加/移除控制）按钮，如图1－6所示。

弹出【Add/RemoveConstraints】（添加/移除控制）对话框和【TrapType】（选择方法）对话框，如图1－7和图1－8所示。

图1－6【LocalSpecifications】（局部规定）工具栏内的【Add/RemoveConstraints】（添加/移除控制）按钮

图1－7【Add/RemoveConstraints】（添加/移除控制）对话框图1－8【TrapType】（选择方法）对话框

（2）点击选择要约束的棱边，如图1－9所示。

点击选择后，棱边颜色显示为黄色，【Add/RemoveConstraints】（添加/移除控制）对话框更新显示内容，如图1－10所示。

图1－9选择的棱边图1－10更新显示的【Add/RemoveConstraints】（添加/移除控制）对话框

（3）点击【Add/RemoveConstraints】（添加/移除控制）对话框内的【确定】按钮。

（4）点击【LocalSpecifications】（局部规定）工具栏内的【ImposedElements】（强制单元）按钮，弹出【ImposedElements】（强制单元）对话框，如图1－11所示。

（5）选择上面控制布置设置的棱边，弹出【EditElementsDistribution】（编辑单元分布）对话框，如图1－12所示。

图1－11【ImposedElements】（强制单元）对话框图1－12【EditElementsDistribution】

（编辑单元分布）对话框

（6）设置单元分布新的参数，在本例题中设置的参数如下：

●在下拉列表框内选择【Uniform】均匀分布类型；

●在【Numberofelements】（单元数量）数字栏内输入10。

点击【EditElementsDistribution】（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【ImposedElements】（强制单元）对话框内，如图1－13所示。

（7）点击【ImposedElements】（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1－14所示。

图1－13节点分布的描述出现在【ImposedElements】（强制单元）对话框

图1－14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【MeshThePart】（划分零件网格）按钮，程序自动对零件进行网格划分，并且在【MeshThePart】（划分零件网格）对话框内显示一个基本的总结，如图1－15所示。

同时零件被自动划分网格，如图1－16所示。

图1－15在【MeshThePart】（划分零件网格）对话框内显示的总结

图1－16零件自动划分的网格

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单元质量。

（2）点击【MeshThePart】（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【MeshAnalysisTools】（网格分析工具）工具栏内的【QualityAnalysis】（质量分析）按钮，弹出【QualityAnalysis】（质量分析）对话框，如图1－17所示。

图1－17【QualityAnalysis】（质量分析）对话框

【QualityAnalysis】（质量分析）对话框是一个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【QualityAnalysis】（质量分析）对话框内的【ShowQualityReport】（显示分析报告）按钮，弹出【QualityReport】（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1－18所示。

图1－18【QualityReport】（质量报告）对话框

（3）点击对话框内的【Connectivities】（连通性）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1－19所示。

图1－19【Connectivities】（连通性）选项卡显示的内容

（4）点击【QualityReport】（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【QualityAnalysis】（质量分析）对话框内的【AnalyzeAnElement】（分析一个单元）按钮。

（6）选择已经划分网格的一个单元，如图1－20所示。

图1－20选择网格的一个单元图1－21【AnalyzeSingle】（分析单个单元）对话框

弹出【AnalyzeSingle】（分析单个单元）对话框，如图1－21，显示出所选择单元的质量：

Taper（变尖），Distortion（扭曲），WarpFactor（翘曲系数），WarpAngle（翘曲角度），SkewAngle（歪斜角度）,Min.Length（最小长度），Max.Length（最大长度），LengthRatio（长度比）和NormalizedValue（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【AnalyzeSingle】（分析单个单元）对话框内的【确定】按钮，关闭该对话框。

（8）点击【QualityAnalysis】（质量分析）对话框内的【确定】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【EditionTools】（编辑工具）工具栏内的【EditMesh】（编辑网格）按钮，如图1－22所示。

弹出【EditMesh】（编辑网格）对话框，如图1-23所示。

图1－22【EditionTools】（编辑工具）工具栏内的【EditMesh】（编辑网格）按钮

图1-23【EditMesh】（编辑网格）对话框

（2）在图形区选择一个节点，如图1－24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【EditMesh】（编辑网格）对话框内的【Smootharoundmodifications】（在修改点周围平滑）选项，如图1－25所示。

图1－24图形区选择一个节点

图1－25选择【Smootharoundmodifications】（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1－26所示。

图1－26移动节点的位置

注意到，当【EditMesh】（编辑网格）对话框内的【Smootharoundmodifications】（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1－27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1－27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1－28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1－28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【EditMesh】（编辑网格）对话框内的【Smootharoundmodifications】（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【EditionTools】（编辑工具）工具栏内的【RemeshDomain】（重新划分网格）按钮，弹出【RemeshDomain】（重新划分网格）对话框，如图1－29所示。

（2）在图形区选择要重新划分网格的域，如图1－30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1－29【RemeshDomain】（重新划分网格）对话框图1－30选择要重新划分网格的域

（3）在【RemeshDomain】（重新划分网格）对话框内设置所选择域的划分网格参数。

图1－31【RemeshDomain】（重新划分网格）对话框内设置的参数

可以定义的参数包括：

●Meshmethod（网格划分方法）；

●Impactneighbordomains（冲击相邻域）；

●Meshsize（网格尺寸）。

在本例题中，选择【Mappedquads】（映射四边形）选项作为【Meshmethod】（网格划分方法），选择【Impactneighbordomains】（冲击相邻域）选项，在【Meshsize】（网格尺寸）数值栏内输入5mm，全部设置完成后对话框显示如图1－31所示。

（4）点击对话框内的【确定】按钮，关闭对话框，网格更新。

所选域的网格现在只有四边形网格，不再有三角形网格，如图1－32所示。

现在经过本章内容的初步练习，已经将打开的文件划分为有限元网格了，现在可以离开【高级曲面网格划分】工作台了。

（5）点击【Exit】（离开）工具栏内的【Exit】（离开）按钮，离开【高级曲面网格划分】工作台，重新回到【高级网格划分工具】工作台，此时显示的零件和网格如图1－33所示。

图1－32所选域的网格现在只有四边形网格图1－33显示的零件和网格