ABAQUS的bottom-up自底向上网格生成技术

划分网格的方1.独立实体（independent instance）和非独立实体(dependent instance)对非独立实体划分网格时，应在窗口顶部的环境栏中把Object选项设为part,即对部件划分网格；对独立实体划分网格时, 应在窗口顶部的环境栏中把Object选项设为assembly,即对装配件划分网格2.网格单元形状在MESH功能模块中，Mesh—Controls，弹出Mesh Controls对话框，其中可选择单元形状。

2D 问题，有以下可供选择的单元形状。

1)Quad：网格中完全使用四边形单元；2)Quad-dominated:网格中主要使用四边形单元，但在过渡区域允许出现三角形单元。

选择Quad-dominated类型更容易实现从粗网格到细网格的过渡；3）Tri:网格中完全使用三角形单元；对于3D问题，包括以下可供选择的单元形状：1）Hex:网格中完全使用六面体单元；2）Hex-dominated:网格中主要使用六面体单元，但在过渡区域允许出现楔形（三棱柱）单元；3）Tet:网格中完全使用四面体单元；4）Wedge:网格中完全使用楔形单元；Quad(2D问题)和Hex（3D问题）可以用较小的计算代价得到较高的精度，应尽可能选择这两种单元。

3.网格划分技术Structured(结构化网格)：采用结构化网格的区域显示为绿色；Sweep(扫掠网格)：采用扫掠网格的区域显示为黄色；Free(自由网格)：采用自由网格的区域显示为粉红色；自由网格技术采用Tri和Tet，一般应选择带内部节点的二次单元来保证精度；结构化网格和扫掠网格一般采用Quad和Hex单元，分析精度相对较高。

4.划分网格的算法使用Quad和Hex单元划分网格时，有两种可供选择的算法：Medial Axis(中性轴算法)和Advancing Front(进阶算法)。

Medial Axis(中性轴算法)：首先把要划分网格的区域分成一些简单的区域，然后使用结构化网格划分技术来为简单区域划分网格。

Abaqus实例教程——⽹格划分Workshop 9⾃動型與掃掠型網格建構技術: 幫浦模型w9-meshing.avi Introduction(介紹)在本練習中你將會使⽤ABAQUS/CAE 中的Mesh 模組來為整個幫浦組裝模型建構有限元素網格. 需要做的⼯作包括將網格屬性指定給每⼀個組件, 指定網格的種⼦點, 以及建⽴網格. Modifying the pump housing element type(修改幫浦外殼元素類型)1.從../IntroClass/workshops/ pump⽬錄啟動 ABAQUS/CAE 並且開啟模型的資料檔Pump.cae.2.在模型樹中, 將零件PUMP-1展開並在其中的Mesh上快點兩下將⼯作環境切換到 Mesh 模組然後在PUMP-1上開始⼯作.3.按照以下的步驟來製做⼀個組別(set)在其中將包含組成幫浦外殼的全部元素:a.在模型樹中, 將零件PUMP-1展開並在其中的Sets 上快點兩下.b.在Create Set對話框中, 選取Element作為組別類型. 將此組別取名為pump-mesh然後按下Continue按鈕.c.使⽤拉⽅框的⽅式將幫浦外殼的全部元素都選起來. 如果有必要的話可以使⽤選取過濾器. 選好之後按下Done按鈕.4.使⽤Query指令來確認⽬前你所指定到網格中的元素類型:a.從上⽅的下拉式功能表中, 選取Tools→Query功能選項.會彈出Query對話框.b.從其中所列出來的General Queries中, 選取Element然後按下Apply按鈕. 在任⼀元素上點⼀下並注意在訊息區中所列出來的元素編號, 類型, 以及節點連接順序, 如圖 W9–1 中所⽰. 重複這個程序檢查此網格中的其它元素.Figure W9–1 Selected element attributes.c.按下在Query對話框中的Cancel按鈕結束此查詢指令.5.幫浦外殼的元素類型是線性四⾯體元素(C3D4), 他並不適合⽤在有接觸狀況的分析. 所以, 要將幫浦外殼的元素類型改成⼆階四⾯體元素(C3D10M):a.從上⽅的下拉式功能表中, 選取Mesh→Element Type功能選項.b.當提⽰你所要選取的區域的類型時, 按下在提⽰區右側的Sets按鈕.c.在彈出來的Region Selection對話框中, 選取pump-mesh這⼀組然後按下Continue.d.在Element Type對話框中, 檢閱⽬前的設定. 將Geometric Order之下的Quadratic選項打開. 注意元素類型此時改成 C3D10M 了. 按下OK按鈕.e.在Region Selection對話框中, 按下Cancel.6.使⽤Query指令來檢查這些網格中的元素類型, 已經被變更了.Generating the bolt mesh(建螺絲的網格)1.從上⽅的⽬前⼯作環境提⽰列中的Object欄位處, 選取bolt將之設成圖形區的⽬前⼯作物件.這個螺絲會以⿈⾊顯⽰出來, 表⽰他此時只能以掃掠型網格建構技巧來將之建構成六⾯體元素的網格. 我們將使⽤⼀階⾮協調模式的六⾯體元素 (C3D8I) 在這個螺絲上的邊緣以局部種⼦點為 8 來建構網格.2.從上⽅的下拉式功能表中, 選取Seed→Edge by Number功能選項.3.在畫⾯上拉⼀個⽅框來將螺絲上的全部邊緣都選取起來.4.當提⽰區詢問你沿著邊緣的元素數⽬時, 輸⼊8.5.從上⽅的下拉式功能表中, 選取Mesh→Element Type功能選項來更改此螺絲上的元素類型.6.使⽤在畫⾯上拉⼀個⽅框的⽅式來將整個螺絲選取起來.7.在Element Type的對話框中, 將在Element Controls⾴之下的Incompatiblemodes(⾮協調模式)打開. 然後按下OK按鈕.8.從上⽅的下拉式功能表中, 選取Mesh→Part功能選項來將此螺絲網格建⽴起來.在提⽰區中, 按下Yes就可以建⽴此網格了.9.完成此動作後檢閱⼀下整個網格. 整個螺絲的網格如圖 W9–2 中所⽰.Generating the cover mesh(建底蓋的網格)1.從上⽅的⽬前⼯作環境提⽰列中的Object欄位處, 選取cover將之設成圖形區的⽬前⼯作物件.這個底蓋會以橘⾊顯⽰出來, 表⽰他如果沒有先加以分割的話是沒有辦法將之建構成六⾯體元素的網格的. 為了這個練習的緣故, 我們將使⽤四⾯體的⾃動網格建⽴技巧來建⽴此底蓋的網格. 使⽤整體性的元素⼤⼩ 0.35 以及元素類型為 C3D10M.2.從上⽅的下拉式功能表中, 選取Mesh→Controls功能選項. 在Mesh Controls對話框中, 選取Tet作為元素的形狀然後按下OK按鈕.這個零件現在會變成粉紅⾊, 表⽰他可以使⽤⾃動型網格建構技巧來建構其網格.3.指定整個網格的元素⼤⼩ (Seed→Part) 為0.35還有將螺絲孔的邊緣設定其局部的邊緣網格數量 (Seed→Edge By Number) 為8.4.將此底蓋上的元素類型 (Mesh→Element type) 更改成⼆階四⾯體元素(C3D10M).5.⽣成底蓋上的元素. 在此底蓋板上的網格如圖 W9–2 中所⽰.Generating the gasket mesh(建襯墊的網格)1.從上⽅的⽬前⼯作環境提⽰列中的Object欄位處, 選取gasket將之設成圖形區的⽬前⼯作物件.這個襯墊會以⿈⾊顯⽰出來, 表⽰他此時只能以掃掠型網格建構技巧來將之建構成六⾯體元素的網格.2.指定整個網格的元素⼤⼩(Seed→Part) 為0.25.3.將線性六⾯體襯墊元素 (GK3D8) 指定給這個襯墊使⽤ (Mesh→Element type並選⽤其中Gasket元素家族).4.⽣成襯墊上的元素. 在此襯墊上的網格如圖W9–3中所⽰.Figure W9–2 Bolt and cover meshes.Figure W9–3 Gasket mesh.5.查看⼀下整個組裝的網格, 在上⽅的⽬前⼯作環境提⽰列中的Object欄位處切換成Assembly選項. 整個建好網格的組裝如圖 W9–4 所⽰.Figure W9–4 Meshed assembly.6.將整個模型資料存檔Pump.cae, 並結束 ABAQUS/CAE 程式.。

ABAQUS入门使用手册一、前言ABAQUS是国际上最先进的大型通用有限元计算分析软件之一，具有惊人的广泛的模拟能力.它拥有大量不同种类的单元模型、材料模型、分析过程等。

可以进行结构的静态与动态分析，如：应力、变形、振动、冲击、热传递与对流、质量扩散、声波、力电耦合分析等；它具有丰富的单元模型，如杆、梁、钢架、板壳、实体、无限体元等;可以模拟广泛的材料性能，如金属、橡胶、聚合物、复合材料、塑料、钢筋混凝土、弹性泡沫，岩石与土壤等.对于多部件问题,可以通过对每个部件定义合适的材料模型，然后将它们组合成几何构形。

对于大多数模拟，包括高度非线性问题，用户仅需要提供结构的几何形状、材料性能、边界条件、荷载工况等工程数据。

在非线性分析中，ABAQUS能自动选择合适的荷载增量和收敛准则,它不仅能自动选择这些参数的值，而且在分析过程中也能不断调整这些参数值,以确保获得精确的解答。

用户几乎不必去定义任何参数就能控制问题的数值求解过程.1.1 ABAQUS产品ABAQUS由两个主要的分析模块组成,ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit。

前者是一个通用分析模块，它能够求解广泛领域的线性和非线性问题，包括静力、动力、构件的热和电响应的问题。

后者是一个具有专门用途的分析模块,采用显式动力学有限元格式，它适用于模拟短暂、瞬时的动态事件，如冲击和爆炸问题，此外,它对处理改变接触条件的高度非线性问题也非常有效，例如模拟成型问题。

ABAQUS/CAE(Complete ABAQUS Environment）它是ABAQUS的交互式图形环境。

通过生成或输入将要分析结构的几何形状，并将其分解为便于网格划分的若干区域,应用它可以方便而快捷地构造模型,然后对生成的几何体赋予物理和材料特性、荷载以及边界条件。

ABAQUS/CAE具有对几何体划分网格的强大功能，并可检验所形成的分析模型.模型生成后，ABAQUS/CAE可以提交、监视和控制分析作业。

abaqus网格划分如何使用3D实体单元？1 如果不需要模拟非常大的应变或进行一个复杂的、改变接触条件的问题，则应采用二次减缩积分单元(CAX8R,CRE8R,CPS8R.C3D20R等)。

2 如果存在应力集中，则应在局部采用二次完全积分单元（CAX8,CPE8,CPS8,C3D20等）。

它们可在较低费用下对应力梯度提供最好的解决。

尽量不要使用线性减缩积分单元。

用细化的二次减缩积分单元与二次完全积分单元求解结果相差不大，且前者时间短。

3 对含有非常大的网格扭曲模拟（大应变分析），采用细网格划分的线性减缩积分单元（CAX4R,CPE4R.CPS4R,C3D8R等）。

4 对接触问题采用线性减缩积分单元或非协调单元（CAX4I,CPE4I,CPS4II,C3D8I等）的细网格划分。

5 对以弯曲为主的问题，如能保证所关心部位单元扭曲较小，使用非协调单元（如C3D8I），求解很精确。

6 对于弹塑性分析，不可压缩材料（如金属），不能使用二次完全积分单元，否则易体积自锁，应使用修正的二次三角形或四面体单元、非协调单元，以及线性减缩积分单元。

若使用二次减缩积分单元，当应变超过20%-40%要划分足够密的网格。

7 除平面应力问题之外，如材料完全不可压缩（如橡胶），应使用杂交单元；在某些情况下，近似不可压缩材料也应使用杂交单元。

8 当几何形状复杂时，万不得已采用楔形和四面体单元。

这些单元的线性形式，如C3D6和C3D4，是较差的单元（若需要时，划分较细的网格以使结果达到合理的精度），这些单元也应远离需要精确求解的区域。

9 如使用了自由网格划分技术，四面体单元应选二次的，其结果对小位移问题应该是合理的，但花时间多。

在ABAQUS/Standard中选C3D10，ABAQUS/Explicit中选修正的（C3D10M）。

如有大的塑性变形，或模型中存在接触，且使用默认的“硬”接触关系，也应选C3D10M。

10 ABAQUS/Explicit模拟冲击或爆炸，应选线性单元。

三维结构的结构化网格划分structure 对于三维结构，只有模型区域满足以下条件，才能被划分为结构化网格：①没有孔洞、孤立的面、孤立的边、孤立的点；②面和边上的弧度值应该小于90°；③三维区域内的所有面必须要保证可以运用二维结构化网格划分方法；④保证区域内的每个顶点属于三条边；⑤必须保证至少有四个面（如果包含虚拟拓扑，必须仅包含六条边）；⑥各面之间要尽可能地接近90°，如果面之间的角大于150°,就应该对它进行分割；⑦若三维区域不是立方体，每个面只能包含一个小面，若三维区域是立方体，每个面可以包含一些小面，但每个小面仅有四条边,且面被划分为规则的网格形状。

三维结构的扫略网格划分Sweep （扫略网格划分技术)对于三维结构，只有模型区域满足以下条件，才能被划分为扫略网格：①连接起始面和目标面的的每个面（称为连接面）只能包含一个小面，且不能含有孤立的边或点；②目标面必须仅包含一个小面,且没有孤立的边或点;③若起始面包含两个及两个以上的小面，则这些小面间的角度应该接近180°；④每个连接面应由四条边组成,边之间的角度应接近90°；⑤每个连接面与起始面、目标面之间的角度应接近90°;⑥如果旋转体区域与旋转轴相交,就不能使用扫略网格划分技术；⑦如果被划分区域的一条或多条边位于旋转轴上，ABAQUS/CAE不能用六面体或楔形单元对该区域进行扫略网格划分,而必须选择Hex—dominated形状的单元;⑧当扫略路径是一条封闭的样条曲线时，该样条曲线必须被分割为两段或更多。

总结(1 )对于不能采用结构化技术（Structured）和扫略技术（Sweep ）进行网格划分的复杂结构，用户可以运用Partition 工具将其分割成形状较为简单的区域,并对这些区域进行结构化或扫略网格划分.如果模型不容易分割或分割过程过于繁杂，用户可以选用自由网格划分技术（Free ）。

第1章关于 Abaqus 基本知识的常见问题第一篇基础篇第1章关于 Abaqus 基本知识的常见问题第1章关于 Abaqus 基本知识的常见问题1.1 Abaqus 的基本约定1.1.1 自由度的定义【常见问题1-1】Abaqus 中的自由度是如何定义的？1.1.2 选取各个量的单位【常见问题1-2】在 Abaqus 中建模时，各个量的单位应该如何选取？1.1.3 Abaqus 中的时间【常见问题1-3】怎样理解 Abaqus 中的时间概念？第1章关于 Abaqus 基本知识的常见问题1.1.4 Abaqus 中的重要物理常数【常见问题1-4】Abaqus 中有哪些常用的物理常数？1.1.5 Abaqus 中的坐标系【常见问题1-5】如何在 Abaqus 中定义局部坐标系？1.2 Abaqus 中的文件类型及功能【常见问题1-6】Abaqus 建模和分析过程中会生成多种类型的文件，它们各自有什么作用？ 【常见问题1-7】提交分析后，应该查看 Abaqus 所生成的哪些文件？1.3 Abaqus 的帮助文档1.3.1 在帮助文档中查找信息【常见问题1-8】如何打开 Abaqus 帮助文档？第1章关于 Abaqus 基本知识的常见问题【常见问题1-9】Abaqus 帮助文档的内容非常丰富，如何在其中快速准确地找到所需要的信息？1.3.2 在 Abaqus/CAE 中使用帮助【常见问题1-10】Abaqus/CAE 的操作界面上有哪些实时帮助功能？【常见问题1-11】Abaqus/CAE 的 Help 菜单提供了哪些帮助功能？1.4 更改工作路径【常见问题1-12】Abaqus 读写各种文件的默认工作路径是什么？如何修改此工作路径？1.5 Abaqus 的常用 DOS 命令【常见问题1-13】Abaqus 有哪些常用的 DOS 命令？第1章关于 Abaqus 基本知识的常见问题1.6 设置 Abaqus 的环境文件1.6.1 磁盘空间不足【常见问题1-14】提交分析作业时出现如下错误信息，应该如何解决？***ERROR: UNABLE TO COMPLETE FILE WRITE. CHECK THAT SUFFICIENT DISKSPACE IS AVAILABLE. FILE IN USE AT F AILURE IS shell3.stt.（磁盘空间不足）或者***ERROR:SEQUENTIAL I/O ERROR ON UNIT 23, OUT OF DISK SPACE OR DISK QUOTAEXCEEDED.（磁盘空间不足）1.6.2 设置内存参数【常见问题1-15】提交分析作业时出现如下错误信息，应该如何解决？***ERROR: THE SETTING FOR PRE_MEMORY REQUIRES THAT 3 GIGABYTES OR MOREBE ALLOCATED BUT THE HARDWARE IN USE SUPPORTS ALLOCATION OF AT MOST 3GIGABYTES OF MEMORY. EITHER PRE_MEMORY MUST BE DECREASED OR THE JOBMUST BE RUN ON HARDWARE THAT SUPPORTS 64-BIT ADDRESSING.（所设置的pre_memory 参数值超过3G，超出了计算机硬件所能分配的内存上限）或者***ERROR: THE REQUESTED MEMORY CANNOT BE ALLOCATED. PLEASE CHECK THESETTING FOR PRE_MEMORY. THIS ERROR IS CAUSED BY PRE_MEMORY BEINGGREATER THAN THE MEMORY AVAILABLE TO THIS PROCESS. POSSIBLE CAUSES AREINSUFFICIENT MEMORY ON THE MACHINE, OTHER PROCESSES COMPETING FORMEMORY, OR A LIMIT ON THE AMOUNT OF MEMORY A PROCESS CAN ALLOCATE.（所设置的 pre_memory 参数值超出了计算机的可用内存大小）第1章关于 Abaqus 基本知识的常见问题或者***ERROR: INSUFFICIENT MEMORY. PRE_MEMORY IS CURRENTLY SET TO 10.00MBYTES. IT IS NOT POSSIBLE TO ESTIMATE THE TOTAL AMOUNT OF MEMORY THATWILL BE REQUIRED. PLEASE INCREASE THE VALUE OF PRE_MEMORY.（请增大pre_memory 参数值）或者***ERROR: THE VALUE OF 256 MB THAT HAS BEEN SPECIFIED FORSTANDARD_MEMORY IS TOO SMALL TO RUN THE ANALYSIS AND MUST BEINCREASED. THE MINIMUM POSSIBLE VALUE FOR STANDARD_MEMORY IS 560 MB.（默认的standard_memory 参数值为256 M，而运行分析所需要的standard_memory 参数值至少为560 M）1.7 影响分析时间的因素【常见问题1-16】使用 Abaqus 软件进行有限元分析时，如何缩短计算时间？【常见问题1-17】提交分析作业后，在 Windows 任务管理器中看到分析作业正在运行，但 CPU 的使用率很低，好像没有在执行任何工作任务，而硬盘的使用率却很高，这是什么原因？1.8 Abaqus 6.7新增功能【常见问题1-18】Abaqus 6.7 版本新增了哪些主要功能？第1章关于 Abaqus 基本知识的常见问题1.9 Abaqus 和其它有限元软件的比较【常见问题1-19】Abaqus 与其他有限元软件有何异同？第2章关于 Abaqus/CAE 操作界面的常见问题第2章关于Abaqus/CAE 操作界面的常见问题2.1 用鼠标选取对象【常见问题2-1】在 Abaqus/CAE 中进行操作时，如何更方便快捷地用鼠标选取所希望选择的对象（如顶点、线、面等）？2.2 Tools 菜单下的常用工具2.2.1 参考点【常见问题2-2】在哪些情况下需要使用参考点？2.2.2 面【常见问题2-3】面（surface）有哪些类型？在哪些情况下应该定义面？第2章关于 Abaqus/CAE 操作界面的常见问题2.2.3 集合【常见问题2-4】集合（set）有哪些种类？在哪些情况下应该定义集合？2.2.4 基准【常见问题2-5】基准（datum）的主要用途是什么？使用过程中需要注意哪些问题？2.2.5 定制界面【常见问题2-6】如何定制 Abaqus/CAE 的操作界面？【常见问题2-7】6.7版本的 Abaqus/CAE 操作界面上没有了以前版本中的视图工具条（见图2-6），操作很不方便，能否恢复此工具条？图2-6 Abaqus/CAE 6.5版本中的视图工具条第3章Part 功能模块中的常见问题第3章Part 功能模块中的常见问题3.1 创建、导入和修补部件3.1.1 创建部件【常见问题3-1】在 Abaqus/CAE 中创建部件有哪些方法？其各自的适用范围和优缺点怎样？ 3.1.2 导入和导出几何模型【常见问题3-2】在 Abaqus/CAE 中导入或导出几何模型时，有哪些可供选择的格式？【常见问题3-3】将 STEP 格式的三维 CAD 模型文件（*.stp）导入到 Abaqus/CAE 中时，在窗口底部的信息区中看到如下提示信息：A total of 236 parts have been created.（创建了236个部件）此信息表明 CAD 模型已经被成功导入，但是在 Abaqus/CAE 的视图区中却只显示出一条白线，看不到导入的几何部件，这是什么原因？第3章Part 功能模块中的常见问题3.1.3 修补几何部件【常见问题3-4】Abaqus/CAE 提供了多种几何修补工具，使用时应注意哪些问题？【常见问题3-5】将一个三维 CAD 模型导入 Abaqus/CAE 来生成几何部件，在为其划分网格时，出现如图3-2所示的错误信息，应如何解决？图3-2 错误信息：invalid geometry（几何部件无效），无法划分网格3.2 特征之间的相互关系【常见问题3-6】在 Part 功能模块中经常用到三个基本概念：基本特征（base feature）、父特征（parent feature）和子特征（children feature），它们之间的关系是怎样的？第3章Part 功能模块中的常见问题3.3 刚体和显示体3.3.1 刚体部件的定义【常见问题3-7】什么是刚体部件（rigid part）？它有何优点？在 Part 功能模块中可以创建哪些类型的刚体部件？3.3.2 刚体部件、刚体约束和显示体约束【常见问题3-8】刚体部件（rigid part）、刚体约束（rigid body constraint）和显示体约束（display body constraint）都可以用来定义刚体，它们之间有何区别与联系？3.4 建模实例【常见问题3-9】一个边长 100 mm 的立方体，在其中心位置挖掉半径为20 mm 的球，应如何建模？ 『实现方法1』『实现方法2』第4章Property 功能模块中的常见问题第4章 Property 功能模块中的常见问题4.1 超弹性材料【常见问题4-1】如何在 Abaqus/CAE 中定义橡胶的超弹性（hyperelasticity）材料数据？4.2 梁截面形状、截面属性和梁横截面方位4.2.1 梁截面形状【常见问题4-2】如何定义梁截面的几何形状和尺寸?【常见问题4-3】如何在 Abaqus/CAE 中显示梁截面形状？4.2.2 截面属性【常见问题4-4】截面属性（section）和梁截面形状（profile）有何区别?第4章Property 功能模块中的常见问题【常见问题4-5】提交分析作业时，为何在 DAT 文件中出现错误提示信息“elements have missing property definitions（没有定义材料特性）”？『实 例』出错的 INP 文件如下：*NODE1, 0.0 , 0.0 , 0.02, 20.0 , 0.0 , 0.0*ELEMENT, TYPE=T3D2, ELSET=link1, 1, 2*BEAM SECTION, ELSET=link, MATERIAL= steel, SECTION=CIRC15.0,提交分析作业时，在 DAT 文件中出现下列错误信息：***ERROR:.80 elements have missing property definitions The elements have been identified inelement set ErrElemMissingSection.4.2.3 梁横截面方位【常见问题4-6】梁横截面方位（beam orientation）是如何定义的？它有什么作用？【常见问题4-7】如何在 Abaqus 中定义梁横截面方位？【常见问题4-8】使用梁单元分析问题时，为何出现下列错误信息：***ERROR: ELEMENT 16 IS CLOSE TO PARALLEL WITH ITS BEAM SECTION AXIS.第4章Property 功能模块中的常见问题DIRECTION COSINES OF ELEMENT AXIS 2.93224E-04 -8.20047E-05 1.0000. DIRECTIONCOSINES OF FIRST SECTION AXIS 0.0000 0.0000 1.0000。

三维结构的结构化网格划分structure 对于三维结构，只有模型区域满足以下条件，才能被划分为结构化网格：①没有孔洞、孤立的面、孤立的边、孤立的点；②面和边上的弧度值应该小于90°；③三维区域内的所有面必须要保证可以运用二维结构化网格划分方法；④保证区域内的每个顶点属于三条边；⑤必须保证至少有四个面（如果包含虚拟拓扑，必须仅包含六条边）；⑥各面之间要尽可能地接近90°，如果面之间的角大于150°，就应该对它进行分割；⑦若三维区域不是立方体，每个面只能包含一个小面，若三维区域是立方体，每个面可以包含一些小面，但每个小面仅有四条边，且面被划分为规则的网格形状。

三维结构的扫略网格划分Sweep （扫略网格划分技术）对于三维结构，只有模型区域满足以下条件，才能被划分为扫略网格：①连接起始面和目标面的的每个面（称为连接面）只能包含一个小面，且不能含有孤立的边或点；②目标面必须仅包含一个小面，且没有孤立的边或点；③若起始面包含两个及两个以上的小面，则这些小面间的角度应该接近180°；④每个连接面应由四条边组成，边之间的角度应接近90°；⑤每个连接面与起始面、目标面之间的角度应接近90°；⑥如果旋转体区域与旋转轴相交，就不能使用扫略网格划分技术；⑦如果被划分区域的一条或多条边位于旋转轴上，ABAQUS/CAE不能用六面体或楔形单元对该区域进行扫略网格划分，而必须选择Hex-dominated形状的单元；⑧当扫略路径是一条封闭的样条曲线时，该样条曲线必须被分割为两段或更多。

总结（1 ）对于不能采用结构化技术（Structured）和扫略技术（Sweep ）进行网格划分的复杂结构，用户可以运用Partition 工具将其分割成形状较为简单的区域，并对这些区域进行结构化或扫略网格划分。

如果模型不容易分割或分割过程过于繁杂，用户可以选用自由网格划分技术（Free ）。

Abaqus中三维几何体生成结构网格的分割方法图1 可以直接生成结构网格的三维几何体图2 不可以直接生成结构网格的三维几何体几何体中有孔圆弧≥900 有不能生成二维结构网格的面一个项点有三条以上的边共用图3 分割示例无法生成结构网格的问题分割示例 1 几何体中有孔如将孔分割成半圆或者1/4圆从而去除孔 2 圆弧≥900 如将1800圆弧分成两个900圆弧3 有不能生成二维结构网格的面如半圆周面只含有二个边而一个面至少含有三条以上的边界才能生成二维结构网格所以将半圆分半这样每个面便有三条边 4 一个顶点只能有三条边共用 5 一个区域至少有四个面如四面体6 如果区域中包含拓朴关系则这个区域只能有六个面。

如果多于六个面则如图4所示可以使用virtual topology对面进行合并直至所含的面只有六个面。

图4 使用virtual topology对面进行合并直至所含的面只有六个面7 面与面之间的角度最好接近于90°如果面与面角度≥1500则需进行分割8 对区域中的每个面则有以下要求8.1如果区域不是立方体cube则其面必须是一个整面单一面不能含有多个面片8 8.2 如果区域是立方体cubea side can be a connected set of faces that are on the same geometric surface. In addition the pattern of the faces must allow rows and columns of hexahedral elements to be created in a regular grid pattern along that entire side when the cube is meshed. For example Figure 5shows two acceptable face patterns and the resulting regular grid pattern of elements created by meshing the cubes using the structured meshing technique. Figure 5 Acceptable face patterns and the resulting meshes Figure 6 Unacceptable face patterns. The face pattern shown on the left is unacceptable for structured meshing because each face has only three sides. Each face in the pattern shown on the right has four sides but the pattern does not allow a regular grid of elements to be created on the partitioned side of the cube as shown in Figure 6. Figure 7 A regular grid of elements cannot be created Abaqus中三维几何体生成扫描网格的分割方法无法生成扫描网格的问题分割示例 1 起始面和目标面必须只能是一个整面a single face或是四边形组成的面片组合四边形的面片可以生成规则网格form a regular grid pattern。

划分网格是有限元模型的一个重要环节，它要求考虑的问题较多，工作量较大，所划分的网格形式由于划分者的水平和思路不同而有很大的差异，因而对计算精度和计算规模会产生显著的影响。

有限元网格数量的多少和质量的好坏直接影响到计算结果的精度和计算规模的大小。

一般来讲，网格数量增加，计算精度会有所提高，但同时计算规模也会增加，所以在确定网格数量时应该权衡这两个参数。

网格较少时增加网格数量可以显著提高计算精度，而计算时间不会有很大的增加。

所以应注意增加网格数量后的经济性。

实际应用时可以比较疏密两种网格划分的计算结果，如果两种计算结果相差较大，应该继续增加网格，重新计算，直到误差在允许的范围之内。

ABAQUS中的网格划分方法应该是所有通用有限元分析软件中最强大的。

本文将对其网格划分做较全面的叙述。

首先介绍一下网格划分技术，包括：结构化网格、扫掠网格、自由网格：1）结构化网格技术（STRUCTURED）：将一些标准的网格模式应用于一些形状简单的几何区域，采用结构化网格的区域会显示为绿色（不同的网格划分技术会对相应的划分区域显示特有的颜色标示）。

2）扫掠网格技术（SWEEP）：对于二维区域，首先在边上生成网格，然后沿着扫掠路径拉伸，得到二维网格；对于三维区域，首先在面上生成网格，然后沿扫掠路径拉伸，得到三维网格。

采用扫掠网格的区域显示为黄色。

3）自由网格划分技术（FREE）：自由网格是最为灵活的网格划分技术，几乎可以用于任何几何形状。

采用自由网格的区域显示为粉红色。

自由网格采用三角形单元（二维模型）和四面体单元（三维模型），一般应选择带内部节点的二次单元来保证精度。

4）不能划分网格：如果某个区域显示为橙色，表明无法使用目前赋予它的网格划分技术来生成网格。

这种情况多出现在模型结构非常复杂的时候，这时候需要把复杂区域分割成几个形状简单的区域，然后在划分结构化网格或扫掠网格。

注意：使用结构化网格或扫掠网格划分技术时，如果定义了受完全约束的种子（SEED），网格划分可能不成功，这时会出现错误信息们，可以忽略错误信息，允许ABAQUS去除对这些种子的约束，从而完成对网格的划分。

速度场在起始步中定义，用以定义所选区域的起始速度。

温度场在分析步中定义，用以定义所选区域温度场在数值和时间上的变化。

ABAQYS将把所定义的温度场赋个给所选的对象。

Load case:用于各种不同条件下的加载，多用于动态，在此不再详述。

7.MESH步：在这一步当中你可以产生一个集合的网格划分，根据分析的需要，你可以对网格划分的方式进行控制，系统会自动产生不同的网格划分。

当你修改PART步和ASSEMBLY步中的参数时，系统在此步会自动生成适合于这个模型的网格划分。

当然，由于ABAQUS在网格划分方面的功能还不够强大，不能够完全按照作者的意图随心所欲的进行划分，因此，可以用Patran或Hypermesh 等软件生成网格，然后导入至CAE中。

(1)Mesh→controls:对网格单元的形状以及网格划分的方式进行定义。

Element type:①Quad:完全使用四边形网格单元，而不使用任何的三角形单元。

此项为系统默认值。

如下所示：②Quad-dominated:主要使用的是四边形的网格单元，但是在过度区域允许出现三角形网格单元。

如下图所示：③Tri:完全使用三角形网格单元，而没有四边形单元。

不再举例了。

当然，以上是对平面图形进行网格划分，如果是对立体图形进行网格划分，那么相应的选项如下：① Hex:完全使用立方体(六面体)网格单元。

② Hex-dominated:主要使用六面体网格单元，在过度区域允许使用三棱锥(四面体)网格单元。

③ Tet:完全使用三棱锥(四面体)网格单元。

Technique:①free:自由划分网格，也就是说，在这种网格生成之前，不可能对所划分的网格模式进行预测。

这种划分方法具有很强的灵活性。

适用于模型区域的结构形态非常复杂的情况。

对于二维区域，可以使用三角形，四边形或者二者混合的单元形状；对于三维区域可以使用三棱锥单元。

下面分别介绍这两种情况：Free meshing with quadrilateral and quadrilateral-dominated elements：用四边形或以四边形为主的单元自由剖分。

为了提高分析精度，ABAQUS提供了以下三种自适应网格。

1、ALE自适应网格。

其全称为“任意的拉格朗日－欧拉自适应网格”（Arbitrary Lagrangian Eulerian adaptive meshing）。

它不改变原有网格的拓扑结构（单元和节点的数目和连接关系不会变化），而是在单分析步的求解过程中逐步改善网格的质量。

它主要用于ABAQUS/Explicit的大变形分析，以及ABAQUS/Standard中的声畴（acoustic domain）、冲蚀（ablation）和磨损问题。

在ABAQUS/Standard的大变形分析中，尽管也要以设定ALE自适应网格，但不会起到明显的作用。

2、自适应网格重划（adaptive remeshing）自适应网格重划通过多次重划网格达到所要求的求解精度，只适用于ABAQUS/Standard 分析，并且只能在ABAQUS/CAE中实现，其具体操作步骤为：1）在Mesh功能模块中选择菜单Adaptivity---Remeshing rule---Create，定义需要网格重划的区域、误差因子（error indicator）的相关变量和目标、以及网格重划的控制参数。

需要注意的是，对于三维实体模型，必须使用四面体单元网格；对于二维模型，必须使用三角形单元或以进阶算法（advancing front）生成的四边形单元网格，否则在提交分析时将会提示错误。

2）在Job功能模块中选择菜单Adaptivity---Manage，在弹出的Adaptivity Process Manager对话框中单击Create按钮，创建自适应分析作业系列（adaptivity process），指定最大重复次数（Maximum iterations），然后单击这个对话框中的Submit按钮提交分析，注意不是通常所用的Job Manager对话框中的Submit按钮。

3)ABAQUS/CAE会自动完成以下自适应网格重划过程：首先提交一个基于当前网格的分析作业，在分析完成后，根据得到的结果计算误差因子，根据这个误差因子重新生成网格（在JOB功能模块中可以看到新的网格），然后重新提交分析。

理解ABAQUS中重要的网格划分工具原理，尤其是理解ABAQUS里面的网格控制属性设置，这对于复杂网格划分尤其有用。

如图1，是ABAQUS中网格控制属性中的网格划分“技术”选项，它ABAQUS是决定采用何种策略划分网格的选项。

图1 ABAQUS网格控制属性对话框这几个选项看着挺简单，却很重要。

然而，关于这里的ABAQUS网格划分“技术”的解读，恰恰是很多教程缺失的内容。

理解这背后的技术原理直接影响着我们对复杂实体网格划分的切分策略！ABAQUS重要而常用的三种“自顶向下”的网格划分技术是：自由网格技术、结构网格技术、扫掠网格技术。

（1）自由网格技术，对于二维面几何来说，任何形状的面都能选择四边形、四边形为主和三角形；对于三维实体几何，只能生成四面体网格。

这很简单，如图2所示。

图2 ABAQUS自由网格划分技术（2）在ABAQUS的网格划分技术中，扫掠网格技术扮演着十分重要的角色。

首先是来自官方《ABAQUS文档》中的定义（翻译）：扫掠网格先创建源网格，然后沿着扫掠路径的边，一次次地拷贝源网格节点，直到到达目标区域；后边还补充说明，如果扫掠路径的边是直线或样条线，称为拉伸扫掠，如果扫掠路径是圆（弧）线称为旋转扫掠。

这个定义显得有些笼统。

然而我们在实际使用中已经知道，这里的所谓“拷贝”是广义的，这里的所谓“沿着一条路径”也是广义的。

《ABAQUS文档》中分为二维和三维的场景，讨论了哪些形状可以扫掠，哪些形状不可以，这些内容才是对我们划分网格有指导意义的。

注意一个重要的要求是：对三维实体，目标面必须是单一的面。

这里我们引用ABAQUS官方文档的图例简单解释，如图3，图左边可以，而右边不行。

图3 ABAQUS扫掠网格的源面和目标面然而上述这个事实却不是针对曲面网格的，针对曲面网格必须是四边形才能做扫掠网格（并且不管四边形的边是直边还是曲边）；而曲面网格对划分结构网格的几何要求反而放得更松一些，实际上，只要没有孔，几乎所有的连续面都可以是结构网格，有孔也没关系，做一下切分就可以。

1. part模块中，对顶面细节部分予以切割。

单击partition face by sketch,并选中顶面，进入草图模式，完成切割，如下两图。

2. mesh模块，对顶面各个边赋予种子，直至单元大小合适。

3. mesh模块，选择mesh->controls，选择实体并赋予bottom-up选项。

4. 进入bottom-up工具栏，可选用extrude,选择source（源面）为顶面，选择vector为厚度方向任意一边，起点在顶面而终点在底面。

Number of layers设为3，表明厚度方向3个单元。

最后单击mesh,可生成网格。

5. 注意顶面的网格形状，是可以由mesh->controls进行单独设置的，此时应选择face of solid regions,这时我们可以控制表面网格的形状，这里我们看到由于表面形状复杂，我们只能选择free选项。

至于单元形状我们选择QUAD（四边形）即可。

可以对表面进行进一步切割，直至得到structured选项（表面变绿色），这时对表面就可以进行规则四边形网格剖分。