基于AutoCAD的有限元网格半自动剖分

有限元网格剖分有限元计算的本质在于可以将连续的场域问题转变为离散的场域问题进行求解，而在这个由连续场域向离散场域转变的过程的核心在于有限元模型的网格划分。

进行有限元计算的主要过程体现在：首先确定出能和边值问题相对应的泛函数及可以相互等价的变分问题，进行有限元网格划分，将连续的场域离散成离散场域，在有限单元上利用一个已知的函数，例如线性的或者二次的，将有限单元上的未知连续函数近似的表示出来，求解泛函数的极值，得到一系列的方程组，进行方程组的求解，求解结束后将计算的结果进行显示，如果需要其它的一些场量时需要进行后处理等。

在上述的有限元求解的过程中，有限元模型的网格划分其中最为关键的一个环节，有限元模型的网格划分直接决定了有限元法在解决实际问题中所体现的能力，更是直接决定了有限元计算软件的计算精度。

一个有限元计算软件如果前处理的程序性能不够强大，则它的通用性就不会太强。

有限元模型的网格划分模块时有限元计算软件的前处理部分的主要模块。

有限元模型单元的大小和疏密度的合理设置，是保证计算精确性的重要保障，而有限元网格的合理性是建立在网格自动剖分程序所形成的初步网格的基础之上的，需要进一步的细分网格环节来实现合理的网格划分。

而有限元软件的自适应网格细分不需要依靠计算机用户的网格划分经验，仅仅凭借着有限元软件自带的功能就可以实现有限元网格的合理细化。

当前随着计算机的快速发展，网格剖分的算法已经得到了更大程度上的完善和发展，一些更为发展的求解域都可以进行网格的合理剖分。

有限元网格的自适应剖分软件能够利用软件自身的功能属性自动决定出网格在哪一个地方需要进行网格的进一步细化，细化的具体程度是多少，进而得到一个较为合理的网格划分，并且在该模型上可以获得较为准确的计算结果。

有限元网格的进一步细分的目的在于能够使得软件根据计算场域的特征和计算场量的分布情况合理的设置网格，使得模型中的每一个单元的计算精确性基本相同。

网格剖分的自适应软件彻底的改变了以往网格划分计算人员剖分经验的依赖性，而且还能够在数量较小的节点单元的情况下获取较高的计算求解精度。

基于autocadame的圆管接头有限元网格划分方法近年来，随着信息技术的快速发展，数值分析技术不断取得新的进展，有限元分析技术也越来越受到重视。

圆管接头是在流体动力学中常见的结构之一，它具有复杂的几何形状，它的有限元网格划分方法在数值分析领域非常重要。

本文以《基于AutocadAME的圆管接头有限元网格划分方法》为课题，对圆管接头的有限元网格划分方法进行研究。

研究背景随着时代的发展，圆管接头被广泛应用于各类工程中，并且它在流体动力学中具有重要地位，它是众多流体动力学模型中重要的构件之一。

由于圆管接头的复杂几何形状，在进行数值分析时，有限元网格划分对于精确计算具有重要意义。

基于AutocadAME的圆管接头有限元网格划分方法AutocadAME是一种被广泛应用于数值分析的软件，它可以实现圆管接头的快速有效的有限元网格划分。

采用AutocadAME进行圆管接头的有限元网格划分，工作流程如下：1.首先，选定所需要划分的圆管接头，定义工作空间，建立有限元网格基本框架；2.然后，使用AutocadAME中的“划分”功能，对圆管接头进行有限元网格划分；3.最后，使用AutocadAME中的“编辑”功能，调整划分得到的有限元网格，使其能够满足数值分析的需求。

优点和缺点分析优点：（1）AutocadAME有限元网格划分的结果和传统的试验方法相比，具有更高的精度；（2）AutocadAME可以快速有效的划分圆管接头，减少了研究者所需要耗费的时间；（3）AutocadAME可以自动识别圆管接头的几何形状，使有限元网格划分更加容易。

缺点：（1）有时候AutocadAME无法发现某些特殊几何形状，可能要求研究者手工调整有限元网格；（2）AutocadAME划分的有限元网格只能够满足特定的物理模型的数值分析，无法满足多物理模型的数值分析。

研究结论圆管接头的有限元网格划分是一个重要的数值分析问题，基于AutocadAME的圆管接头有限元网格划分方法是目前较为常用的一种方法，由于它具有精度高、操作简单、自动识别几何形状的优点，在实际工程中得到了广泛应用。

基于AutoCAD的有限元网格半自动剖分1问题的提出有限元方法是一种解决复杂工程实际问题的有效手段，广泛应用在土木建筑、航空航天、铁道隧洞，水利工程等各个领域中。

然而，对于有成千上万个自由度的复杂结构，使前处理技术成为有限元技术应用的瓶颈。

近年来，许多科研人员致力于自动网格的生成，取得了卓有成效的进展。

基于Delaunay的三角化的自由网格生成方法是较为成熟的方法，但不足的是只能生成三角形单元，影响有限元的精度。

四边形技术有：一类以任意三角形网格为基础，通过Zienkiewicz1方法，形成三角形、四边形共存的网格，显然不易作为一种好网格，另一类则直接生成四边形单元，如Paving2方法，模板法3等，然而过多的限制条件影响了通用性。

尽管以上的方法能满足一些较为简单的结构设计，然而这些软件尚不成熟，生成的网格仍难以广泛应用，重要的是无法满足大型复杂结构的设计，尤其针对大型及特大型的地下厂房和隧洞中，地形、地貌、地质、地下水、混凝土支护、锚索、开挖顺序以及厂房中主要结构的优化布置等诸多因素，同时对于大型调压室中还需要考虑机组负荷变化引起的水位变化，已经完全制约了网格自动剖分的发挥。

为了工程的需要，设计人员不得不重新回到手工作图的初始状态。

本文采用AutoCAD进行网格半自动剖分，然后利用DXF文件完成高级语言与AutoCAD的接口，索取图形的基本数据，利用高级语言处理后，得到所需要的有限元数据。

与此同时，利用AutoLISP语言进行图形显示，初步完成前处理的主要数据的提取任务。

这样就满足了工程需要，保证了网格剖分的科学性和准确性，方便了网格的检查与修改，加快了有限元分析的周期，不失为一种实用、高效的前处理方法。

有效地解决了CAD图形与有限元网格数据转换之间的矛盾，将AutoCAD系统和有限元计算程序有机地结合。

2AutoCAD图形的数据化方法2.1 结构的半自动离散及DXF文件利用AutoCAD4 进行网格剖分仅需要完成主要结构的网格细分，对于占多数区域的其它部分完全可以通过AutoCAD强大的编辑功能实现结构的半自动离散，极大地加快了结构的离散过程，而且在结构的离散过程中远远超过了绝大多数自动剖分软件对边界条件的限制，尤其是极大的方便了工程界的需要，为有限元的主体计算打下了良好的基础。

基于AutoCADAME的圆管接头有限元网格划分方法
文献民;张铁军
【期刊名称】《大连铁道学院学报》
【年(卷),期】1998(019)003
【摘要】为满足空间飞行器结构中圆管接头模拟分析的需要，在ＡｕｔｏＣＡＤＡＭＥ的基础上实现了圆管接头的有限元网格剖分。

该方法在实际工程中得到广泛应用，并取得了令人满意的效果。

【总页数】4页(P10-13)
【作者】文献民;张铁军
【作者单位】哈尔滨工业大学;大连铁道学院
【正文语种】中文
【中图分类】V414.1
【相关文献】
1.基于模型特征的新型有限元网格划分方法研究 [J], 张建乔;刘永红;吕广忠;王世英
2.基于ANSYS的有限元网格划分方法 [J], 仇亚萍;黄俐军;冯立飞
3.基于 Ansys 的有限元网格划分方法应用研究 [J], 王宇;卢玲;李文韬
4.基于参数化模型特征的有限元网格划分方法研究 [J], 张建乔;刘永红;吕广忠
5.基于参数化模型特征的有限元网格划分方法研究 [J], 张建乔;刘永红;吕广忠因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

有限元网格剖分 (转自中科大有限元论坛）有限元网格剖分1. 引言有限元法是求解复杂工程问题的一种近似数值解法，现已广泛应用到力学、热学、电磁学等各个学科，主要分析工作环境下物体的线性和非线性静动态特性等性能。

有限元法求解问题的基本过程主要包括：分析对象的离散化-有限元求解-计算结果的处理三部分。

曾经有人做过统计：三个阶段所用的时间分别占总时间的40%~50%、5%及50%~55%。

也就是说，当利用有限元分析对象时，主要时间是用于对象的离散及结果的处理。

如果采用人工方法离散对象和处理计算结果，势必费力、费时且极易出错，尤其当分析模型复杂时，采用人工方法甚至很难进行，这将严重影响高级有限元分析程序的推广和使用。

因此，开展自动离散对象及结果的计算机可视化显示的研究是一项重要而紧迫的任务。

可喜的是，随着计算机及计算技术的飞速发展，出现了开发对象的自动离散及有限元分析结果的计算机可视化显示的热潮，使有限元分析的“瓶颈”现象得以逐步解决，对象的离散从手工到半自动到全自动，从简单对象的单维单一网格到复杂对象的多维多种网格单元，从单材料到多种材料，从单纯的离散到自适应离散，从对象的性能校核到自动自适应动态设计/分析，这些重大发展使有限元分析摆脱了仅为性能校核工具的原始阶段，计算结果的计算机可视化显示从简单的应力、位移和温度等场的静动态显示、彩色调色显示一跃成为对受载对象可能出现缺陷(裂纹等)的位置、形状、大小及其可能波及区域的显示等，这种从抽象数据到计算机形象化显示的飞跃是现在甚至将来计算机集成设计/分析的重要组成部分。

2. 有限元分析对网格剖分的要求有限元网格生成就是将工作环境下的物体离散成简单单元的过程，常用的简单单元包括：一维杆元及集中质量元、二维三角形、四边形元和三维四面体元、五面体元和六面体元。

他们的边界形状主要有直线型、曲线型和曲面型。

对于边界为曲线(面)型的单元，有限元分析要求各边或面上有若干点，这样，既可保证单元的形状，同时，又可提高求解精度、准确性及加快收敛速度。

高质量CAD文件的网格划分与有限元分析随着科技的不断发展，计算机辅助设计（CAD）在各行各业中得到了广泛的应用。

CAD文件的网格划分与有限元分析是CAD领域的重要课题，对于高质量CAD文件的生成和设计优化具有重要的意义。

本文将介绍CAD文件的网格划分方法以及有限元分析的基本原理，旨在为高质量CAD文件的制作提供参考。

一、CAD文件的网格划分方法网格划分是CAD文件的基础工作，它将复杂的几何形状划分为小块的网格单元，为后续的有限元分析提供了基础。

常见的网格划分方法有以下几种：1. 三角剖分法三角剖分法是一种常用的网格划分方法，它将几何形状划分为若干个三角形，并通过连接三角形的边来构成网格。

三角剖分法简单易行，适用于较为简单的几何形状。

2. 四边形单元划分法四边形单元划分法将几何形状划分为若干个四边形，并通过连接四边形单元的边构成网格。

相比于三角剖分法，四边形单元划分法可以更好地适应复杂的几何形状。

3. 其他方法除了上述两种方法外，还有很多其他的网格划分方法，如四面体划分法、六面体划分法等。

这些方法根据实际需求和几何形状的特点来选择合适的网格划分方式。

二、有限元分析的基本原理有限元分析是一种常用的工程分析方法，它通过将结构或实体划分为多个小单元，利用数值解法求解每个小单元的位移和应力分布，从而得到整体的应力和变形情况。

有限元分析的基本原理包括以下几个步骤：1. 离散化将结构或实体离散化为多个小单元，每个小单元具有相应的节点和连接关系，构成有限元网格。

网格的划分可以使用前文提到的网格划分方法，确保网格的质量和准确性。

2. 建立刚度矩阵根据小单元的几何形状和材料性质，建立每个小单元的刚度矩阵。

刚度矩阵描述了小单元内部的力学行为，是有限元分析的基础。

3. 组装刚度矩阵将所有小单元的刚度矩阵根据节点的连接关系组装成整体的刚度矩阵。

刚度矩阵的组装需要考虑节点的边界条件和连接关系。

4. 施加边界条件根据实际问题的边界条件，在整体刚度矩阵中施加相应的边界条件。

基于AutoCAD的有限元网格半自动剖分1问题的提出有限元方法是一种解决复杂工程实际问题的有效手段，广泛应用在土木建筑、航空航天、铁道隧洞，水利工程等各个领域中。

然而，对于有成千上万个自由度的复杂结构，使前处理技术成为有限元技术应用的瓶颈。

近年来，许多科研人员致力于自动网格的生成，取得了卓有成效的进展。

基于Delaunay的三角化的自由网格生成方法是较为成熟的方法，但不足的是只能生成三角形单元，影响有限元的精度。

四边形技术有：一类以任意三角形网格为基础，通过Zienkiewicz1方法，形成三角形、四边形共存的网格，显然不易作为一种好网格，另一类则直接生成四边形单元，如Paving2方法，模板法3等，然而过多的限制条件影响了通用性。

尽管以上的方法能满足一些较为简单的结构设计，然而这些软件尚不成熟，生成的网格仍难以广泛应用，重要的是无法满足大型复杂结构的设计，尤其针对大型及特大型的地下厂房和隧洞中，地形、地貌、地质、地下水、混凝土支护、锚索、开挖顺序以及厂房中主要结构的优化布置等诸多因素，同时对于大型调压室中还需要考虑机组负荷变化引起的水位变化，已经完全制约了网格自动剖分的发挥。

为了工程的需要，设计人员不得不重新回到手工作图的初始状态。

本文采用AutoCAD进行网格半自动剖分，然后利用DXF文件完成高级语言与AutoCAD的接口，索取图形的基本数据，利用高级语言处理后，得到所需要的有限元数据。

与此同时，利用AutoLISP语言进行图形显示，初步完成前处理的主要数据的提取任务。

这样就满足了工程需要，保证了网格剖分的科学性和准确性，方便了网格的检查与修改，加快了有限元分析的周期，不失为一种实用、高效的前处理方法。

有效地解决了CAD图形与有限元网格数据转换之间的矛盾，将AutoCAD系统和有限元计算程序有机地结合。

2AutoCAD图形的数据化方法2.1 结构的半自动离散及DXF文件利用AutoCAD4 进行网格剖分仅需要完成主要结构的网格细分，对于占多数区域的其它部分完全可以通过AutoCAD强大的编辑功能实现结构的半自动离散，极大地加快了结构的离散过程，而且在结构的离散过程中远远超过了绝大多数自动剖分软件对边界条件的限制，尤其是极大的方便了工程界的需要，为有限元的主体计算打下了良好的基础。

有限元网格剖分方法概述在采用有限元法进行结构分析时，首先必须对结构进行离散，形成有限元网格，并给出与此网格相应的各种信息，如单元信息、节点坐标、材料信息、约束信息和荷载信息等等，是一项十分复杂、艰巨的工作。

如果采用人工方法离散对象和处理计算结果，势必费力、费时且极易出错，尤其当分析模型复杂时，采用人工方法甚至很难进行，这将严重影响高级有限元分析程序的推广和使用。

因此，开展自动离散对象及结果的计算机可视化显示的研究是一项重要而紧迫的任务。

有限元网格生成技术发展到现在, 已经出现了大量的不同实现方法，列举如下：1．映射法映射法是一种半自动网格生成方法，根据映射函数的不同，主要可分为超限映射和等参映射。

因前一种映射在几何逼近精度上比后一种高，故被广泛采用。

映射法的基本思想是：在简单区域内采用某种映射函数构造简单区域的边界点和内点，并按某种规则连接结点构成网格单元。

也就是根据形体边界的参数方程，利用映射函数，把参数空间内单元正方形或单元三角形(对于三维问题是单元立方体或单元四面体)的网格映射到欧氏空间，从而生成实际的网格。

这种方法的主要步骤是，首先人为地把分析域分成一个个简单可映射的子域，每个子域为三角形或四边形，然后根据网格密度的需要，定义每个子域边界上的节点数，再根据这些信息，利用映射函数划分网格。

这种网格控制机理有以下几个缺点：（1）它不是完全面向几何特征的，很难完成自动化，尤其是对于3D区域。

（2）它是通过低维点来生成高维单元。

例如，在2D问题中，先定义映射边界上的点数，然后形成平面单元。

这对于单元的定位，尤其是对于远离映射边界的单元的定位，是十分困难的，使得对局部的控制能力下降。

（3）各映射块之间的网格密度相互影响程度很大。

也就是说，改变某一映射块的网格密度，其它各映射块的网格都要做相应的调整。

其优点是：由于概念明确，方法简单，单元性能较好，对规则均一的区域，适用性很强，因此得到了较大的发展，并在一些商用软件如ANSYS等得到应用。

《有限元网格剖分与网格质量判定指标》篇一一、引言有限元分析（Finite Element Analysis, FEA）是工程领域中广泛使用的一种数值分析方法，它能够模拟复杂的物理现象和工程问题。

而有限元网格剖分作为有限元分析的基础，其质量和精度直接影响到分析结果的准确性。

因此，本文将重点探讨有限元网格剖分的过程以及网格质量判定指标，旨在为工程技术人员提供有益的参考。

二、有限元网格剖分1. 网格剖分流程有限元网格剖分流程包括以下步骤：问题定义、网格规划、几何模型构建、单元选择、剖分实现及质量控制。

首先，根据问题需求确定求解区域和边界条件；其次，根据问题特性和计算需求进行网格规划，如确定单元类型、尺寸等；然后，根据几何模型进行网格生成；接着，选择合适的单元类型进行剖分；最后，对生成的网格进行质量控制和优化。

2. 网格类型与单元选择有限元网格的类型主要包括结构化网格和非结构化网格。

结构化网格具有较好的规则性和连续性，适用于规则的求解区域；而非结构化网格则具有较强的适应性和灵活性，适用于复杂的几何模型。

在单元选择方面，常用的单元类型包括四边形单元、三角形单元、六面体单元等。

不同类型的单元具有不同的精度和计算效率，需要根据具体问题选择合适的单元类型。

三、网格质量判定指标网格质量是影响有限元分析结果的重要因素。

为了确保分析结果的准确性，需要采用一系列的网格质量判定指标来评估网格的质量。

以下是一些常用的网格质量判定指标：1. 单元形状质量指标单元形状质量指标用于评估单元的形状是否符合要求。

常见的单元形状质量指标包括面积比、角度比等。

这些指标可以反映单元的形状是否过于扭曲或狭长，从而影响计算的精度和稳定性。

2. 光滑性指标光滑性指标用于评估网格的光滑程度。

在剖分过程中，可能会产生一些尖锐的边缘或角落，这些都会影响分析结果的准确性。

光滑性指标可以通过计算单元间的连接性和相邻单元间的连续性来评估。

3. 雅可比矩阵条件数雅可比矩阵条件数用于评估网格的扭曲程度。

基于AutoCAD的有限元网格半自动剖分
袁明道; 肖明
【期刊名称】《《工程设计CAD及自动化》》
【年(卷),期】1998(000)004
【总页数】3页(P26-28)
【作者】袁明道; 肖明
【作者单位】武汉水利电力大学
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.72
【相关文献】
1.一个基于网格前沿技术的三维实体四面体有限元网格剖分算法 [J], 梅中义;范玉青
2.基于数字图像的复合材料有限元网格剖分算法 [J], 张兰;许磊;张阳
3.基于四叉树的有限元网格自动剖分 [J], 杨名生;张立京
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5.基于模糊控制的自适应有限元网格自动剖分 [J], 刘旺玉;林德浩
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AutoCAD二次开发技术在有限元结构分析前处理技术中的应
用
杨东;陈思作
【期刊名称】《工程建设与设计》
【年(卷),期】2003(000)007
【摘要】探讨了如何利用AutoCAD图形数据库和强大的二次开发工具
0bjectARX2000开发有限元前处理系统.
【总页数】3页(P61-63)
【作者】杨东;陈思作
【作者单位】武汉大学土木建筑工程学院,湖北,武汉,430072;武汉大学土木建筑工程学院,湖北,武汉,430072
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.72;TP311.52
【相关文献】
1.AutoCAD二次开发技术在船舶驾驶视线设计中的应用 [J], 王侨;申玫;周凤菊
2.基于AutoCAD的有限元结构分析前处理技术的实现 [J], 杨东;陈思作
3.AutoCAD二次开发技术在矿山工程设计中的应用 [J], 李少辉;王志远
4.基于Python的AutoCAD二次开发技术在工装设计中的应用 [J], 郑浩;李大超
5.基于.NET的AutoCAD二次开发技术在石化工程设计中的应用 [J], 任柱
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