自动网格划分专题

自动网格划分详述

具体问题：

对构件进行自动网格划分，很多FEA软件使用者存在较多的疑惑，尤其针对组合构件的网格划分问题，如何使接触部位共节点耦合不太明确，现结合midas FEA V3.3版本，针对与自动网格划分相关操作做一些说明，以及对各种组合结构进行自动网格划分的方法做一个整理。

解决办法：

⑴自动网格划分各项解释

在程序中，自动网格划分具体位置如下图：

①对任意空间线进行自动网格划分；②对平面或空间曲面进行自动网格划分；

③对实体划分生成四面体网格；④对实体划分生成以六面体为主导网格；

⑤对线围成的平面线框网格划分；⑥对线围成的平面线框或空间曲面线框划分；

⑦将围成闭合的2D网格生成3D网格；

针对右下图每一项做如下说明：

第①项：主要针对空间任意线进行自动网格划分生成线网格单元；

第②项：对空间任意面，生成平面网格单元；

第⑥项：对空间任意闭合线框，生成曲面网格单元；

第⑤项：只能将闭合平面线框进行自动网格划分生成平面网格单元；

第③项：对空间实体进行自动网格划分生成四面体网格单元；

第④项：对空间实体进行自动网格划分生成以六面体为主导的网格单元，其划分原则是，以六面体网格为主导，在不规则部位以五面体金字塔型网格为过度，再加上四面体网格来生成以六面体为主导的网格单元（如下图所示），这是midas FEA软件升级后的新增功能；我们知道，六面体网格的分析计算精度高于四面体网格，提高了计算精度；而且由于六面体网格生成的实体得到的单元数和节点数远少于四面体网格，因此计算速度也优先于四面体网格生成的实体。

第⑦项：此功能应用较少，但有些情况还是能用到。主要是通过闭合2D面网格生成3D实体网格，类似于空间闭合面的填充功能，这里是将闭合面网格填充为实体网格。⑦图反映的就是：将一面开口的空间面网格生成闭合的空间面网格，然后再通过自动网格填充为体网格。

⑵组合构件的自动网格划分

a、线-面接触

可以通过印刻功能将接触部位顶点印刻到曲面上，然后对线与面分别进行自动网格划分；

b、面-实体接触

通过印刻功能将接触部位曲线印刻到实体表面，然后对面与体分别进行网格划分；

这里需要注意：在做完印刻以后，实际上板与实体接触部位有两条线，这时为了保证这两条线能节点耦合，需要做线网格尺寸控制，选择线的时候可以用多段线选择功能（）选择这两条线，这里确保分别对面与体进行自动网格划分时在两重合线上共节点。

c、实体-实体接触（完全共面）

对于接触面完全相同的两实体分别直接对其自动网格划分，其接触面节点一定是耦合的（如下图）。

其原因在于自动网格划分>高级选项>，勾选上匹配相邻面后，

程序对相互接触的两个实体进行网格划分时使相邻面节点耦合（如下图所示）。所以，我们不难推出，对于一个复杂构件，用分割实体的功能对其分割，其

分割后两重合面也一定是节点耦合的，因为被分割后的两实体其接触面也是完全一致的。

d、实体-实体接触（不完全共面）

有四种方法实现两构件节点耦合，以下图两接触的构件为例。

方法一、布尔并集（）

我们知道，如果不做任何处理，对这两个相互接触的实体进行自动网格划分，必定不能共节点耦合。当这两个构件材料特性完全相同的情况下，可以做并集处理，然后对并集后的整体进行自动网格划分，可以完全耦合。如下图。

这里需要注意：如果构件过于复杂，可能并集后却仍然划分网格失败，这时我们需要尝试用以下三种方法处理。

方法二：布尔差集（）（推荐采用）

我们知道，对于大部分组合结构来说，其材料特性是不一致的，因此我们需要分开进行网格划分，采用方法一就不适合了。这里，采用布尔差集，通过差集将两接触面分别在对方表面上形成刻痕，实现节点耦合。但需注意：如果A构件表面包含在B构件表面内（图例构件接触类型），那么只需要布尔差集一次，且为B-A，如下图。如果A构件表面与B构件表面呈相交接触，且交集不为0，那么需要做两次布尔差集，先A-B，再B-A。此目的就是为了保证两接触面分别在对方表面上形成刻痕。

注：这里在做差集时，“删除辅助形状”不要勾选上，这里不勾选，A构件就不会被删除，如果勾选了，A构件就被删除了。

方法三：嵌入实体（）

操作和效果与布尔差集类似，但是操作上略比差集麻烦。如下图所示。

这里，在做嵌入操作时，同样不要勾选“删除原形状”，如果勾选后，A构件也就被删除了；但是如果不勾选，原B构件会仍然存在，这里需要将其删除。

方法四：印刻（）

这种方法更加适合于线-面、面-面与面-体接触，因为这几种组合不能运用布尔运算。当然，对于体-体接触，也是能运用印刻操作实现耦合的。见下图：

印刻说明：选择“印刻曲线”，“选择形状”选B实体，“选择目标曲面”选择B实体上与A接触的表面，“选择辅助曲线”选择A实体上与B接触的表面上的轮廓线，印刻方向我们可以根据情况选择，如果刚好接触，可以直接选“最短距离方向”。通过印刻，使A构件截面边线刻在B构件表面。最后网格划分实现耦合。

总之：组合构件划分网格后能耦合的原则是：两构件的接触部位有彼此的刻痕。①接触部位为面时，即体的某一面与另一体某一面接触，当A面∩B面=B 面（A面∩B面=A面），则只需将B面边线刻在A面（A面边线刻在B面）上；当A面∩B面=C面≠0，则需将A面边线刻在B面上，同时将B面边线刻在A面上。

②当接触部位为线时，即面的某一边与另一面或一体的表面接触，则需先将边线印刻到面上，再对两条重合的接触线进行线网格尺寸控制，继而网格划分。③当接触部位为点时，即某线的顶点与面接触，则只需将点印刻在面上即可。