例2 立体模型的自动网格划分.docx
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例2立体模型的自动网格划分
例2立体模型的自动网格划分
2.1概述
本例主要描述了立体模型的建立和网格划分的过程，建立了一个简单的螺栓结构，此范例的目的有以下几个方面：
1、立体建模，加入简单模块。
2、利用布尔变量运算和掺合技巧完成立体模型建立。
3、利用模型的对称性减少立体模型。
4、将立体面转换成面层，然后自动划分面网格。
5、用自动四面体网格生成器划分网格。
6、利用对称性通过复制样模完成整个模型。
2.2问题背景
本例将示范如图2-1所示的简单螺栓结构的网格划分。
图2-1简单螺栓结构
从图中可以看出，整个结构是由两个不同半径的圆柱体和一个正六棱柱三个简单结构组成。
此结构的立体模型建立可由两个布尔变量操作完成。
两个圆柱体必须相连，然后减出立体棱柱。
经过这些操作，一个复合立体已经建立。
其中一些边缘必须给出具体的曲率。
这是建立复合体的操作。
但是，在使用自动网格生成之前，立体结构将会有所缩减。
模型呈三十度环形对称关系。
减去两个立方块后将会得到三十度的扇形立方块。
立体网格的生成分三个渐进阶段。
首先将立体表面转化成层面，这个层面将会生成平面网格，然后通过这些平面网格生成立体网格。
当对立体网格所有边都规定了平均长度后，扇形体将会自动调整网格，生成四面体单元。
最终将通过对称性和复制功能将网格扩展到整个的螺栓结构。
2.3步骤描述
2.3.1建立基本结构
2.3.2细化立体模型
2.3.3利用对称性将模型缩减成最小的扇形体
2.3.4在扇形体上划分平面网格
2.3.5在平面网格的基础上对立体模型划分网格
2.3.6利用对称性和复制功能完成整个螺栓体的网格划分
2.3.1建立基本结构
建立立体模型首先利用近似法从三个简单结构单元开始，其中包括两个圆柱和一个棱柱。
MAIN
MESHGENERATION
SOLIDTYPE
CYLINDER
RETURN
solidsADD
000圆柱中心线起点坐标
001圆柱中心线终点坐标
0.40.4圆柱半径
001圆柱中心线起点坐标
002圆柱中心线终点坐标
0.70.7圆柱半径
VIEW
activate4（on）
activate1（off）
PERSPECTIVE
show4
FILL
RETURN
在VIEW操作过程中，4视图被激活，并且调成透视显示。
将视图1中透视视图的开关关闭。
如图2-1
2-2两个圆柱体
将两个圆柱体连接起来。
MAIN
MESHGENERATION
SOLIDS
UNITE
12（选择圆柱体1和2）
ENDLIST（#）
RETURN
图2-3联结的最后结果
下面就要从当前圆柱体中截去一个棱柱。
MAIN
MESHGENERATION
SOLIDTYPE
PRISM
RETURN
solidsADD
001.4（棱柱下底中心线坐标）
002.1（棱柱上底中心线坐标）
0.4（棱柱半径）
6（棱柱边数）
SOLIDS
SUBTRACT
12（选中结构体）
ENDLIST（#）
到现在基本立体模型已经完成如图2-4所示。
到现在为止只有一个立体存在。
基本切块将在布尔变量操作结束后在数据库中呈现出来。
图2-4剪切后的结果
2.3.2细化立体模型
在这一步中，将在基本模型圆柱体的顶端边缘进行两个倒圆操作。
其中包括确定倒圆半径和倒圆位置。
在执行倒圆操作之前首先标记立体的边缘。
因为虽然所有的边缘都可以从图中采集，但是这不是一个严格精确的过程。
因此描述标识边缘的过程还是非常有用的。
倒圆结束后所有边缘号码都要重新改变。
MAIN
MESHGENERATION
PLOT
solidSETTINGS（on）
edgesLABELS
REGEN
RETURN
RETURN
SOLIDS
blendRADIUS
0.1
blendEDGE
1:
18（选择立体边缘）
图2-5激活立体边缘标记
图2-6第一个边缘倒角
第一个边缘倒角的结果如图2-6所示，下面将进行第二个边缘的倒角，同时立体边缘的标记也将清楚。
MAIN
MESHGENERATION
SOLIDS
blendEDGE
1:
3
PLOT
solidsSETTINGS（off）
edgesLABELS
REGEN
RETURN
RETURN
至此，立体模型建立阶段已经完成，最终模型结果如图2-7所示。
图2-7最终立体模型
2.3.3利用对称性将模型缩减成最小的扇形体
观察模型，我们就可发现该模型有必然的对称性平面。
由于完整的三百六十度模型有一个正六棱柱，所以可把模型看作是由六个扇形体组成。
更进一步讲，六十度的扇形体也是对称的，所以三十度的扇形的是划分网格所需的最小的部分。
在这一步，模型将会被分割成三十度的扇形体。
获取两个立体块并从整个立体模型中分割出来。
MAIN
MESHGENERATION
VIEW
show1
FILL
RETURN
SOLIDTYPE
BLOCK
RETURN
solidsADD
-10-1（立体块起点坐标）
224（立体块个方向的长度）
图2-8添加的第一个立体块
第二个立体块将由第一个立体块复制生成。
MAIN
MESHGENERATION
DUPLICATE
ROTATIONANGLES
00150（复制旋转分别绕X,Y,Z轴）
SOLIDS
2（选择立体块）
ENDLIST（#）
图2-9复制立体块
最后，立体块三和立体块二将会从立体块一中剪切出来。
MAIN
MESHGENERATION
SOLIDS
SUBTRACT
1（要剪切的立体块）
2（被剪切掉的立体块）
3（被剪切掉的立体块）
ENDLIST（#）
FILL
VIEW
show4
RETURN
FILL
图2-10已完成的扇形体
2.3.4在扇形体上划分平面网格
在这一步中，将会对利用表面自动划分网格对缩减模型的表面自动化分网格。
首先要把立体表面转化成层面，然后关闭绘制面和点的开关。
MAIN
MESHGENERATION
SOLIDS
convertSOLIDFACESTOSURFACES
all:
EXIST.
PLOT
drawSOLIDS（off）
drawPOINTS（off）
REGEN
RETURN
RETURN
接下来要划分单元的边界长度将由曲线等分命令指定。
这里，我们把所有曲线均分单元的边界长度设为0.1。
为确保生成跟具体的面匹配的单元，曲线划分按特殊曲线匹配。
MAIN
MESHGENERATION
AUTOMESH
CURVEDIVISIONS
AVGLENGTH
0.1（曲线划分长度）
APPLYCURVEDIVISIONS
all:
EXIST.（对所有的曲线）
MATCHCURVEDIVISIONS
0.005（输入奔赴顶点的误差）
all:
EXIST.（对所有曲线）
图2-11为自动划分网格生成的子点
下面自动表面网格生成器将自动生成表面网格。
网格生成后，为了更容易看到生成的单元，将会关闭节点草图开关。
MAIN
MESHGENERATION
AUTOMESH
SURFACEMESHING
triangles（delaunay）SURFACETRIMESH!
all:
EXIST（对所有表面）
PLOT
drawNODES（off）
drawSURFACES（off）
drawCURVES（off）
elementsSOLID
REGEN
RETURN
图2-12划分表面网格后的扇形体
每个表面都生成了对应的表面网格。
线等划分匹配的应用用来确保各曲线上面所有节点相互闭合的。
尽管这样，仍然有重复的节点在临界点上。
2.3.5在平面网格的基础上对立体模型划分网格
平面网格划分的结果能用于立体网格划分当中。
一个封闭表面呈现是必需的。
每个表面上在表面划分网格出现的重复节点被用SWEEP处理器删除。
这能从结构边界线的草图中验证。
MAIN
MESHGENERATION
PLOT
elementsSETTINGS
OUTLINE
RETURN
RETURN
SWEEP
TOLERANCE
.0001
NODES
all:
EXIST
RETURN
PLOT
elementsSETTINGS
REGEN
RETURN
RETURN
自动四面体网格是规定的用于主要的网格划分。
MESHGENERATION
AUTOMESH
SOLIDMESHING
tetrahedraTETMESH!
all:
EXIST（三角单元）
图2-13划分后的四面体网格
2.3.6利用对称性和复制功能完成整个螺栓体的网格划分
扇形体的网格已经自动生成。
像前面说的，这个完整的模型是由六个相同的面对称的部分组成。
首先，利用SYMMETRY处理器生成六十度的扇形体。
利用一个公式输入正交对称面。
MAIN
MESHGENERATION
SYMMETRY
NORMAL
sin（30*pi/180）
cos（30*pi/180）
0
ELEMENTS
all:
EXIST.
图2-14利用对称操作后的网格
下面将生成的六十度扇形体复制五次以生成完整的模型。
MAIN
MESHGENERATION
DUPLICATE
ROTATIONANGLES旋转角度
0060
REPETITIONS复制个数
5
ELEMENTS
all:
EXIST.
FILL
图2-15复制操作完后的单元网格
对称和复制操作生成了新的单元，但是我们还没有检查因复制操作而生成的重复节点，而为了将复制的各个部分连接起来这些节点必须要删除。
重复节点的删除是通过SWEEP过程并将公差设置为0.001来完成的。
至此，螺栓结构的网格划分已经完成。
MAIN
MESHGENERATION
SWEEP
sweepNODES
all:
EXIST.
SAVE
图2-16SWEEP处理后结果
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