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1、例例 2 立体模型的自动网格划分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
2、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
3、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 MESH GENERATION SOLID TYPE CYLINDER RETURN solids ADD 0 0 0 圆柱中心线起点坐标 0 0 1 圆柱中心线终点坐标 0.4 0.4 圆柱半径 0 0 1 圆柱中心线起点坐标 0 0 2 圆柱中心线终点坐标 0.7 0.7 圆
4、柱半径 VIEW activate 4 (on) activate 1 (off) PERSPECTIVE show 4 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 2-12-2 两个圆柱体 将两个圆柱体连接起来。 MAIN MESH GENERATION SOLIDS UNITE 1 2 (选择圆柱体1和2) END LIST (#) 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 MESH GENERATION SOLID TYPE PRISM RETURN solids
5、 ADD 0 0 1.4 (棱柱下底中心线坐标) 0 0 2.1 (棱柱上底中心线坐标) 0.4 (棱柱半径) 6 (棱柱边数) SOLIDS SUBTRACT 1 2 (选中结构体) END LIST (#) 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
6、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 MESH GENERATIONPLOT solid SETTINGS (on) edges LABELS REGEN RETURN RETURN SOLIDS blend RADIUS 0.1 blend EDGE 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 MESH GENERATION SOLIDS blend EDGE 1:3 PLOT solids SETTINGS (off) ed
7、ges LABELS 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 MESH GENERATION VIEW show 1 FILL RETURN SOLID TYPE
8、 BLOCK RETURN solids ADD -1 0 -1 (立体块起点坐标) 2 2 4 (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 MESH GENERATION DUPLICATE ROTATION ANGLES 0 0 150 (复制旋转分别绕X,Y,Z轴) SOLIDS 2 (选择立体块) END LIST (#)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 MESH GENERATION SOLIDS SUBTRACT 1 (要剪切的立体块) 2 (被剪切掉的立体块) 3 (被剪切
9、掉的立体块) END LIST (#) FILL VIEW show 4 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 MESH GENERATION SOLIDS convert SOLID FACES TO SURFACES all: EXIST. PLOT draw SOLIDS (off)draw POINTS (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
10、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 MESH GENERATION AUTOMESH CURVE DIVISIONS AVG LENGTH 0.1 (曲线划分长度) APPLY CURVE DIVISIONS all: EXIST. (对所有的曲线) MATCH CURVE DIVISIONS 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
11、 MESH GENERATION AUTOMESH SURFACE MESHING triangles (delaunay) SURFACE TRI MESH! all: EXIST (对所有表面)PLOT draw NODES (off) draw SURFACES (off) draw CURVES (off) elements SOLID 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
12、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 MESH GENERATION PLOT elements SETTINGS OUTLINE RETURN RETURN SWEEP TOLERANCE .0001 NODES all: EXISTRETURN PLOT elements SETTINGS REGEN RETURN RETURN 自动四面体网格是规定的用于主要的网格划分。 MESH GENERATION AUTOMESH SOLID MESHING tetrahedr
13、a TET MESH! 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 MESH GENERATION 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 MESH GENERATION DUPLICATE ROTATION ANGLES 旋转角度 0 0 60 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 MESH GENERATION SWEEP sweep NODES all: EXIST. SAVE图2-16 SWEEP处理后结果
