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1、全自动自适应四边形网格生成程序AUTOMESH-2D有限元法是随着计算机技术迅速发展起来的一种现代计算方法，广泛应用于各类复杂工程问题的求解、 结构分析、成形过程分析等。采用有限元分析时，首先需要对分析对象进行网格划分，对于大变形成形问 题，随着计算网格的畸变还需要进行多次网格重划。有限元网格划分是一个费时且容易出错的过程。网格 划分的质量对有限元分析结果有着很大的影响。一个高效、可靠、全自动、高质量的网格生成或再生成程 序是有限元软件不可缺少的部分。AUTOMESH-2D 是由山东大学模具工程技术研究中心赵国群教授、马新武博士在自主研究开发的可靠 的网格生成算法基础上，自主开发的一套四边形网
2、格生成程序。该程序特别适用于成形过程有限元分析的 网格生成与再生成，也适用于其它工程问题有限元分析的网格生成o AUTOMESH本身具有几何输入功能， 可显示网格划分结果，并可对网格节点编号进行优化。AUTOMESH既可以以独立的软件系统提供给用户， 也可以以动态连接库的形式提供给有限元软件开发商，作为其软件的一个模块。AUTOMESH-2D 程序的主要特点:(1) 采用多种网格密度生成方法，可根据边界曲率、厚度方向单元数目、旧网格场量如温度、应变、 应变速率场的梯度以及指定的窗口密度由系统自动生成合理的网格密度分布，也可由用户采用手 工的方法，在边界和内部指定网格密度；(2) 生成的单元质量
3、高，单元的内角在 30度和150度之间，尤其是边界单元，其质量更高；(3) 单元数目易于控制，要求划分单元数目与实际划分单元数目的误差不超过 10%；(4) 划分速度快，划分1000个网格单元所需时间vis,划分10,000个网格单元所需要时间vlOs，划分 100,000个网格单元所需要时间2min；(5) 简便易用，输入参数少，一般情况下只需要输入几何形状、要划分单元数据以及密度控制参数即 可；(6) 既适用于初始网格的生成，也适用于网格畸变后的网格再生成。有关AUTOMESH-2D的任何疑问和建议请与赵国群教授()或马新武博士()联系。AUTOMESH-2D 程序使用说明请在“山东大学-
4、材料科学与工程学院-模具工程技术研究中心-研究开发”网页下载该程序，网址为http:/ 已集成到该前处理程序中。图 1 程序 Preprocessor.exe 运行界面1定义几何形状点击左侧MAIN MENU对话框中的Define Dies & Workpiece按钮，进入OBJECTS对话框中；选择上 部列表框中的第3项(3 Workpiece PLASTIC)，然后点击对话框中的Geometry按钮，进入GEOMETRY对 话框，开始定义物体的几何形状。目前在前处理程序中定义物体几何形状的功能有限，只能通过输入边界点的 X，Y 坐标及在该点的过 渡圆角半径R的方法定义几何形状。下一步会实现
5、通过IGES或DXF图形交换文件的方式输入几何形状。面介绍物体几何形状的输入方法。图 2 定义物体的几何形状从文件中输入几何形状内外边界列表，下面的 边界节点为当前边界上 的Lr.ad from fils Siv= to fil=kd.d a hole一将几何形状保存到文件中-一增加一个内部边界删除选定的内部边界当前边界的节点列表，可 用鼠标在图形上选择当前 边界上的某个点130. 000050.0000.3000230. OOCO70.OCOO2000003T0. 000070.0000200000470. 000030.0000200000530. 000030.0000200000630
6、. OOCO 50. OCOO 0. 000030.000050.00000.0000Act i 皿Modi ylrL5H：rt Eefi-reI ns si-1 Aft 已苦RymriVyRemove kllReverseCheck点的坐标及过渡圆角半径在当前边界增加一个节点一在选定点前增加一个节点删除选定的节点一逆转节点的输入顺序kIrijmt Xj y c oor ilmat e :=lth1 r :修改选定节点的数值 在选定点后增加一个节点一删除当前边界所有节点-检查当前边界是否正确点击进入网格划分对话框一返回上一层对话框内部边界，即内部孔洞，内部边界上的节点是按顺时针顺序输入的点击A
7、dd a hole按钮，即可增加一个 内部边界，点击Del a holeI按钮，即可删除一个内部边界。注意：外边界是不能被删除的。在内外边界列表框中选择要输入或修改的边界，按下面的方法输入边界节点： 点的坐标及过渡圆角半径的输入。在对话框中间的三个编辑框中分别输入X坐标，Y坐标及过渡圆角 半径 R。在当前边界上增加一个节点。有两种方法增加一个节点：(a)首先输入点的坐标及过渡圆角半径，然后 点击Add按钮；(b)用鼠标在图形区内点击一点，鼠标的当前位置作为点的坐标，过渡圆角半径R设为 0。注意：当用鼠标在图形区内增加一个节点或选择一个节点时，请首先选择工具条上的ISelect |按钮。Sele
8、ct按钮Q蓉兰0取禺雹、A：1 ?Point Label 按钮修改一个节点的坐标及过渡圆角半径。首先在当前边界的节点列表框中选择要修改的节点项或用鼠标 在图形区选择要修改的节点。可以选择工具条上的Point LabR按钮来显示当前边界上节点的编号。然 后输入新的X，Y及R值，点击Modify按钮，即可修改。也可以用鼠标在图形区内选择节点，然后 按住左键移动鼠标，来修改节点的位置。(4)在当前点的前面插入一个节点。首先要选择要插入的位置，即当前点。然后输入插入点的X，Y及R值，点击Insert Before按钮，即可在当前点前面插入一个节点。 在当前点的后面插入一个节点。首先要选择要插入的位置，
9、即当前点。然后输入插入点的X，Y及R 值，点击Insert Aftei按钮，即可在当前点后面插入一个节点。 删除一个节点。首先选择要删除的节点，然后点击Remove按钮，即可删除。(7) 删除当前边界所有的节点。点击Remove AllI按钮，即可删除当前边界所有的节点。 逆转当前边界节点的顺序。点击Reverse |按钮，即可逆转当前边界节点的输入顺序，即原先节点是以 逆时针顺序输入的，现在变为顺时针顺序；原先节点是以顺时针顺序输入的，现在变为逆时针顺序。(9) 检査当前边界是否正确。点击Check|按钮，检查当前边界是否正确。(10) 将几何形状保存到文件中。点击对话框上部的Save to
10、 file|按钮，输入文件名，即可将边界上的节点保存到文件中(文本文件，文件名后缀为.XYR)。(11) 从文件中读取几何形状。点击对话框上部的Load from file按钮，输入文件名，即可读取XYR文件中 的边界节点数据。对于不能用直线和圆弧表达的几何形状，用户可以将几何形状先转换成XYR格式， 再读入。对于 IGES 和 DXF 文件的导入，将在以后的版本中实现。注：每个边界上的第 1 个点和最后一个点的过渡圆角半径将被忽略。边界可以封闭，也可以不封闭，但如 果是封闭的，必须保证第 1 个点与最后一个点重合。2网格划分物体的边界定义完毕后，点击Mesh Object按钮进入Mesh G
11、enerator对话框，对物体进行网格划分。 首先介绍网格密度的概念。网格密度从数学上可以定义为网格单元边长的倒数。网格密度大小，可以 反映出网格疏密度程度。网格密的地方，网格尺寸小，网格密度大，相反网格疏的地方，网格尺寸大，网 格密度小。对于物体边界曲率较大的区域，通常需要划分较密的网格，才能更好地拟合边界，否则边界信 息将被丢失，因此需要在物体边界上设定网格密度。对于场变量(如温度场、应变场、应变速率场)变化较 大的内部区域，即场变量梯度较大的区域，同样网格需要划分较密，否则场变量的信息将被丢失，因此同 样需要在物体的内部设定网格密度。在 AUTOMESH-2D 中，边界网格密度和内部网格
12、密度既可以由系统 自动设定和生成，也可以由用户来设定。为了方便设定和生成网格密度，本程序中用到的网格密度值都是 相对值，而不是绝对值。在 AUTOMESH-2D 中网格划分的方法有两种，一种是 LOOPING 算法，即区域分解法；另一种是 PAVING算法，即铺路法。PAVING算法将在下一版本中实现。在 AUTOMESH-2D 中生成网格密度的方法分为：(1)系统自动生成；(2)用户自定义。下面分别介绍这 两种网格密度的生成方法及网格划分。2.1 系统自动生成网格密度及网格划分2.1.1 初始网格的生成。这种情况不需要旧网格的信息，仅根据物体的几何形状和网格密度参数来自动 生成网格密度，然后
13、划分网格。选择网格划分方法要划分的网格单元数目最大密度值与最小密度值比厚度方向生成的单元数目需要设定的参数如下：(1) 要划分的网格单元数目 。输入希望程序生成的网格单元数目，此数值是程序估计要生成的网格单 元数目，实际生成的网格单元数目可能不同，但会非常接近这个数值。此参数可以为 0，这时系统仅根据 厚度方向单元数目这个参数来生成网格密度及网格划分。(2) 最大与最小网格密度比。程序使用此参数来调整：(a)根据物体边界曲率生成的边界网格密度值；(b) 根据场变量梯变生成的内部网格密度值。调整后的网格密度最大值与最小值的比等于该参数。如果该 参数的值为 1，则上述两种情况所生成的网格密度值相同
14、。(3) 厚度方向单元数目。设定此参数可以在物体细小结构厚度方向生成一定数目的网格单元。图 3 中 仅根据厚度方向单元数目这个参数(数值为 4)来生成网格密度值及划分网格。图3根据厚度方向单元数目生成网格密度及网格划分通常情况下，只需要设置上述三个参数，然后点击对话框下部的Generate Mesh I按钮即可自动生成网 格密度及网格划分。网格划分完后会显示一个消息框，显示网格划分的结果，包括：网格划分所耗时间， 最后生成网格节点及单元数目，网格单元内角大于 150 度或小于 30 度的单元数目，网格单元中最大的内 角及最小的内角大小。划分后的网格也会显示在图形窗口中，用户可以点击工具条上的图
15、形操作按钮来查看生成的网格。PreProcessorCuTLEiuTid +irTi5:Ibjniber of N中dis；ffiinib&r ot ElerTiHrLtE:AiLgl： 150 deg w ：xTLglh 夺Q deg； M ：=c i rriuni ：itl gl e:H irLirriuni aiLgl 已1069.1024.90.00 deg.90.00 deg.适中显示网格节点编号显示网格单元编号平移 窗口放大动态放大 放大 缩小 测量(4)密度窗口。缺省的情况是不使用密度窗口。如果要使用密度窗口来定义区域上的网格密度，请先 点击对话框下部的Control Paramete
