Patran基础教程04-有限元

S4-1PAT301,Section4,September2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation第4部分网格划分S4-2PAT301,Section4,September2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation简介S4-3PAT301,Section4,September2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation有限元一个构件或系统的有限元模型是由有限的单元组成的数学表达.所谓的有限元是尺寸小,但数量有限,形状简单(例如线,面,体),并连接在一起的元素（对于有限元方法的概要讨论，看最后一章的内容）构件(几何模型)四面体网格划分的几何S4-4PAT301,Section4,September2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation有限单元的主要形式BarTriTetHexWedgeQuad有限元S4-5PAT301,Section4,September2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation有限元网格划分简介网格划分包括几个步骤:创建正确的几何参数化或非参数化去掉不必要的特征,例如小倒角指定单元的拓扑关系和尺寸指定网格生成器,例如Paver指定如何控制网格生成MSC.Patran有几种网格生成算法:IsoMesh(mappedmesher)Paver(freemesher)TetMeshSweepmeshS4-6PAT301,Section4,September2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation有限单元拓扑关系和物理特征Patran单元工具只处理和单元拓扑相关的问题,例如某个节点由几个边连接单元的物理特性由PatranProperties工具处理,例如2Dbendingshellelement或2DsolidplanestrainelementS4-7PAT301,Section4,September2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation网格划分基础和定义S4-8PAT301,Section4,September2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporationPatran网格划分运算法则IsoMeshMeshSweepMeshPaverMeshTetMeshMeshS4-9PAT301,Section4,September2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporationISO(MAPPED)MESHER使用范围iso-mesher(IsoMesh)用来划分所有曲线(参数化)(黄色).简单(参数化)曲面(绿色)简单(参数化)实体(蓝色)几何必须是参数化的在曲线,曲面,以及固定参数值相交处布置节点如果几何不是参数化的,则IsoMesh不能布置节点S4-10PAT301,Section4,September2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation在以上例题中Surface1:2一致,Surface2:3一致,Surface4:5一致.而Surface3:4不一致.两个网格路径分别标识为“a”和“b”.这里还有另外5个网格路径.所有IsoMeshmesh路径由IsoMesher识别一个IsoMeshmesh路径是一组拓扑平行的几何边(例如不相交的边)ISO(MAPPED)MESHER(续)ISOMESH工作步骤GapislargerthanGlobalModelToleranceaaaabbbS4-11PAT301,Section4,September2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation两个网格路径标识为“a”和“b.”还有两个网格路径;在哪里?ISO(MAPPED)MESHER(续)两个简单实体的MESHPATHSbbaaaaabbbbaS4-12PAT301,Section4,September2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporationIsoMesher利用定义几何形状的矢量方程来确定节点的物理位置IsoMesher生成的节点和单元是连贯的IsoMesher根据以下几点确定每一网格路径的边上单元的数目几何一致的相邻区域的网格数量边上的MeshSeedsGlobalEdgeLength(GEL)注:网格路径之间的单元数量是相互独立的(X,Y,Z)=function(x1,x2)ISO(MAPPED)MESHER(续)ISOMESH工作步骤c2xb2xa2x2x1xa1xb1xc1xd1xNodebc21,xx()S4-13PAT301,Section4,September2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporationEdgemeshseeded123456*Adjacentmeshesonsurfaces1and2GELcontrolledMeshseedcontrolledAdjacentmeshcontrolled*Surfaces1:6.Surfaces1和3,3和5是一致的.因而,Surfaces1,3,和5是网格路径的一部分.对应的网格也一致.123456*ISO(MAPPED)MESHER(续)网格密度优先级的例子当在网格路径上没有meshseeds或相邻网格时,globaledgelength和网格路径上的最长边决定了每边的单元数量Numberofelements=lengthlongestedge/GELS4-14PAT301,Section4,September2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporationBeforeSurfacesMeshedISO(MAPPED)MESHER(续)五个曲面上的ISOMESHAfterSurfacesMeshedS4-15PAT301,Section4,September2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation●Importthefollowinggeometry.●File/Import/IGES.●SetSourcetoIGES.●Selectiso_mesh_paths.igs●Apply.●打开标号开关●点击右边的按钮案例学习:ISOMESH网格路径S4-16PAT301,Section4,September2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation●IsoMesh划分曲面●选择FiniteElements应用菜单按钮.●SetAction/Object/TypetoCreate/Mesh/Surface.●SelecttheIsoMeshMesher.●SelectSurface1:4forSurfaceList.●Enter0.2forGlobalEdgeLength.●Apply.案例学习:ISOMESH网格路径S4-17PAT301,Section4,September2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation●模型将会如下图所示案例学习:ISOMESH网格路径S4-18PAT301,Section4,September2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation●采用IsoMesh方法，用不同的globaledgelength来划分其余的面●SelectSurface56forSurfaceList.●Enter0.25forGlobalEdgeLength.●Apply.案例学习:ISOMESH网格路径S4-19PAT301,Section4,September2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporationPAVER(FREE)MESHER划分曲面可用于各种类型的曲面,简单的(绿色)和复杂的(紫红色).首先,Paver沿着曲面周边进行网格划分,然后螺旋形移动到内部;Paver不会沿着参数方向进行,例如x1,x2BeforeMeshingDuringPaverMeshingAfterMeshingS4-20PAT301,Section4,September2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation每边上的网格数量由以下几点确定几何一致的相邻区域的网格数量MeshSeedsGlobaledgelengthPAVERMESHER划分曲面(续)BeforeDuringAfterS4-21PAT301,Section4,September2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporationISO(MAPPED)MESH和PAVER(FREE)MESH曲面必须是参数化–3或4个边使用参数化定义内部网格由边上的约束控制(例如网格种子)内部相关几何(硬点,硬线)不起作用用户控制不同的平滑算法可以选择不同的单元类型,例如,曲面上的三角形单元IsoMeshPaver任何曲面,可以由N个边组成不使用參数化定义内部网格不由边上的约束控制识别内部相关几何(硬点,硬线)用户控制检查曲面曲率Min./Max.单元边长S4-22PAT301,Section4,September2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporationIsoMeshSurface36PaverISO(MAPPED)MESH和PAVER(FREE)MESH(续)简单曲面S4-24PAT301,Section4,September2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporationIsoMeshParameters指定meshsmoothingparametervalues和meshpatternsPaverParameters如果需要生成三角形,则生成最小数量的单元Curvaturecheck可使曲边单元细化控制内部单元大小ISO(MAPPED)MESHVSPAVER(FREE)MESH(续)MESHPARAMETERSS4-25PAT301,Section4,September2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation体单元网格生成器-TetMesh生成四面体网格,实体可以是由任意数量的面围成的体(PatrannativeorparasolidB-repsolid)利用Delauney算法利用实体表面的三角形单元生成内部的四面体单元.Patran执行以下操作划分顶点,划分边,划分面,划分体这种网格划分器类似于IsoMesh还是Paver?Paver四面体网格生成器TETMESH使用已经划好的三角形单元往内部划分四面体单元-tet’sfromtri’s先对实体表面划分三角形单元S4-26PAT301,Section4,September2010Copyright2010MSC.SoftwareCorporation稳健而快全局参数GlobaledgelengthCreateP-elementmesh,允许单元存在更大的扭曲Internalcoarsening,在实体内部生成稀疏网格Curvaturecheck,在几何有曲率的部分生成更多的单元,例如,在倒角处生成更多单元出色的网格控制:生成的网格与相邻区域(2D或3D)的网格一致以实体边上的网格种子划分网格四面体网格生成器TETMESH(续)S4-27PAT301,Section4,Septem