高品质全四边形有限元网格生成的铺砌法

合集下载

复杂区域四边形网格生成的一种改进方法

复杂区域四边形网格生成的一种改进方法

第25卷第6期2004年6月岩土力学Rock and Soil MechanicsVol.25 JunNo.62004

文幸幼号:1000-7598-(2004) 06-0917-05

复杂区域四边形网格生成的一种改进方法

冯道雨’,陈尚法2,陈胜宏’

(1.武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北武汉430072: 2.长江水利委员会,湖北武汉430010)

摘要:提出了一种改进的四边形网格生成算法。该法在行波法生成平面三角形网格的基础上,将一个三角形单元分解为三个四边形单元。经过优化处理,获得优良的计算域四边形网格。针对岩土工程结构问题,还提出了网格剖分中尖灭不连续面和锚杆及锚索的处理方案。地下洞室和边坡算例表明了这种方法的可行性和可靠性。关键词:行波法;有限单元法;四边形网格;岩土工程结构中图分类号:TU 457文献标识码:A

A new quadrilateral mesh generation methodbased on advancing front technique

FENG Dao-yu1, CHEN Shang-fat, CHEN Sheng-hongI

(].State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan 430072, China; 2. Chan幻iang Water Resources Commission, Wuhan 430010, China)

Abstract: A new method of automatic quadrilateral mesh generation is proposed. Based on the advancing front technique developedfor triangular mesh generation, quadrilateral mesh can be generated by dividing each triangular element into three quadrilateralelements. After the mesh quality enhancement, a refined quadrilateral mesh can be obtained for the whole calculation domain. Ascheme to treat discontinuities and bolts as well as anchors has been put forward for the geotechnical engineering structures, too. Theunderground cavern and landslide examples show the feasibility and robustness of the proposed method.Key words: advancing front technique; finite element method; quadrilateral mesh; geotechnical engineering structure

船舶设计新技术及主流模型的实现和应用

船舶设计新技术及主流模型的实现和应用

.rECHNOLOGY 技术应用 船舶设计新技术及主流模型的实现和应用 摘要:本文针对船舶板架结构有限元网格生成的特点及要求,提 出一种基于铺砌技术的cAD与CAE系统并行设计的新思路,有效解 决了船舶设计新流程中分析需求与设计研发同步进行的难题,为进一 步缩短产品的设计周期提供了技术上的支持。 关键词:并行设计;船舶板架有限元;铺砌技术 一、船舶系统设计过程的瓶颈 目前船舶结构的有限元模型快速生成技术并不算成 熟,第一,由于船舶结构的复杂性,目前在对船舶结构 进行有限元建模时,大部分还都是采用手工建模,即先 在船舶结构初步设计阶段完成的二维图纸上量取船舶结 构的位置坐标,然后输入 ̄lJPatran、Ansys等有限元软 件中,建立节点和单元,再为单元赋予属性。这样建模 的过程非常繁琐,效率低且容易出错,大大影响了船舶 结构有限元分析工作的效率。第二,网格划分技术是制 约有限元建模技术进一步发展的关键因素,网格划分的 速度和质量将直接影响有限元的分析效率和计算精度。 一方面,对一个复杂的几何区域进行正确的网格划分, 往往耗费大量的时间;另一方面,生成网格的形式必须 与所分析问题的性质相适应,尤其在船舶和航空等重要 领域,出于安全和计算精度上的考虑,要求二维域中网 格单元形状为四边形,然而四边形网格生成较三角形网 格复杂,技术层面上亦没有三角形网格生成技术成熟, 这也给网格划分技术提出了更高的要求。第三,通过交 互界面或者宏命令语言在有限元软件中建立有限元模 型,然后做有限元分析,这种方法在建模时,通常独立 地定义船舶结构即建模时没有考虑结构间的实际连接关 系和从属关系,因而会带来许多问题如结构的独立网格 化等。 二、船舶设计新流程 本文以船舶设计新流程为研究背景,首先由于 Tribon系统数据开放性有限,与常规应用系统(如 Patran)缺少数据接口,无法将模型直接导入Patran 中。通过解析从Tribon系统中导出的存储有模型数据的 XML文件,获取接口所需要的数据信息,并为下一步 板架结构的网格划分奠定了基础;然后针对船舶板架结 96 信息系统工程l 2012.9.20 ◆姚林忠 构有限元网格生成的特点及要求,提出一种基于铺砌技 术的改进算法,有效解决了船舶设计新流程中全四边形 网格自动生成的难题,为进一步缩短产品的设计周期提 供了技术上的支持;最后利用Patran二次开发语言PCL 定制化程序,将有限元模型数据自动导入Patran数据 库,并针对由于独立定义结构而没有考虑板架间的实际 连接关系和从属关系,造成空间各个板架只是被独立网 格化的问题,采用基于BDF文件实现相交板架四边形 网格协调优化技术,建立船舶多板架Patran系统有限元 模型。本文研究并实现了Tribon中的CAD模型转化为 Patran中的CAE模型系统,实现设计、分析的一体化。 三、数据接口研究现状 目前CAD、CAE之间的几何模型和有限元模型的 数据交换,国内外主要采用通用接口与专用接口相结 合的做法。通用接口一般为IGES接口、DXF接口以及 STEP接口等,这几种接口均存在丢失模型属性信息的 问题。专用接口一般是针对个别软件专门开发的数据接 口,效率较低且难以通用在船 ̄flCAD、CAE的数据接 口方面,国外已经有成功的例子。韩国三星重工和MSC 联合开发Tribon和Nastran系统的数据接口,Tribon中 的几何模型可以直接转换 ̄lJNastran中,实现了船舶 CAD和CAE的单向转换。MSC.Software和Lt本NK船 级社实现了Patran和Tribon系统的直接接口。但这些技 术并不对中国开放。相比起Et韩船舶企业的数据集成程 度,国内各大船企的数据集成水平还比较低,主要集中 于开发一对一的专用集成接口实现数据交互和集成,已 实现了部分系统之间的数据交换。 四、船舶设计新主流方案 工程项目的实施主要分为三大模块:模型数据解析 

有限元的网格划分技术

有限元的网格划分技术

有限元的网格划分技术

对于有限元分析来说,网格划分是其中最关键的一个步骤,网格划分的好坏直接影响到解算的精 度和速度。网格化有三个步骤:定义单元属性(包括实常数)、在几何模型上定义网格属性、划 分网格。

定义网格的属性主要是定义单元的外形、大小。单元大小基本上在线段上定义,可以用线段数目 或长度大小来划分,可以在线段建立后立即声明,或整个实体模型完成后逐一声明。采纳 BottOm-UP方式建立模型时,采纳线段建立后立即声明比较便利且不易出错。例如声明线段数目 和大小后,叁制对象时其属性将会一•起夏制,完成上述操作后便可进行网格化命令。

网格化过程也可以逐步进行,即实体模型对象完成到某个阶段就进行网格话,如所得结果满足, 则连续建立其他对象并网格化。

网格的划分可以分为自由网格(free meshing)、映射网格(mapped meshing)和扫略网格(SWeeP meshing)等。

一、自由网格划分

自由网格划分是自动化程度最高的网格划分技术之一,它在面上可以自动生成三角形或四边形 网格,在体上自动生成四周体网格。通常状况下,可采用ANSYS的智能尺寸掌握技术 (SMARTSIZE命令)来自动掌握网格的大小和疏密分布,也可进行人工设置网格的大小 (AESIZE、LESIZE、KESIZE、ESIZE等系列命令)并掌握疏密分布以及选择分网算法等( MOPT 命令)。

对于简单几何模型而言,这种分网方法省时省力,但缺点是单元数量通常会很大,计算效率降低。 同时,由于这种方法对于三维简单模型只能生成四周体单元,为了获得较好的计算精度,建议采 纳二次四周体单元(92号单元)。

假如选用的是六面体单元,则此方法自动将六面体单元退化为阶次全都的四周体单元,因此,最 好不要选用线性(•阶次)的六面体单元(没有中间节点,比如45号单元),由于该单元退化后

为线性的四周体单元,具有过大的刚度,计算精度较差;假如选用二次的六面体单元(比如95 号单元),由于其是退化形式,节点数与其六面体原型单元全都,只是有多个节点在同一位置而 己,因此,可以采用TCHG命令将模型中的退化形式的四周体单元变化为非退化的四周体单元(如 92号单元),削减每个单元的节点数量,提高求解效率。

超限映射法的四边形网格划分技术研究

超限映射法的四边形网格划分技术研究

收稿日期:2004󰀁12󰀁17作者简介:刘晓(1977󰀁),男,在读研究生,主要研究方向为机械设计及理论.超限映射法的四边形网格划分技术研究

刘晓,骆少明,吕惠卿

(广东工业大学机电工程学院,广东广州510090)

摘要:针对在有限元网格划分中进行网格映射的时候出现的映射精度方面的问题,通过引入数值传热学中的无限插值法即超限映射法来实现计算平面对物理平面的精确逼近,提高了网格划分的精度以及单元网格的性态重量,并较为系统地介绍了边界离散、节点编码以及网格质量光顺的方法,最后给出了应用实例.关键词:网格划分;超限映射法;逼近中图分类号:TH122󰀁󰀁󰀁󰀁文献标识码:A󰀁󰀁󰀁󰀁文章编号:1007󰀁7162(2006)01󰀁0081󰀁04

有限元网格划分是有限元分析前处理的重要部分,已成为当前有限元分析应用研究的重要

课题.近年来在四边形网格的研究领域,出现了各种各样的有限元网格生成算法,譬如堆砌法、Paving法及三角合成法等等.然而在众多的四边形网格划分技术中,映射法虽然不是全自动的

网格生成算法,但它由于算法简单易行、执行效率高、网格分布均匀和排列整齐等优点而得到了

广泛的应用[1].另一方面,由于四边形网格在计算精度、边界网格性态方面均优于三角形网格,所以四边形网格也得到了研究者们的重视与应用.但是,由于在从物理平面到计算平面的映射

存在非线形关系,使得在计算平面中具有良好性态的网格映射到物理平面的过程中映射逼近的

精度不够高.本文针对此问题,利用基于映射法思想的超限映射法(即无限插值法)来对四边形

网格划分进行分析研究.

1󰀁超限映射法原理概述

在由任意四条曲线围成的区域之内,通过建立自然坐标(如图1(a))与计算平面(u,v)的映射函数来实现计算平面对物理平面的逼进,该方法即为超限映射法.理论上讲,该方法比其他网

格生成方法对形状边界的逼近更为精确.如图1(b)所示,如果在四条不规则的边界上规定了

(完整版)有限元网格剖分方法概述

(完整版)有限元网格剖分方法概述

有限元网格剖分方法概述

在采用有限元法进行结构分析时,首先必须对结构进行离散,形成有限元网格,并给出与此网格相应的各种信息,如单元信息、节点坐标、材料信息、约束信息和荷载信息等等,是一项十分复杂、艰巨的工作。如果采用人工方法离散对象和处理计算结果,势必费力、费时且极易出错,尤其当分析模型复杂时,采用人工方法甚至很难进行,这将严重影响高级有限元分析程序的推广和使用。因此,开展自动离散对象及结果的计算机可视化显示的研究是一项重要而紧迫的任务。

有限元网格生成技术发展到现在, 已经出现了大量的不同实现方法,列举如下:

1. 映射法

映射法是一种半自动网格生成方法,根据映射函数的不同,主要可分为超限映射和等参映射。因前一种映射在几何逼近精度上比后一种高,故被广泛采用。映射法的基本思想是:在简单区域内采用某种映射函数构造简单区域的边界点和内点,并按某种规则连接结点构成网格单元。也就是根据形体边界的参数方程,利用映射函数,把参数空间内单元正方形或单元三角形(对于三维问题是单元立方体或单元四面体)的网格映射到欧氏空间,从而生成实际的网格。

这种方法的主要步骤是,首先人为地把分析域分成一个个简单可映射的子域,每个子域为三角形或四边形,然后根据网格密度的需要,定义每个子域边界上的节点数,再根据这些信息,利用映射函数划分网格。

这种网格控制机理有以下几个缺点:

(1)它不是完全面向几何特征的,很难完成自动化,尤其是对于3D区域。

(2)它是通过低维点来生成高维单元。例如,在2D问题中,先定义映射边界上的点数,然后形成平面单元。这对于单元的定位,尤其是对于远离映射边界的单元的定位,是十分困难的,使得对局部的控制能力下降。

(3)各映射块之间的网格密度相互影响程度很大。也就是说,改变某一映射块的网格密度,其它各映射块的网格都要做相应的调整。

其优点是:由于概念明确,方法简单,单元性能较好,对规则均一的区域,适用性很强,因此得到了较大的发展,并在一些商用软件如ANSYS等得到应用。

全自动自适应四边形网格生成程序AUTOMESH

全自动自适应四边形网格生成程序AUTOMESH

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。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<1s,划分10,000个网格单元所需要时间<10s,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。

基于四边形网格的流形方法覆盖系统生成算法

第41卷第5期 

2013年5月 同济大学学报(自然科学版) 

J01瓜NAI,0F T0NGJI UNIVERSITY(NA 『RAI.SCIENCE) VoI.41 No.5 

May 2013 

文章编号:0253—374X(2013)05—0641—05 DOI:10.3969/j.issn.0253—374x.2013.05.001 

基于四边形网格的流形方法覆盖系统生成算法 

武杰,蔡永昌 

(同济大学土木工程学院地下建筑与32程系,上海200092) 

摘要:对流形方法的有限覆盖系统进行了深入研究,基于任 

意四边形数学网格,系统地提出和发展了一种简单、快速、稳 

定的流形方法覆盖系统生成算法.该算法未引入任何附加假 

设,可以容易、方便地进行复杂多裂纹(节理)岩体及其裂纹 

扩展过程的流形单元生成及物理覆盖编码,较好地解决了流 

形方法实施时遇到的瓶颈问题,为流形方法的研究和进一步 

应用奠定了良好的基础. 

关键词:数值流形方法;有限覆盖;四边形;流形单元 

中图分类号:TBI15 文献标志码:A 

Generation Algorithm of Cover System in 

Manifold Method with Quadrangular Meshes 

WUJ/e,CA/Y0ngchang 

(Department of Geotechnical Engineering, College of Civil 

Engineering,Tongji University,Shanghai 200092,China) 

Abstract:A simple and efficient algorithm for the generation 

of finite cover system with arbitrary quadrangular 

mathematical meshes is proposed.Both the generation of 

金属成形有限元模拟四边形网格自动划分方法

金属成形有限元模拟四边形网格自动划分方法

张清萍;赵国群;王鹏程

【期刊名称】《锻压技术》

【年(卷),期】2002(27)3

【摘 要】对四边形网格自动生成方法进行了研究。将目前网格划分效果较好的铺路法进行了改进 ,重新设计了网格生成的总体算法 ,单元由边界向区域内部不再逐层生成 ,而是逐段或逐个生成 ,直至网格布满整个区域。本算法还解决了有关的关键技术 ,其中包括网格交叉处理 ,边界的光滑处理 ,网格的整合和光滑等。最后给出了网格划分实例 ,验证了算法的可靠性和稳定性。

【总页数】3页(P47-49)

【关键词】金属成形;有限元模拟;四边形网格;自动划分;网络划分

【作 者】张清萍;赵国群;王鹏程

【作者单位】山东大学模具工程技术研究中心;内蒙古工业大学材料工程系

【正文语种】中 文

【中图分类】TG301;TB115

【相关文献】

1.塑性成形有限元模拟六面体网格划分和再划分技术 [J], 张向;陈军;阮雪榆

2.金属成形有限元模拟网格再划分技术 [J], 赵新中;张向

3.金属塑性成形有限元六面体网格自动划分 [J], 虞松;赵国群;王广春;张存生 4.网格再划分技术在金属成形过程有限元模拟中的应用 [J], 吴伯杰;陈森灿;王少林

5.特别适用于金属成形模拟的四边形网格划分方法 [J], 郭晓霞

因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买

一种全四边形网格算法在MSC.Patran平台下的实现

一种全四边形网格算法在MSC.Patran平台下的实现

唐友宏;徐立;陈宾康

【期刊名称】《交通信息与安全》

【年(卷),期】2002(020)003

【摘 要】文章详细的阐述了一种全四边形网格生成算法-改进的边界推进法的具体实现方法,并且将该算法在MSC.Patran的平台上,用MSC.Patran Command

Language作为编程语言实现,最后举出该程序在船舶有限元分析中所实现的几个例子,用图示说明该算法在MSC.Patran平台下实行的可行性.

【总页数】5页(P52-56)

【作 者】唐友宏;徐立;陈宾康

【作者单位】武汉理工大学,武汉,430063;中国船级社北京科研中心,北京,100006;武汉理工大学,武汉,430063

【正文语种】中 文

【中图分类】TP3

【相关文献】

1.一种能实现全分集的准正交空时编码算法 [J], 邵朝;李现玉

2.一种铺设算法及其在MSC.Patran平台上的实现 [J], 林慰;赵成璧

3.一种能实现全分集的准正交空时编码算法 [J], 邵朝;李现玉;

4.一种全四边形网格生成算法 [J], 郑志镇;杨国道

5.一种适合FPGA实现的低错误平层比特翻转算法 [J], 马克祥 因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买

全自动四边形有限元网格生成-I:区域分解法

全自动四边形有限元网格生成-I:区域分解法

马新武;王芳;赵国群

【期刊名称】《塑性工程学报》

【年(卷),期】2007(14)4

【摘 要】提出了一种适用于金属体积成形有限元分析的全自动四边形网格生成算法区域分解法,对该算法的一些关键技术,如几何形状的表示、关键点的确定、网格密度的生成、节点的生成、边界单元的生成、剖分准则、模式匹配、光滑处理以及半带宽的优化等进行了详细的介绍。以该算法为基础,成功开发了全自动四边形网格生成软件AUTOMESH。并给出了一些网格划分的实例,验证该算法的可靠性。

【总页数】5页(P105-109)

【关键词】区域分解法;网格生成;四边形网格;密度控制

【作 者】马新武;王芳;赵国群

【作者单位】山东大学模具工程技术研究中心;山东建筑大学机电工程学院

【正文语种】中 文

【中图分类】TB115

【相关文献】

1.全自动自适应四边形有限元网格生成/再生成方法与软件AUTOMESH-2D/PC

[J], 赵国群;马新武

2.全自动自适应四边形有限元网格生成/再生成方法与软件AUTOMESH-2D/PC

[J], 赵国群;马新武 3.二维域多约束四边形有限元网格生成算法 [J], 李毅;鲍劲松;金烨;胡小锋

4.薄板冲压成形中基于数控轨迹点的全自动四边形网格生成 [J], 成艾国;钟志华

5.全自动四边形有限元网格生成-Ⅱ:网格密度控制 [J], 马新武;王芳;赵国群

因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
相关文档
最新文档