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网格划分原理与实例(最终版本)
Tetra网格有优势,是Hexa难做。
d、自由网格对原始几何的填充效果较好,效率高,傻瓜化。但网格
可控性差,精度视计算程序波动较大,且计算工作量大。
e、Hexa网格的网格/节点大致为1:1;Tetra网格/节点大致为5:1 f、 Tetra网格的计算消耗大致为Hexa的0.4倍,因此当模型节点数量
破解影 射路径 是复杂 几何网 格处理 的不二 法则
分块要诀:
a、获得和积分路径大约一致的网格路径,提高积分精度。 b、获得高质量Hexa网格,节省计算成本,满足非线性计算
的网格变形需求。 c、 “分块” 是讲求刀法的。武士的刀法,是用来杀出一条生
路,网格技术的刀法,则是为了砍出完整的sweep路径。
(vertices)。
影射拓补
2.1基于拓扑的分块
分块拓扑的思想即是切分复杂几何的基本拓补体,展露原 始几何的本质拓扑结构。以圆形为简单例子,下图为圆面没有
分块前的映射网格:方形——圆形。
畸变, Jacobian接
近0
进行分块后:
影射路径发生 改变
原始影射路径
影射路径发生 改变
多少个影射路 径呢?
分块网格可 以形成拓补 结构库,不 同几何无需 再次划分网 格,只需把 基本拓补网 格映射到几 何表面即可。
2.2基于几何的分块
和基于拓补分块不同,这种方法完全基于几何。 要领: 1、对复杂几何进行砍伐,直到砍出具备六面体特征
的基本几何体。 2、途径为一系列boolean运算 特点: 1、分块操作复杂,容易出错 2、即使基于低端CAD程序理论上也能做出全结构化
几何成形技术:
1、三维数值拟合成 像技术——计算几何 方法。 2、CT图形扫描点云 成像技术
全结构化六面体网格
拓补结构
网格成形,约21万网格
网格细部
难点: 1、影射路径复杂,且不唯一。 2、几何细部特征复杂,控制边界繁杂,完全捕捉很难。
其他案例—全结构化六面体网格
平键 轴承
难点:轴 向sweep 路径被平 键破坏
计算结构力学问 题对网格的适应 能力更强,即使 网格质量仅仅达 到0.1也能获得好 的断裂计算结果。
案例3——骨头模型
1难度很高的 模型,不具备 明显的几何拓 扑特征。
2代表了生物 力学常用分析 模型的特征。
骨头网格
网格模型(全六面体网 格方案),网格质量0.3,网格总数约9万。
案例4——庖丁“解”人,难度超高!
难点: 1、接触分析中的非连续网格处理技术。 2、实体+板壳网格自由度耦合网格处理技术。
薄钢板踩踏屈曲——断裂、自接触、失稳、
非连续网格
难点: 1、接触分析中的非连续网格处理技术。 2、大变形大应变非线性问题的网格处理技术。
高难度案例——F6短舱CFD模型
共约540万结构化网格,质量0.25
机体
网格是一门艺术,而不仅仅是单纯的技术。
几个思考问题——试试寻找其分块策略
陶叉耳
刹车 鼓盘
液体 料斗
谢谢!
网格划分原理与案例(绪)
By 余志祥
——西南交通大学——
将生活网格化——有序、 紧凑、工作、享受、艺术!
一、网格Grid的基本概念
1、现代CAE学科的基本载体,结合有限元、离散元 技术,适用于CSD和CFD计算,岩土工程的无网格法 也是基于网格概念的发展。
2、结构化网格和非结构化网格;结构化网格针对网 格的序列映射关系,六面体网格不等同于结构化网 格,四面体或者三角形网格也可做出结构化网格。结 构化六面体网格技术代表了网格技术的最高端。
3、网格算法是Computer Graphics和Computer Mathematics结合的产物,和力学无关。
4、网格可以连续,也可以不连续。 5、网格是艺术,不仅仅是技术。
二、网格剖分基本刀法:
1、自由网格剖分——算法复杂
a、现有的CAE软件通常自带自由网格划分功能,以自由网格方案为
空气
拓补结构
混凝土模型网格—岩石节理模型、接触、材
料非线性、微动力阻尼松弛法、实体网格、杆系网格
普通钢筋 砼T joint
高强钢筋 高强砼柱
相关文献 实验结果
计算结果
计算结果
相关文献 实验结果
结束语
网格方案的选取和网格质量是CAE仿真分析的 支点,没有网格就没有数值计算。
网格是一门独立的专业学科,是计算机图形学 和计算数学的拓展外延,网格技术的掌握基于 图形概念和数学概念的掌握。
六面体网格。 本质:等同于全手工网格制作。
案例1——多体组合复杂网格
约8万混合网格,含接触、预紧、非连续网格、材料非线 性和显式破坏。
KT形矩管桁架试件-反力架网格模型
案例2——屠龙刀:3D几何
几何模型
屠龙刀拓补结构
屠龙刀网格
屠龙刀网格模型(全结构化六面体方案)
好刀还需好刀法—— 屠龙也会砍缺!
暖通模具—
五、六面体 难点:影射
混合网格
关系过于复 杂,需要混
合网格减少
网格数量
建筑结构案例——广告牌CFD
约50万结构化网格
难点: 1、Hexa贴体壁面网格捕捉近壁区流场特征。 2、实体+无厚度膜双侧非连续网格技术(inner wall+split)
案例——标准四坡结构CFD 约60万混合网格,包含覆面Grid
基本一致的前提下,两者的计算消耗大致是2:1——影响计算成本的 关键因素既有节点也有网格。
2结构化映射网格 结构化网格,即映射序列网格。
思路:首先将原始几何映射成规则四边形(Quad),生成正
四边形网格,再重新映射(mapping)到原来的几何形状。 关键:要定义映射成正四边形的四条边(edge)以及角点
难点: 1、四面体劈分——棱形贴体壁 面网格,捕捉近壁区流场特征。 2、Hexa+Tetra+Pyramid混合 网格技术
结构案例——CSD混尺度模型 含杆系、板壳、实体、接触、约束方程、动力非线性。
难点: 复杂模型的混尺度网格及其 边界处理技术。
节点模型——断裂、接触、预紧、弥散开裂、
非连续网格
主——适应群体较广,但欠专业,网格工作可控性太差。
b、在面(Surface or Face)网格方案中,多采用全三角形网格或四 边形+少量三角形网格方案。理论上,任意曲面都可以实现结构化四
边形网格。三角形网格对数值积分格式的适应性差,精度低。
c、在体(Body or Solid)网格中,往往采用Tetra网格方案——不是