1、CATIA有限元高級網格劃分教程盛選禹 李明志1.1 進入高級網格劃分工作臺（1） 打開例題中的文件Sample01.CATPart。（2） 點擊主菜單中的【開始】【分析與模擬】【Advanced Meshing Tools】(高級網格劃分工具），就進入【Advanced Meshing Tools】（高級網格劃分工具）工作臺，如圖11所示。進入工作臺后，生成一個新的分析文件，并且顯示一個【New Analysis Case】（新分析算題）對話框，如圖12所示。圖11【開始】【分析與模擬】【Advanced Meshing Tools】(高級網格劃分工具）（3） 在【New Analysis

2、Case】（新分析算題）對話框內選擇【Static Analysis】（靜力分析）選項。如果以后打開該對話框的時候均希望是計算靜力分析，可以把對話框內的【Keep as default starting analysis case】（在開始時保持為默認選項）勾選。這樣，下次進入本工作臺時，將自動選擇靜力分析。（4） 點擊【新分析算題】對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框。1.2 定義曲面網格劃分參數本節說明如何定義一個曲面零件的網格類型和全局參數。（1） 點擊【Meshing Method】(網格劃分方法)工具欄內的【高級曲面劃分】按鈕，如圖13所示。需要在【Meshing Method】(網格

3、劃分方法)工具欄內點擊中間按鈕的下拉箭頭才能夠顯示出【高級曲面劃分】按鈕。1 / 11 圖12【New Analysis Case】（新分析算題）對話框 圖13【高級曲面劃分】按鈕（2） 點擊【高級曲面劃分】按鈕后在圖形區選擇零件，彈出【Global Parameters】（全局參數）對話框，如圖1-4所示。圖1-4 【Global Parameters】（全局參數）對話框（3） 在【Global Parameters】（全局參數）對話框內定義需要的網格參數。在本例題中，用戶需要定義的參數如下：l 選擇【Set frontal quadrangle method】（設置前四邊形網格方法）按鈕，

4、作為網格的類型。l 點擊【Mesh】（網格）選項卡，定義下面的全局參數：i. 在【Mesh size】（網格尺寸）數字欄內輸入5mm；ii. 在【Offset】（偏移量）數字欄內輸入0mm。l 點擊【Geometry】（幾何）選項卡，定義下面的全局參數：i. 在【Constraint sag】（約束垂度）數字欄內輸入1mm；ii. 在【Min holes size】（最小孔大小）數字欄內輸入10mm；iii. 選擇【Merge during simplification】（簡化過程中合并）選項；iv. 在【Min size】（最小尺寸）數字欄內輸入2mm。（4） 點擊【Global Param

5、eters】（全局參數）對話框內的【確定】按鈕，在左邊的模型樹中出現新的元素【Advanced Surface Mesh】（高級曲面網格），如圖15所示。圖15模型樹中的新元素【Advanced Surface Mesh】（高級曲面網格）注意！進入【高級曲面網格】工作臺后，下列工具欄將顯示出來：l 【Local Specifications】（局部網格設置）；l 【Execution】（執行）；l 【Edition Tools】（編輯工具）。在任何時候，都可以對全局參數進行修改和顯示。點擊【Global Parameters】（全局尺寸）工具欄內的【Global Parameters】（全局尺

6、寸）按鈕，就可以彈出【Global Parameters】（全局參數）對話框。1.3 設置控制和節點本節說明如何定義棱邊點分布的控制，為了完成設置，需要選擇棱邊、頂點、曲線或者點（幾何形狀上的點）。繼續1.2節的設置，文件仍然處于打開狀態，仍然處于【Advanced Surface Meshing】（高級網格劃分）工作臺。（1） 點擊【Local Specifications】（局部規定）工具欄內的【Add/Remove Constraints】（添加/移除控制）按鈕，如圖16所示。彈出【Add/Remove Constraints】（添加/移除控制）對話框和【Trap Type】（選擇方法）

7、對話框，如圖17和圖18所示。圖16【Local Specifications】（局部規定）工具欄內的【Add/Remove Constraints】（添加/移除控制）按鈕 圖17 【Add/Remove Constraints】（添加/移除控制）對話框 圖18【Trap Type】（選擇方法）對話框（2） 點擊選擇要約束的棱邊，如圖19所示。點擊選擇后，棱邊顏色顯示為黃色，【Add/Remove Constraints】（添加/移除控制）對話框更新顯示內容，如圖110所示。 圖19選擇的棱邊 圖110 更新顯示的【Add/Remove Constraints】（添加/移除控制）對話框（3）

8、點擊【Add/Remove Constraints】（添加/移除控制）對話框內的【確定】按鈕。（4） 點擊【Local Specifications】（局部規定）工具欄內的【Imposed Elements】（強制單元）按鈕，彈出【Imposed Elements】（強制單元）對話框，如圖111所示。（5） 選擇上面控制布置設置的棱邊，彈出【Edit Elements Distribution】（編輯單元分布）對話框，如圖112所示。 圖111【Imposed Elements】（強制單元）對話框 圖112 【Edit Elements Distribution】（編輯單元分布）對話框（6）

9、設置單元分布新的參數，在本例題中設置的參數如下：l 在下拉列表框內選擇【Uniform】均勻分布類型；l 在【Number of elements】（單元數量）數字欄內輸入10。點擊【Edit Elements Distribution】（編輯單元分布）對話框內的【確定】按鈕。在選擇的棱邊上對節點（或者單元）進行分布。節點分布的描述出現在【Imposed Elements】（強制單元）對話框內，如圖113所示。（7） 點擊【Imposed Elements】（強制單元）對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框。同時圖形上所選棱邊顯示出劃分的節點，如圖114所示。 圖113 節點分布的描述出現在【Im

10、posed Elements】（強制單元）對話框圖114所選棱邊顯示出劃分的節點1.4 啟動網格劃分操作本節說明如何生成網格，生成網格的參數是本章前面幾節設定的網格參數。（1） 點擊【Execution】（執行）工具欄內的【Mesh The Part】（劃分零件網格）按鈕， 程序自動對零件進行網格劃分，并且在【Mesh The Part】（劃分零件網格）對話框內顯示一個基本的總結，如圖115所示。同時零件被自動劃分網格，如圖116所示。 圖115在【Mesh The Part】（劃分零件網格）對話框內顯示的總結圖116 零件自動劃分的網格顯示被自動切換到劃分質量模式，用戶自己可以查看生成網格的

11、單元質量。（2） 點擊【Mesh The Part】（劃分零件網格）對話框的【確定】按鈕，關閉對話框。1.5 分析單元質量本節說明如何使用一些基本的網格質量分析功能。質量分析功能在所有網格劃分過程中，都是可以調用的。可以對所有的單元，或者針對某一個單元分析單元質量。（1） 點擊【Mesh Analysis Tools】（網格分析工具）工具欄內的【Quality Analysis】（質量分析）按鈕，彈出【Quality Analysis】（質量分析）對話框，如圖117所示。圖117 【Quality Analysis】（質量分析）對話框【Quality Analysis】（質量分析）對話框是一個

12、顯示指定質量和分析網格的過濾器，通過選擇特定的參數，用戶可以決定如何觀察劃分的網格。對話框還提供了一系列的功能，可以對網格進行更加深入的分析。（2） 點擊【Quality Analysis】（質量分析）對話框內的【Show Quality Report】（顯示分析報告）按鈕，彈出【Quality Report】（質量報告）對話框，顯示出所選擇部分網格質量的統計數據：Good（好）、 Poor（差）、Bad（壞）、Worst（最壞） 和Average（平均），如圖118所示。圖118【Quality Report】（質量報告）對話框（3） 點擊對話框內的【Connectivities】（連通性）

13、選項卡，顯示網格的連通性統計結果（節點數量，單元數量，連通性，每個連通的單元數。），如圖119所示。圖119 【Connectivities】（連通性）選項卡顯示的內容（4） 點擊【Quality Report】（質量報告）對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框。下面說明如何分析單個單元的質量。（5） 點擊【Quality Analysis】（質量分析）對話框內的【Analyze An Element】（分析一個單元）按鈕。（6） 選擇已經劃分網格的一個單元，如圖120所示。 圖120選擇網格的一個單元 圖121【Analyze Single】（分析單個單元）對話框彈出【Analyze Singl

14、e】（分析單個單元）對話框，如圖121，顯示出所選擇單元的質量：Taper（變尖），Distortion（扭曲），Warp Factor（翹曲系數）， Warp Angle（翹曲角度）， Skew Angle（歪斜角度）, Min. Length（最小長度），Max. Length（最大長度），Length Ratio（長度比）和 Normalized Value（歸一化數值）。換句話說，可以檢查每個單元的質量是否合適。（7） 點擊【Analyze Single】（分析單個單元）對話框內的【確定】按鈕，關閉該對話框。（8） 點擊【Quality Analysis】（質量分析）對話框內的【確定】

15、按鈕，關閉該對話框。1.6 網格編輯本節說明如何通過使用自動平滑功能移動選項編輯一個網格單元，然后將一個單元切割為兩個。（1） 點擊【Edition Tools】（編輯工具）工具欄內的【Edit Mesh】（編輯網格）按鈕，如圖122所示。彈出【Edit Mesh】（編輯網格）對話框，如圖1-23所示。 圖122【Edition Tools】（編輯工具）工具欄內的【Edit Mesh】（編輯網格）按鈕圖1-23 【Edit Mesh】（編輯網格）對話框（2） 在圖形區選擇一個節點，如圖124所示。移動該節點，根據節點移動到的位置，單元的質量和可視化動態更新。（3） 點擊選擇【Edit Mesh

16、】（編輯網格）對話框內的【Smooth around modifications】（在修改點周圍平滑）選項，如圖125所示。 圖124 圖形區選擇一個節點圖125選擇【Smooth around modifications】（在修改點周圍平滑）選項（4） 再在圖形區選擇一個節點，將節點移動到希望的位置，如圖126所示。圖126 移動節點的位置注意到，當【Edit Mesh】（編輯網格）對話框內的【Smooth around modifications】（在修改點周圍平滑）選項仍然處于被激活狀態時，無論用戶將節點移動到什么位置，單元的質量都不再改變。（5） 將鼠標移動到一個矩形單元上，如圖127

17、所示，鼠標自動顯示為剪刀形狀，點擊鼠標，將一個矩形單元切割為兩個三角形單元。 圖127 鼠標移動到一個矩形單元上（6） 一旦用戶將單元網格切割為兩個，重新把鼠標移動到切割的單元上，鼠標自動顯示為橡皮形狀，如圖128所說，此時點擊鼠標，可以將分割的單元刪除，重新恢復為一個完整的四邊形單元。圖128鼠標自動顯示為橡皮形狀（7） 點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框。注意！當【Edit Mesh】（編輯網格）對話框內的【Smooth around modifications】（在修改點周圍平滑）選項仍然處于被激活狀態時，無論用戶將節點移動到什么位置，單元的質量都不再改變。1.7 對一個域重新劃分網

18、格本節說明通過修改預定義的局部參數（如網格劃分方法和網格尺寸），如何對一個域重新劃分網格。（1） 點擊【Edition Tools】（編輯工具）工具欄內的【Remesh Domain】（重新劃分網格）按鈕，彈出【Remesh Domain】（重新劃分網格）對話框，如圖129所示。（2） 在圖形區選擇要重新劃分網格的域，如圖130所示，選擇的區域是有錐度的過渡區，選擇的區域用紅色棱邊顯示。通過改變局部劃分網格的方法，消除三角形單元。圖129【Remesh Domain】（重新劃分網格）對話框 圖130選擇要重新劃分網格的域（3） 在【Remesh Domain】（重新劃分網格）對話框內設置所選擇域的劃分網格參數。圖131 【Remesh Domain】（重新劃分網格）對話框內設置的參數可以定義的參數包括：l Mesh method（網格劃分方法）；l Impact neighbor domains（沖擊相鄰域）；l Mesh size（網格尺寸）。在本例題中，選擇【Mapped quads】（映射四邊形）選項作為【Mesh method】（網格劃分方法），選擇【Impact neighbor domain