在复杂结构的有限元分析中,网格的高效修补与优化一直是耗时耗力的痛点。面对复杂几何或拓扑丢失带来的“开口/破洞”,以及粗糙不平的网格表面,传统的手动调整节点与模型修补不仅耗时费力、效率低下,且最终的修复质量与精度也难以保证。
在 ANSA 中,可通过隐藏菜单栏激活 Mesh > Retopology(图 1)以展开拓扑重构功能区。在该功能区中,可以依次找到 SOLID MODELLING > Polish 或 Remove Artifacts(图 2)。需要注意的是,这两项功能均会基于全局网格参数 Mesh Settings (可通过 F11 键激活设置)对模型进行优化调整。
图 1 Retopology 功能区激活
图 2 Polish & Remove Artifacts 功能
该功能主要应用于消除 FE 模型中的缺陷区域,针对由于拓扑优化产生的开口、不规则部件或畸形单元等区域进行快速清除修复,在保持整体模型几何特征的前提下将开口闭合并且对网格进行优化。
使用该功能只需要选取需要闭合的区域,中键确认即可快速闭合FE模型的开口,效果动图如下所示(图 3 和图 4):
图 3 使用 Remove Artifacts 功能的快速闭合开口的效果
图 4 使用 Remove Artifacts 功能的快速闭合开口的效果
该功能基于全局网格参数对FE模型进行网格平滑处理。其中有 Shell 单元、自由边缘或特征线 3 种方式来实现网格的优化。
Polish>Shells
这个选项主要用于 FE 模型面网格的平滑,激活该功能,选择需要平滑的区域,可以看到有不同的 3 种平滑算法。Low (local peaks) 平滑的程度最低,High 的程度最高,当选择 Normal 的算法时,可以在右边的选项列表中调整网格的目标长度和平滑的强度(图 5)。
图 5 使用 Polish>Shells 功能的过程和设置
中键确认来到下一步,会看到下图(图 6)显示的绿色特征线被选中,这些绿色特征线表示网格平滑的范围,即这些特征线在平滑的过程中不会被调整平滑。用户可以手动去进行选择或者反选,防止平滑过程这些高亮的特征线被移动调整。
图 6 使用 Polish>Shells 功能过程中的特征线调整设置
下方为使用 High intensity 的过程和效果:
图 7 使用 Polish>Shells 功能进行网格平滑的过程和效果
Polish>Bounds
这个选项主要用于 FE 模型中自由边的平滑。激活该功能选择需要平滑的区域,可以看到自由边被高亮,右边的选项列表中可以调整网格的目标长度和网格的影响范围(图 8)。
图 8 使用 Polish>Bounds 功能平滑自由边的过程和设置
中键确认之后来到下一步可以看到两种平滑强度以及模型中被高亮的平滑影响区域(图 9)。后面设置的步骤同 Polish>Shells 一样。
图 9 使用 Polish>Bounds 功能平滑自由边的过程和设置
完成后的效果如下图所示(图 10):
图10 使用 Polish>Bounds 功能平滑自由边的效果
Polish>Feature Lines
这个选项主要用于 FE 模型中 特征线的平滑。激活该功能选择需要平滑的区域,可以看到特征线被高亮,右边的选项列表中可以调整网格的目标长度和网格的影响范围(图 11)
图 11 使用 Polish>Feature Lines 功能平滑特征线的过程和设置
中键确认之后来到下一步(图 12)可以看到两种平滑强度的设置以及模型中被高亮的平滑影响区域。后面设置的步骤同 Polish>Shells 一样。
图 12 使用 Polish>Feature Lines 功能平滑特征线的
过程和设置
完成后的效果如下图所示(图 13):
图 13 使用 Polish>Feature Lines 功能平滑特征线的效果