多种岩土数值模拟软件导入Cubit四面体网格(tetmesh)的测试

在【Cubit产生六面体网格和四面体网格(3)】的最后部分，生成了四面体网格，把这个网格分别导出为四种格式文件：igs, inp, stl和stp文件。下面检查这四种格式文件在不同岩土软件中的导入状况。

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2 FLAC3D

FLAC3D直接接受的网格文件是inp，单元类型为Tetra；FLAC3D也可以导入stl文件，试验结果显示这两种格式的输入没有问题。Abaqus有10节点的四面体单元(代号为C3D10)。

3 3DEC

在上述四种文件格式中，3DEC只能接受geometry形式的stl文件，导入之后如下图所示。几何对象的类型为Polygon。标准的3DEC单元(zones)是4节点的四面体，假设为线性位移插值函数。命令block zone generate high-order-tetra基于二次位移插值函数，将标准单元转换成10节点的高阶四面体单元(Higher-Order Tetrahedra)。高阶四面体(Higher-Order Tetrahedra)单元比标准的四面体单元更精确，因为在单元内有额外的网格点节点。为此，在每个单元边缘的中点都会创建新的节点。高阶单元(higher-order zones)的建立允许在单元内和单元表面上表示二次位移场。然而，为了接触计算和绘图的目的，区块边界被一个三角形面的网格所近似。一个10节点的四面体的每个面被分成4个平面三角形。

4 Plaxis3D

在上述四种文件格式中，Plaxis3D接受stl和stp文件。首先试验导入stl文件，发生错误，原因是Plaxis3D不支持封闭曲面的参数化(parameterization of closed surface not supported)，如果在Cubit导出时选择实体可能避免出现这个错误，Plaxis3D给出的建议是在导入时分成多个面(Split into multiple surfaces)。然后试验导入stp文件，导入的stp文件是实体Volume，导入时出现了一个单位Unit的警告信息，说默认的项目单位是是m，但导入的单位是mm, 解决方法是在导入之前把项目的单位设置为mm，不过这样导入后的图形非常小，因此在导入时放大了100倍。在Plaxis中划分网格，如下图所示。

Plaxis3D的实体单元只有一种类型，即10节点的四面体单元，10节点的四面体单元在二维6节点三角形单元的基础之上进行了二阶插值，实践证明能够提供可接受的结果，而且比较容易由网格生成器生成。

5 Plaxis Designer

在上述四种文件格式中，Plaxis Designer只能接受stl文件，测试结果显示没有出现任何问题。Plaxis LE 3D不能接受其中任何一种文件格式。

6 RS3

在上述四种文件格式中，RS3可以接受stl,stp和igs三种格式，首先试验igs，显示错误信息has no entities or cannot be read，可见RS3不接受目前的网格文件；接着试验stp，显示同样的错误信息，不能导入，很奇怪的是在Plaxis 3D中，能够读入stp文件并且把它转换成Volume，但RS3不能导入；最后试验stl，能够成功导入，而且没有任何缺陷，但导入的只是实体，没有象FLAC3D和3DEC那样导入网格。RS3提供了两种单元类型，一个是4节点的四面体单元，另一个是10节点的四面体单元。

7 Slide3

由于Slide3和RS3的Geometry机理相同，因此也只能导入stl文件，对于边坡模型，这样的实体可以在Slide3中直接进行计算，下图仅演示了实现这种计算的可能性，其结果的正确与否不重要。

8 Optum G3

Optum G3支持的Geometry格式为brep, rle, iges和step，因此不能导入本次试验的4种文件，Cubit支持iges和step文件，待以后进行测试。OptumG3也使用了10节点的四面体单元，不过它对应力和位移进行了独立的插值，因而计算精度更高一些。Optum G3使用了标准(Standard)四面体单元和改进的混合(Mixed)四面体单元。

9 GTS NX

理论上，GTS NX可以支持iges和step文件，但没进行测试。GTS NX提供了多种3D单元类型，包括4节点的四面体单元，10节点的四面体单元，6节点得五面体单元，13节点和15节点的五面体单元，8节点的六面体单元以及20节点的六面体单元。btw, FLAC3D 9.0现在支持GTS NX网格导入，因此不需要使用FISH导入了。