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我的《ANSA快速入门指南》中文帮助文档浅析(中)

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本文摘要(由AI生成):

本文介绍了ANSA网格划分中参数设置和网格质量检查的方法。参数设置包括单元长度、边界处理、几何特征处理、网格质量修复等选项。网格划分算法有自由、Map、CFD、Adv.Front等,可按照需求选择。完成网格划分后,需进行质量检查,设置好质量准则并激活需要检查的质量类型,通过颜色显示不符合质量准则的网格,并进行优化和可见性控制。本文作者是具有6年汽车行业CAE仿真分析从业经验的仿真秀专栏作者,拥有车辆工程专业硕士学位。

导读:本文是ANSA入门系列第2篇(后续将会在仿真秀官网或APP同步发布)。本系列致力于提供ANSA软件的中文版,帮助广大初学者迅速入门。本文档内容及图片均来自于ANSA官网,本文档翻译自官方文档。本文图片来源:软件截图、官网、或者官方文档,希望获得ANSA软件学习资料,欢迎加入学习型仿真工程师-ANSA软件交流群,抱团一起学习软件、理论和行业应用。
本文摘要:本《快速入门指南》旨在概述ANSA界面和基本操作。描述了针对特定任务的许多基本功能,以帮助您入门。
本文适用于:本指南是首次接触ANSA的用户的理想选择。对于熟悉CAE术语但又不熟悉ANSA界面的工程师,如果您想在ANSA界面上找到自己的出路,但不知道从哪里开始,本指南将助您熟悉ANSA界面的一些基本窗口面板。

本文目录:

  • 图形用户界面
  • 图形用户界面定制
  • 使用鼠标查看操作
  • 使用键盘查看操作
  • 用鼠标选择项目
  • 功能选择工具栏
  • 科模块之间切换
  • 获取帮助
  • 使用搜索引擎访问任何功能
  • 使用数据库浏览器访问任何实体
  • 选择列表
  • 在ANSA中打开数据
  • 几何实体
  • MESH模块的主要术语
  • 实体在不同的菜单中显示
  • 几何清理
  • 提取中间面
  • 网格划分
  • 质量检查
  • 网格改善
  • 体网格划分
  • 从体网格提取表面
  • 体积网格改善
  • 连接(焊接)的创建/定义-装配
  • 平台准备
  • 分析输出

13、几何实体

本节将讲述在ANSA中用到的CAD实体类型。如需回顾请点击右边回看我的《ANSA快速入门指南》中文帮助文档浅析(上)

操控所有几何(Geometry)可见性的控制按钮如下:


① 3-D Point:

3D点在ANSA中表示参考点,它不与模型产生连接,在ANSA中常用作空间定位坐标点。3D点及控制3D点可见性的控制按钮如下所示:

② 3D-curve:

即是3D空间中的曲线。3D曲线与将要进行网格划分的面也不产生连接。但是,3D曲线对于创建或修改现有几何形状非常有用,因为它们可用于从线框模型创建表面模型,或者通常用于校正或修改表面几何形状。

3D曲线在ANSA中显示为洋红色线条,其可见性由“Curve”控制按钮控制,如下所示:


③ Hot Points:

这些是出现在CONS和3D曲线上的节点,表示它们的端点。热点标记为洋红色的小十字,其可见性由“热点”标志控制,如下所示:


④ Surface:

即3D空间中的表面。Surface仅在其创建阶段可见,仅用于创建面(Faces)。Surface是没有边界的参考面。


⑤ Face:

即3D空间中始终位于Surface实体上的曲面,并且具有称为CONS(曲面Surface上的曲面Curve)的特定边界。Face的正面为灰色,负面为黄色。Face的可见性由相应的标志按钮控制,如下所示:


⑥ CONS:

即3D空间中的曲线(Curve),CONS存在于曲面(Surface)的表面,在ANSA中常存在三种不同的形式,用三种不同的颜色来区分。

  • 红色表示该曲线为面的自由边界;
  • 黄色表示该曲线为两个面的共同边界;
  • 蓝色表示该曲线为三个或更多面的边界;
  • 橙色表示黄色线被“join”掉之后的原始边界轨迹;

以上各色CONS的显示形式和可见性控制如下图所示:


处理Faces的更方便的方法是使用交叉阴影线。阴影线显示为绿色虚线,表示面所在的曲面的等参。用户可以直接通过交叉阴影线精准地选择对应的面Face。如果Face被“冻结”了(通过“Frozen”功能,表示拒绝修改),则其阴影线将显示为成蓝色。

14、MESH模块中的主要术语

① Hot Points:

区域边界上的固定网格节点。它们对应于TOPO菜单的CONSs的点(Hot Point)。Hot Point可用于改善局部区域面的形态和网格的质量。Hot Point显示为白点,并且其可见性由“Perimeter Point”按钮控制,如下图所示:

② Perimeter Grids:

边界网格节点是由系统按照平均长度自动定义给边界线的网格节点,也可以由用户指定的边界线的单元尺寸来自动分配。这些节点显示为洋红色十字。它们的可见性由“Perimeter Grids”按钮来控制。

③ Grids:

位于局部面区域内的节点。由ANSA在网格划分期间自动生成。这些节点显示为红叉,其可见性由“Grids”按钮控制,如下所示:

④ Macro Area Perimeters 或者 Perimeter Segments:

面区域的边界曲线。其外围线段是基础3D-CAD几何形状的离散化线段,其界限由‘Hotpoint’定义。Macros如下图所示:

⑤ Macro Areas or Macros:

区域面或区域面最初对应于几何图形的面。区域面和所有几何实体(曲线、点等)的可见性由‘Geometry’按钮控制。

15、实体在不同的菜单中显示

同一个实体在TOPO界面下和Mesh界面下的显示形式是不同的,我们将之对比如下,用户也可以通过(TOPO-Mesh)来回切换迅速查看各个元素的区别。

16、几何清理

以下介绍常用的功能手动修复几何体。用户可能需要重复执行一系列组合动作,以修复某些较为复杂的几何拓扑错误。

① Hot points > Delete:

删除被选择的Hot Points;

② Hot points > Release:

释放Hot points;连接该节点的各个面之间也将取消拓扑关系。

③ CONS > Paste:

将多根靠近的CONS粘在一起;

④ CONS > Fill hole:

修补面上的任何形状的孔洞;用户可根据弹出的窗口与进行个性化修补;

⑤ Faces > New:

创建新的面(Faces面);

⑥ Faces > Delete:

删除现存的面(Faces面);

⑦ Faces > Cut:

剖分现存的面(Face),必须选择现存表面上的两个点完成连接即完成剖分。

⑧ Faces > Topo:

在选定的相邻线条(CONS)之间自动创建拓扑条件,将离散的线条合并。

⑨ Faces > Orient:

给选定的Faces设置统一的方向。

⑩ Surfaces > Coons:

使用Coons插值原理定义一个新的多边形曲面。这是通过边界CONS线段或边界曲线定义新曲面的简便方法。

以上为对几何进行清理的常用手动方法。但也可以利用如下方法自动定位几何上的问题,弹出“检查几何选项/Check Geometry Options”的窗口进行检查,检查完成后,结果将显示在错误列表中,右键单击错误项可使用自动“Fix/修复”功能。

17、提取中间面

对薄壳体提取中间面的命令是【Mid-Surface】,该命令有5种与提取中面有关的选项,如下所示:

接下来对各个中面的方法进行概述。

① Skin:

该功能通过识别封闭几何体的外表面或者内表面并对其进行偏移,以某一均匀厚度的中间曲面代替原封闭几何体。该方法适用于冲压零件。其功能运行效果如下:

② Casting:

此全自动功能用于创建代表实体中间层的有限元壳单元,该功能适用于铸造零件的中面提取。其功能运行效果如下:

③ Check Middle Surface:

此功能适用于检查实体几何或有限元单元与中间面的兼容性。

④ Welding:

该功能将某个组内的零件都进行中面抽取(Skin方法),然后对相邻的中面进行延伸【Extend】和拓扑【Topo】操作连接起来。

18、网格划分

终于讲到重点来啦。也欢迎小伙伴关注我在仿真秀平台 独家发布《Python语言在ANSA应用技能18讲》获得ANSA有限元分析入门的一站式解决方案。<<<点击右边观看
不过在开始对模型进行网格划分之前,还得设置“网格参数/Mesh Parameters”。我们可以通过“实用工具/Utilities”>“网格参数/Mesh Parameters”访问这些参数,用户可以在其中定义“重建/Reconstruction”,“整形/Reshape”和“修复/Fix”等功能的参数。操作界面的打开流程如下所示,接下来我们必须仔细介绍各个参数的含义,因为这参数是即将生成的网格的核心控制参数。

① Basic:
本选项卡主要定义网格单元的基础参数;单元长度参数将作为【Reconstruction】命令重建网格的直接依据。

② Perimeters:
该选项卡提供了在有限元模型在重建期间时边界线的处理方法。将鼠标悬停在特定的区域,能快速显示出该功能的效果或者说明;

③ Features Options:
该选项卡提供了几何特征(如圆孔、倒角等)的处理方法,比如特定几何特征的冻结、几何边界上的三角形单元控制、圆孔边的“垫片区”边界设置等;

④ Features:
该选项卡下可自动设置可识别的几何特征类型,比如针对圆孔,可设置不同区间的圆孔的处理方式,在如下的例子中,对0-5mm的圆孔进行了填补,对5-10mm的圆孔进行节点数为6,垫片宽度为3mm的设置。该方法可方便针对大批量的圆孔特征的批处理方法;
⑤ Fix Quality:
该选项卡下主要针对网格质量修复提供控制参数。网格修复的功能将在【Reconstruct】、【Reshape】、【Smoothing】等功能中用到。

(关于网格质量控制参数的更多精细设置和详细讲解,请关注本系列后续章节;)
对网格参数进行初步设定后,就可以开始进行网格划分啦。
网格的划分有多种划分方法,其功能选项如下:

  • Free:
使用自由网格划分算法进行网格划分,该算法考虑了【Mesh Parameters】窗口面板的网格参数。该算非常适用于局部区域(Macros)面网格划分,当其他算法类型都无法对一个面进行有效的网格划分时,该算法却往往能胜任。
  • Map:

使用map网格划分算法进行网格划分。该算法适用于结构化网格划分,其在默认情况下会创建四边形单元。强烈建议将此算法应用于四边形的区域面,这些区域面在其对边将会具有相同数量的节点。

  • CFD:

该算法能在用户严格的控制规格下,根据基础CAD曲面的局部曲率,以可变的单元长度进行网格划分。推荐用于网格大小渐变区域的网格划分。

  • Adv.Front:
该算法 会从区域面的边界开始生成单元,推荐用于均匀尺寸的网格划分。除了不同的网格划分算法外,该组功能下的其他辅助网格划分的工具也非常有用。
  • Erase:清除某个面上的网格。

  • Remesh:恢复某个面上的网格。
  • Spot Mesh:

该算法起初是为了给面上有焊点(weld spot)的区域面划分网格设计的。如今该功能也能进行混合类型(mixed type)的网格划分,且已经考虑了预先设置的网格网格参数。

  • STL
使用STL网格划分算法对区域面进行网格划分,其对单元的质量不是很看重,但是需要精确地表示原始几何数据,即该算法不会破坏原来的几何结构。
对于上述各个算法的网格划分,用户均需有一定的理解,并在网格划分时按照特定的要求选择一个或者多个算法来完成数据的网格划分。
在进行网格划分时,通常在右下角的【Option List】中会有对单元种类的选择,一般来讲有以下四种类型(混合型、三角形、四边形、和对角三角形),需要使用者额外注意。

19、质量检查

网格划分完毕并没有结束,还需要对网格的质量进行检查。
网格检查时可设置好相应的质量准则,有两种方法可以打开质量准则窗口,其一如下图所示,其二是直接按F11键。然后激活某个或多个需要检查的质量类型并填入质量参数范围。(关于窗口中每一个参数检查的质量内容,此处暂时不展开。)
激活“Hidden View”模式,可直接按颜色显示所有不符合“质量准则”的各种类型的网格。

这时,在视图区域的左下角,显示了所有界面上可见的外壳和实体单元的数量(每种类型和总计数量)。此外,在同一列表中,我们可以获得有关网格区域的信息。通过鼠标右键菜单中的选项,我们可以控制这些区域的可见性,也可以通过选择“Improve”选项来对它们进行网格优化。
在窗口右侧出现的状态条中,按照颜色对每一种网格质量类型进行了分类,我们可以点击任何一条以切换该质量类型的可见与否,通过来回切换,可快速定位到网格质量错误的位置。

我们也可以在质量标准区域处通过鼠标右键选择隐藏不需要关注的质量类型,让ANSA界面更简洁。

此外,在质量标准区域中按住鼠标中键并等待一秒后,我们可以将质量标准的图标移到视图区域的任何位置。如下:
本文(完)

作者:团长,仿真秀专栏作者,6年的汽车行业CAE仿真分析从业经验,车辆工程专业,硕士学历。

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著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2020-04-21
最近编辑:1月前
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