搜索汽車飾件結構體網格生成方法
2013-06-15 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線
隨著計算機技術的發展和有限元分析算法的日益成熟,有限元分析技術在現代汽車開發中已顯示出其越來越重要的地位。有限元分析技術的基本流程是:前處理,分析計算和結果后處理。其中前處理往往要占用整個過程的大部分時間。另外,一個合理而且有效的有限元模型對于分析進度和結果往往起到決定性的作用。為了獲得更加準確的計算結果,許多復雜結構的分析要采用體網格。本文基于 HyperMesh 的有限元前處理功能結合工程實例,針對復雜的汽車飾件結構生成六面體或五面體網格的方法,進行了一些分析和總結。
2 HyperMesh 中六面體或五面體網格的生成方法
HyperMesh 軟件中主要提供了拉伸(Drag)、旋轉(Spin)、沿線拉伸(Line Drag)、單元偏移(Element Offset)、線性近似(Linear Solid)和映射(Solid Map)等六面體和五面體網格的生成工具。這些工具基本上只是針對簡單的結構體,而且要求幾何體是可映射的?？捎成涫且笥袃蓚€對立面,一個起始面和一個目標面,還有連接起始面和目標面的路徑,可以是線、面或向量。因此,在 HyperMesh 中六面體網格的生成基本思路是:先將復雜的結構體分割成多個區域,這些區域在 HyperMesh 中可以直接生成體網格,需要注意的是過渡區域之間的網格對應。
3 汽車飾件結構體網格生成實例
這里通過汽車儀表板上出風口擋板為對象,通過六面體網格生成過程總結一下六面體網格生成流程和其中應注意的事項。
3.1 理解結構的幾何關系
針對一個結構,首先要對其有一個全面的認識,其次是要看清每一個特征,決定哪些是重要特征,哪些次要的并且可以忽略的特征。在實際的工程項目中,還要考慮如何將一個復雜結構分解,以便可以分給不同的人完成以縮短工期。
如圖 1 所示的出風口擋板結構,從大特征上可以分成三部分:a、小風門;b、大風門;c、轉軸。其中小風門和大風門的結構類似,都由上下兩層泡沫和中間塑料層構成,如圖 2所示。轉軸可以分成左右兩個有部分對稱特征的結構,如圖 3 所示。
3.2 結構分解成可以使用體網格生成工具生成體網格的特征塊
在這一步里,要對結構體進一步的特征分解,以使每個特征體可以用 HyperMesh 軟件中 的體網格生成工具直接生成。分解結構時要利用特征的對稱或映射,還要注意各特征的連接、交界面。對于每一個特征體要考慮是否能用不同的網格生成工具生成。對于生成體網格的初始面網格應該有一定要求,主要是要考慮到面網格的形式是否會影響相鄰特征體的生成,同時還要考慮網格的尺寸和質量。
對于風門結構,上下兩塊泡沫層是直接可以生成六面體的可映射特征體。對于中間塑料層,通過截面圖發現通過特征的上下映射可以分解成簡單的長方體,如圖 4 所示。
由圖 3 可以看出,對于轉軸左右兩側中有部分可以對稱的花紋特征體。對于花紋特征體,只需生成一組,其余可以通過映射的方法生成。一組花紋特征體可以分成若干個具有映射特征的個體,如圖 5。與花紋特征體相鄰的可以分成若干個圓環體.
3.3 決定各個特征塊的生成順序
在具體做網格之前,應決定特征塊生成順序,一般的原則是從最復雜的特征開始,由里往外生成。在生成大特征體的網格時應考慮到小特征。對于風門,應先生成中間的塑料層,再利用其上下表面網格生成比較簡單的泡沫層。對于轉軸,先生成中間的花紋特征體,再分別向兩端的圓環特征體擴展,如圖 6 所示。
3.4 劃分網格時的細節處理
首先要考慮做適當的幾何清理,去除小孔和小圓角,但有時圓角的保留更有利于網格的生成并保證可靠的質量。
考慮起始面和目標面,不要幾何和尺寸相差懸殊,容易產生畸變的網格。
生成的初始面網格,要保證網格質量和尺寸,并且要考慮到是否利于后續特征體的生成。從已有的體網格提取面網格。
每一個特征體的體網格生成后,都應檢查和已有體網格的是否連續,網格內部不應出現自由面,檢查與幾何是否貼合。生成的體網格質量不應太差,并且檢查網格形式是否可以被調整以生成剩余的特征體所需的初始面網格。
4 結論
從上述的六面體網格生成過程中可以看出,一個周密而完善的計劃是能生成體網格的起點和關鍵。在開始進行第一個網格生成時,其實就應該要預見到最后一個網格的生成。雖然最終的目標是體網格,但生成面網格所花的時間要遠遠大于體網格的生成時間。面網格其實就決定了是否可以生成體網格,并且決定了體網格的質量。當遇到一個無所適從的對象時,不斷的嘗試是最好的辦法。
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