搜索汽車飾件結(jié)構(gòu)體網(wǎng)格生成方法
2013-06-15 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來(lái)源:仿真在線
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和有限元分析算法的日益成熟,有限元分析技術(shù)在現(xiàn)代汽車開(kāi)發(fā)中已顯示出其越來(lái)越重要的地位。有限元分析技術(shù)的基本流程是:前處理,分析計(jì)算和結(jié)果后處理。其中前處理往往要占用整個(gè)過(guò)程的大部分時(shí)間。另外,一個(gè)合理而且有效的有限元模型對(duì)于分析進(jìn)度和結(jié)果往往起到?jīng)Q定性的作用。為了獲得更加準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果,許多復(fù)雜結(jié)構(gòu)的分析要采用體網(wǎng)格。本文基于 HyperMesh 的有限元前處理功能結(jié)合工程實(shí)例,針對(duì)復(fù)雜的汽車飾件結(jié)構(gòu)生成六面體或五面體網(wǎng)格的方法,進(jìn)行了一些分析和總結(jié)。
2 HyperMesh 中六面體或五面體網(wǎng)格的生成方法
HyperMesh 軟件中主要提供了拉伸(Drag)、旋轉(zhuǎn)(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(wǎng)格的生成工具。這些工具基本上只是針對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)體,而且要求幾何體是可映射的?？捎成涫且笥袃蓚€(gè)對(duì)立面,一個(gè)起始面和一個(gè)目標(biāo)面,還有連接起始面和目標(biāo)面的路徑,可以是線、面或向量。因此,在 HyperMesh 中六面體網(wǎng)格的生成基本思路是:先將復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體分割成多個(gè)區(qū)域,這些區(qū)域在 HyperMesh 中可以直接生成體網(wǎng)格,需要注意的是過(guò)渡區(qū)域之間的網(wǎng)格對(duì)應(yīng)。
3 汽車飾件結(jié)構(gòu)體網(wǎng)格生成實(shí)例
這里通過(guò)汽車儀表板上出風(fēng)口擋板為對(duì)象,通過(guò)六面體網(wǎng)格生成過(guò)程總結(jié)一下六面體網(wǎng)格生成流程和其中應(yīng)注意的事項(xiàng)。
3.1 理解結(jié)構(gòu)的幾何關(guān)系
針對(duì)一個(gè)結(jié)構(gòu),首先要對(duì)其有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí),其次是要看清每一個(gè)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(shí)際的工程項(xiàng)目中,還要考慮如何將一個(gè)復(fù)雜結(jié)構(gòu)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(fēng)口擋板結(jié)構(gòu),從大特征上可以分成三部分:a、小風(fēng)門(mén);b、大風(fēng)門(mén);c、轉(zhuǎn)軸。其中小風(fēng)門(mén)和大風(fēng)門(mén)的結(jié)構(gòu)類似,都由上下兩層泡沫和中間塑料層構(gòu)成,如圖 2所示。轉(zhuǎn)軸可以分成左右兩個(gè)有部分對(duì)稱特征的結(jié)構(gòu),如圖 3 所示。
3.2 結(jié)構(gòu)分解成可以使用體網(wǎng)格生成工具生成體網(wǎng)格的特征塊
在這一步里,要對(duì)結(jié)構(gòu)體進(jìn)一步的特征分解,以使每個(gè)特征體可以用 HyperMesh 軟件中 的體網(wǎng)格生成工具直接生成。分解結(jié)構(gòu)時(shí)要利用特征的對(duì)稱或映射,還要注意各特征的連接、交界面。對(duì)于每一個(gè)特征體要考慮是否能用不同的網(wǎng)格生成工具生成。對(duì)于生成體網(wǎng)格的初始面網(wǎng)格應(yīng)該有一定要求,主要是要考慮到面網(wǎng)格的形式是否會(huì)影響相鄰特征體的生成,同時(shí)還要考慮網(wǎng)格的尺寸和質(zhì)量。
對(duì)于風(fēng)門(mén)結(jié)構(gòu),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(duì)于中間塑料層,通過(guò)截面圖發(fā)現(xiàn)通過(guò)特征的上下映射可以分解成簡(jiǎn)單的長(zhǎng)方體,如圖 4 所示。
由圖 3 可以看出,對(duì)于轉(zhuǎn)軸左右兩側(cè)中有部分可以對(duì)稱的花紋特征體。對(duì)于花紋特征體,只需生成一組,其余可以通過(guò)映射的方法生成。一組花紋特征體可以分成若干個(gè)具有映射特征的個(gè)體,如圖 5。與花紋特征體相鄰的可以分成若干個(gè)圓環(huán)體.
3.3 決定各個(gè)特征塊的生成順序
在具體做網(wǎng)格之前,應(yīng)決定特征塊生成順序,一般的原則是從最復(fù)雜的特征開(kāi)始,由里往外生成。在生成大特征體的網(wǎng)格時(shí)應(yīng)考慮到小特征。對(duì)于風(fēng)門(mén),應(yīng)先生成中間的塑料層,再利用其上下表面網(wǎng)格生成比較簡(jiǎn)單的泡沫層。對(duì)于轉(zhuǎn)軸,先生成中間的花紋特征體,再分別向兩端的圓環(huán)特征體擴(kuò)展,如圖 6 所示。
3.4 劃分網(wǎng)格時(shí)的細(xì)節(jié)處理
首先要考慮做適當(dāng)?shù)膸缀吻謇?去除小孔和小圓角,但有時(shí)圓角的保留更有利于網(wǎng)格的生成并保證可靠的質(zhì)量。
考慮起始面和目標(biāo)面,不要幾何和尺寸相差懸殊,容易產(chǎn)生畸變的網(wǎng)格。
生成的初始面網(wǎng)格,要保證網(wǎng)格質(zhì)量和尺寸,并且要考慮到是否利于后續(xù)特征體的生成。從已有的體網(wǎng)格提取面網(wǎng)格。
每一個(gè)特征體的體網(wǎng)格生成后,都應(yīng)檢查和已有體網(wǎng)格的是否連續(xù),網(wǎng)格內(nèi)部不應(yīng)出現(xiàn)自由面,檢查與幾何是否貼合。生成的體網(wǎng)格質(zhì)量不應(yīng)太差,并且檢查網(wǎng)格形式是否可以被調(diào)整以生成剩余的特征體所需的初始面網(wǎng)格。
4 結(jié)論
從上述的六面體網(wǎng)格生成過(guò)程中可以看出,一個(gè)周密而完善的計(jì)劃是能生成體網(wǎng)格的起點(diǎn)和關(guān)鍵。在開(kāi)始進(jìn)行第一個(gè)網(wǎng)格生成時(shí),其實(shí)就應(yīng)該要預(yù)見(jiàn)到最后一個(gè)網(wǎng)格的生成。雖然最終的目標(biāo)是體網(wǎng)格,但生成面網(wǎng)格所花的時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于體網(wǎng)格的生成時(shí)間。面網(wǎng)格其實(shí)就決定了是否可以生成體網(wǎng)格,并且決定了體網(wǎng)格的質(zhì)量。當(dāng)遇到一個(gè)無(wú)所適從的對(duì)象時(shí),不斷的嘗試是最好的辦法。
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