木心的《素履之往》中有一句話:所謂無底深淵,下去,也是前程萬里。
其實這句話的前面還有一句話:一個人(友人),決心墮落,任你怎樣規勸勉勵,都無用。越說,他越火,越恨你——這樣的故事,所遇既多,之後,凡見人(友人)决心堕落,便歡送……
言歸正傳,上回介紹了曲面孔的設置參數,其實還有一種比較少用的方法是用一個檔來指定孔的位置,通常的目的是使這些孔具有更高的優先順序。。
使用文件指定孔位置
使用文件指定孔位置的文件格式如下:
1,x1,y1,z1
2,x2,y2,z2
3,x3,y3,z3
建議使用excel 直接編輯後另存為csv 文件。
對比案例如下圖所示,當兩個孔的washer衝突時,如果兩個孔的優先順序一樣,系統會自動縮小每個孔的washer半徑,但是如果設置了不同的優先順序,優先順序低的washer可能會減少一圈washer。
直接中面網格
HyperMesh最新版本2017.2.4開始,提供了跳過中面抽取步驟直接得到中面2D網格的功能。該功能主要是針對無法自動實現中面抽取的複雜注塑件。HyperMesh中的對應工具可以在mesh下拉式功能表或者2D面板中找到。
BatchMesher中的相應設置及效果如下:
如果使用crash5mm檔,同時設置Extract element size為2(覆蓋最上面的5mm)可以得到如下網格:
如果使用crash5mm檔,同時設置Extract element size為5可以得到如下網格:
HyperMesh的midmesh面板還提供了一組用於修正直接中面網格的工具,也許會在後面某一期進行介紹(待定)。
圓角識別與控制
圓角是網格劃分中的重點關照對象,通常希望在圓角的部位捕捉到圓角的主特徵線並使網格沿著圓角的軸線方向呈若干排整齊排列。
為了實現該目標,BatchMesher開發了圓角的特徵識別功能,使用者只需要指定合理的控制參數就可以得到較好的圓角網格。
BatchMesher中對圓角的控制參數如下:
最上面那個Minimize transitions 的選項通常都應該選上,作用是對於寬度變化的圓角盡可能得到同樣排數的網格。但是如果圓角有很多硬點時使用該選項可能導致得到的網格扭曲嚴重,如果碰到這種情況可以後續手工調整或者去掉該選項。
參數說明:
R-圓角的半徑;W-圓角的弧長;Minimum number of rows-圓角弧長方向最少劃分幾排單元;Maximum chordal deviation-最大弦差;Method-圓角處理方法
remove,也就是去掉圓角。
沿中線將圓角一分為二,該方法通常只用於很小半徑的圓角。
結果
如果選上Suppress tangency edges,效果如下:
enforced elem rows,即生成整齊排列的單元,大部分情況下都應該是這個選項。
為了正確設置這些參數,需要先對圓角的一些基本幾何關係有所瞭解。很多人在這裡犯錯誤是因為沒有搞清楚幾何關係。比如根據參數計算得到的單元小於最小單元尺寸等。
下圖是一個圓角截面的示意圖:
對應的計算公式如下:
弧長:arc_Width = Radius * angle
單元尺寸:Elem_size= =Radius * 2 * sin(angle / (2 * N))
弦差:chordal_deviation = Radius * (1-cos(angle / (2 * N)))
弦長:chordal_width = 2 * Radius * sin(0.5 * angle)
angle:弧度制的圓心角
如果看得有點頭暈的建議拿張紙自己手算一下,更好的方法是直接把這些公式建立一個如下的excel表格:
實際使用的時候根據模型中圓角的特點查一下表格找到大致參數的範圍,然後就大功告成了。
注意:實際的圓角不一定都是90度的。
實體孔識别
這裡的實體孔其實是指封閉曲面中的圓柱孔的表面,而不是指體。該選項只支援填充孔和指定孔邊單元數兩種操作。
對於只有殼幾何的模型應禁用該項,因為對實體孔的識別可能會耗費大量時間。在孔周圍應定義偶數個單元並滿足最小單元尺寸的要求,並儘量使孔邊的單元尺寸接近目標單元尺寸。
測試幾何如下:
結果如下:
翻邊識别與控制
很多鈑金件邊緣都有翻邊,翻邊通常都是平的,網格劃分時建議在翻邊寬度上至少使用兩排單元。單元的實際排數是BatchMesher內部通過對最小和最大元素大小的限制以及縱橫比來確定的。
最大翻邊寬度的合理上限是(N+1.5)倍單元尺寸,其中N是整個翻邊的單元排數。類似地,一個合理的下限是最小單元尺寸的2倍。如果看到類似下圖中藍顏色的數字,說明翻邊最小尺寸不合適,需要調整。
常見的翻邊網格如下圖,可以看到,BatchMesher為了保證翻邊的單元排數,在翻邊位置布了很多硬點。
其它選項
除了以上設置,BatchMesher還有許多的的其它設置,都歸為other options。
刪除重複曲面
通常保持默認設置即可,相當於defeature面板duplicates的功能。
Edges equivalencing 設置
相當於edge edit 面板中equivalence 功能,通常保持默認設置即可。
處理交疊面設置,即兩個面有一部分重疊
對該選項的説明檔中有圖文並茂的說明。
如果角度設置過大(比如超過45度),可能產生的副作用。
抑制窄邊及窄圓角
Auto的意思是使用1.2倍的最小單元尺寸;後面的main fillet strips是指圓角的特徵邊;Main edge是指與圓角相鄰的平面的邊界edge,打開該項會強制保持圓角和平面的邊界edge,不允許進行節點的smooth等操作,可能導致局部大量細長單元(兩條edge 挨得很近的時候)。
抑制拉延筋(變成一個平面)
下面一個選項是說雖然拉延筋特徵沒有了但是外圈特徵線還要投影到平面上。
關閉與打開該選項的對比效果如下圖(右圖edge被抑制,網格為平面):
刪除翻邊上的小圓柱面(如下圖所示)
通常設置為目標單元尺寸的20%,並且不超過最小單元尺寸的70%-80%(無法滿足最小尺寸的要求,所以無法保留該特徵)
刪除曲邊圓角
建議設置為最小單元尺寸和目標單元尺寸之間的值,與defeature面板edge fillets功能相同。
將螺紋孔替換為標準圓柱面
因為通常模型中並不會存在帶細節特徵的螺紋,所以該設置通常不會發生作用。
平滑面特徵線抑制級別設置
該設置通過曲率和單元尺寸對特徵線進行選擇性toggle,從而提高網格的流暢程度。一共有5個預定義的級別以及一個自訂級別。使用者需要自己權衡多保留特徵線還是希望有更好更流暢的網格。
下面是把該專案設置為不同級別得到的特徵線情況:
Components 邊界處理和主特徵線識別
第一個選項是說如果兩個components連接處是共用邊一定要保留(不toggle,也不能移動節點到edge以外)。
第二個選項的意思是捕捉零件的主要特徵線。通常應該選上該項,特別是對特徵線要求較高的NVH分析。不選該項可以得到更好的單元品質,但是網格節點不會沿著幾何的特徵線分佈。啟用這個選項時不推薦再使用曲面圓角設置中的mid line選項(因為mid line 得到的新特徵線可能會被toggle掉,導致圓角附近單元排列扭曲)。
網格劃分和單元類型設置
單元類型和流向控制
請參考automesh面板的對應介紹。
圓角網格流向增強選項
建議選上,演算法儘量控制圓角網格的排數保持一致。
單元階次
通常在HyperMesh中2D單元使用一階單元為主,生成四面體的時候通常使用二階(依賴於後面希望進行的分析類型)。
生成單元所屬的components控制(放哪個component裡面)
三角形清理
通常保持預設值即可,aggressive選項可能導致大量漩渦狀的四邊形網格,通常不建議打開。
網格光順選項,建議保持預設值,允許節點移動到共用邊外可以大幅提高網格品質。
後面兩個選項的意思是進行特徵修復和儘量保持原始幾何的特徵(代價是犧牲單元品質)。
節點移動設置
設置該項有利於修復失效的單元。推薦設置如下圖,分別是10%的單元尺寸和5%的單元尺寸。
第三個選項的效果如下(右圖中的頂面上的部分節點移動到了edge 以外)。
第四個選項的效果如下 :
翹曲矯正
為了糾正四邊形單元的翹曲,建議兩個選項都打開。BatchMesher首先嘗試通過沿著曲面法向移動節點糾正四邊形單元的翹曲,如果還是無法解決才會將不達標的四邊形切割為三角形。上一期講到將warpage的要求盡可能放到20~25,主要原因也在這裡,因為一旦warpage無法達標,系統就會通過這裡的設置進行調整單元,過低的warpage(比如<15度)通常導致大量三角形單元堆積。
網格特徵角設置
在單元清理過程中,特徵角的推薦值是20-30度。較低的值可能有助於更好的保留特徵,但是低於15度的值可能顯著地增加失效單元的的比例(不同網格特徵角的效果圖片可以在automesh那一期查看)。
單元折疊角設置
如果兩個相鄰單元的法向夾角大於該值,系統認為發生了單元重疊,將啟動清理程式進行清理。
component 例外處理
忽略component,該選項只能在單獨的BatchMesher程式中使用,在automesh面板中該選項不起作用。
→測試幾何如下:
→BatchMesher設置如下:
→結果part2没有劃分網格:
指定的component不進行幾何清理,可以通過只顯示suppressed edge來查看。可以看到,左右都有壓縮邊,而我們指定的中間的component沒有進行幾何清理。
劃分指定的components並保持與其餘components 的連接關係。
該選項用於需要對不同的components 採用不同的單元尺寸或者不同的參數的情況。實際使用BatchMesher 的時候很少用到這幾個功能。
雖然我已經盡可能做到了圖文並茂+直截了當地說明,但是挨個介紹BatchMesher的設置參數肯還是比較枯燥的。但是一旦你用好了BatchMesher,你的網格劃分的工作效率就可以得到大幅度地提高。所以,認真學一學還是非常有必要的。
最後一點要提醒大家的是:設置一樣的情況下,BatchMesher的最新版本劃出來的網格比舊版本好。
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