UGNX12网格划分工具使用

在UG中，几何体的要素包括点、线、面及实体。我们可以使用网格划分工具划分从0D（点网格）、1D（线网格）、2D（面网格）到3D（体网格）的网格。

在UG高级仿真分析环境中，网格划分工具位于【网格】面板的【更多】库中，如图9-43所示。

1.0D网格划分

可以使用【0D网格】工具在特定节点处创建基于点的单元或标量单元。尽管可以使用【0D网格】工具创建的单元的类型取决于指定的求解器，但基于点的单元一般包括如下两种。

● 集中质量单元。

● 特定类型的弹簧单元。

通常，0D单元用于将集中质量或载荷添加到模型中。0D单元并不影响模型的静态行为。图9-44为划分的0D网格。

图9-43 网格划分工具

图9-44 0D网格（点网格）

2.1D网格划分

1D网格用于创建与几何体关联的一维单元网格，可以沿曲线或多边形边创建或编辑一维单元。

一维单元是包含两个节点的单元，根据类型的不同，这些单元可能需要方向分量。一维单元是单元属性沿直线或曲线定义的单元。1D单元通常应用于梁、加强筋和桁架结构。

使用【1D网格】工具在选择的边或曲线上创建梁单元时，这些边或曲线的方向将控制梁单元的方向。如果边或曲线的方向不一致，则产生的梁单元的方向也将不一致。

单击【1D网格】按钮，弹出【1D网格】对话框。选择钢梁上的一条边作为网格划分对象，输入单元数，其他参数保留默认设置，单击【确定】按钮，即可创建默认属性的1D网格，如图9-45所示。

图9-45 创建1D网格（梁单元）

3.2D网格划分

2D网格划分工具如图9-46所示。

图9-46 2D网格划分工具

（1）2D自由网格划分

使用【2D网格】工具在选定的面上生成线性或抛物线三角形或四边形单元网格。2D单元一般也称为壳单元或板单元。例如，可以在中面模型（如图9-47所示的托架中面）上生成网格。【2D网格】对话框如图9-48所示。

（2）2D映射网格划分

使用【2D映射】工具可在选定的面上生成线性或抛物线三角形或四边形单元结构化网格。如果在三边面上生成映射网格，可以控制网格退化所在的顶点。

2D映射网格使用的网格划分方法基于无限插值技术。相对于自由网格，使用映射网格能够更好地控制单元在整个面上的分布，可用于网格划分特定类型的几何体（如圆角和圆柱），因为这种几何体需要规则网格。图9-49为三边面（A）和四边面（B）上的映射网格的示例。

图9-47 划分的2D网格

图9-48 【2D网格】对话框

图9-49 在三边面和四边面上的映射网格

使用2D映射网格时，一旦选择了适当的面，软件便会自动计算拐角的位置，还会使用指定的单元大小来创建边上的数量类型的边密度，以控制沿选定面的边的单元分布。

三边面在与网格退化所在的拐角相邻的两条边上具有数量相等的单元。四边面在一对对边上具有数量相等的单元。四边面在另一对对边上的单元数可能相等，也可能不相等。

（3）2D相关网格划分

使用【2D相关】工具可在模型中的不同面上创建相同的自由网格或映射网格。使用2D相关网格时，要选择主面（独立面）和目标面（相关面）。当软件在这些面上生成网格时，会保证目标面上的网格与主面上的网格匹配，如图9-50所示。

2D相关网格可用于各种建模情况。例如，可以在选定面之间创建相关网格，以对接触问题建模，也可以在弯边网格划分的情况下创建相关网格，此情况需要仔细沿弯边匹配网格。

在【2D相关网格】对话框中，可以创建两种不同的相关网格类型：【常规】和【对称】。

图9-50中的网格是对称网格类型。使用常规类型的相关网格时，主面和目标面必须在拓扑上相同（具有相同的边数和曲线数），但可以均匀缩放，如图9-51所示。

图9-50 2D相关网格划分(www.xing528.com)

图9-51 常规类型

（4）2D局部重新划分网格

对于几何体所关联的2D网格，可使用【2D局部重新划分网格】工具在非常具体的区域内有选择地细化或粗化单元，而不必重新生成整个网格。例如，解算模型后会发现，作用载荷和结构响应要求细化网格的特定区域。此外，还可缩小该区域中单元的大小。

通过【2D局部重新划分网格】选项可选择要细化或粗化的单元。然后使用【2D局部重新划分网格】对话框中的选项控制软件修改网格的方式。例如，可指定新的单元大小，也可让软件按指定的比例因子缩小或放大选定单元的大小。

在图9-52托架中面上的2D网格中，A显示现有网格。图中除了高亮显示的单元以外，其他单元均已选中，将使用2D局部重新划分网格命令进行细化。B显示经过细化的网格。原网格中的目标单元大小为40mm，细化后网格中的目标单元大小为33mm。

图9-52 重新划分局部网格

（5）2D表面涂层

使用【表面涂层】命令可在现有3D（体）单元顶部创建2D（壳）单元的表面涂层。使用表面涂层对话框中的选项，可在选定体单元的自由面上或在整个体网格上创建壳单元的表面涂层。生成的2D网格具有如下特征。

● 使用定义它时所在的实体网格的节点和连接。

● 可以是线性网格或抛物线网格，前提是实体网格是抛物线网格。例如，在抛物线四边形单元的网格上，可以创建线性或抛物线四边形单元的表面涂层。不过，如果实体网格是线性网格，则生成的2D网格只能为线性网格。

● 与基层3D网格和几何体相关联，前提是从表面涂层对话框中的模态列表中选择几何体选项。如果删除或修改3D网格或几何体，软件首先会更新3D网格，然后更新相关联的2D表面涂层网格。

4.3D网格划分

3D网格划分工具如图9-53所示。

（1）3D四面体网格划分

使用【3D四面体】网格划分工具可在选定体上创建3D体单元的网格，生成线性或抛物线四面体单元的网格，也可以在实体上创建3D网格，以用于所有受支持的求解器。

图9-53 3D网格划分工具

图9-54为一个光纤支架结构的模型，其中具有一个总单元长度为4mm的四面体网格。注意薄的筋板区域与零件其余部分之间的厚度差别。图①显示了关闭最小两单元贯通厚度选项时的网格。图②显示了打开最小两单元贯通厚度选项时的网格。请注意图②中沿薄筋板方向的网格厚度为两个单元。

图9-54 光纤支架结构的模型的四面体网格

（2）3D扫掠网格划分

使用【3D扫掠网格】对话框中的【多体自动判断目标】和【直到目标】类型，通过在实体中扫掠自由或映射表面网格，可生成六面体或楔形体单元的映射网格。可以使用这些选项在任何满足某种准则的2.5维实体（在一个方向上始终具有恒定横截面的实体）上生成各层一致的结构网格。图9-55为3D扫掠网格的示意图。

图9-55 3D扫掠网格

其中：源面（A）是在体中扫描其网格的面。目标面（B）是软件将源面中的网格投影到的面。源面和目标面之间的面是壁面（C），每个壁面都由单个【轨】曲线组成。

（3）由壳单元网格生成体

【由壳单元网格生成体】工具可使用三角形壳单元而不是多边形几何体创建3D四面体网格，以定义一个封闭曲面。使用2D网格作为曲面约束意味着可以在没有几何体的情况下产生3D网格。

要产生一个实体网格，壳网格必须符合下列要求。

● 所有2D三角形单元必须属于同一阶次（线性或抛物线）。

技巧点拨

从抛物线壳单元生成实体网格时要小心谨慎。如果抛物线三角形壳单元没有直边，则产生的抛物线四面体网格可能包含不能通过雅可比检验的单元。

● 壳单元必须完全封闭一个体积，否则软件不能产生体单元。

● 壳网格中没有重复三角形单元。

图9-56为三种3D网格形式。

图9-56 三种3D网格形式

技巧点拨

由壳单元创建的体网格与边界壳网格或底层几何体没有联系。【由壳单元生成实体】命令创建的体网格不可编辑。另外，如果【由壳单元生成实体】创建的3D网格的任何限定壳网格需要更新，则自动删除3D网格。必须在壳网格更新后重新创建实体网格。