[New] 先进的六面体网格划分软件Coreform Cubit V2022.4

1 引言

2 Cubit

CUBIT是桑迪亚国家实验室(Sandia National Laboratories)开发的有限元网格生成器，CUBIT的商业版本即是Coreform Cubit。Cubit主要生成六面体网格(hex meshing)，可支持Python语言，自动修复CAD图形等。

3 Pointwise

Pointwise是为计算流体力学(CFD)应用开发的网格生成软件。Pointwise主要应用在航空航天领域, 最新版本V18.5R2 (2/10/2022)。Pointwise可以生成结构化、非结构化、混合化、超集和高阶网格。其生成的元素类型包括三角形、四边形、四面体、金字塔、棱柱体和六面体。Pointwise将整个计算空间划分为一个或多个子区域，称为块。二维块完全由表面单元组成，而三维块则完全包含体积单元。

每个区块的类型可以是结构化、非结构化或混合型。结构化区块完全由四边形（二维）或六面体(三维)单元组成，这些单元被排列成有序的IxJxK阵列。非结构化区块由三角形和四边形(二维)或四面体、金字塔、棱柱和六面体单元(三维)组成，没有隐含的顺序。如果一个网格中的所有块都是结构化的，那么整个网格类型就被称为结构化。当一个网格中的所有区块都是非结构化的，那么整个网格类型就被称为非结构化的。如果网格由结构化和非结构化的块组成，那么整个网格被称为混合型，是一种特殊的非结构化网格。

4 HyperMesh

HyperMesh现在是HyperWorks的一部分，这是国内一个相对流行使用的有限元网格划分软件。

5 3DEC的高阶四面体单元

Pointwise中有一种单元类型为高阶元，因此联想到3DEC中的高阶元。标准的3DEC单元是4节点的四面体，假设为线性位移插值函数。高阶四面体(Higher-Order Tetrahedra)单元比标准的四面体单元更精确，因为在单元内有额外的网格点节点。高阶四面体单元有10个节点，基于二次位移插值函数。为此，在每个单元边的中点都会创建新的节点。

为了产生高阶四面体单元，必须首先使用配置命令model configure hotetra，然后使用普通的单元划分命令划分单元，最后使用命令 block zone generate higher-order-tetra将标准单元网格转换成高阶四面体的网格。例如：

model config hotetrablock create tet 0,0,0 1,0,0 0.7,0.7,0 0.5,0.35,0.7block zone generate edgelength 1block zone generate high-order-tetra

高阶四面体单元类似于20节点的brick单元。对于10节点的四面体，有4个高斯点用于计算应变和应力, 不需要计算刚度矩阵，通过数值积分从高斯点的应力得到节点力，每个高斯点在每个时步都应用该单元所采用的本构模型，以获得新的应力。高阶四面体单元可以在较粗的网格中计算更近似的应力，为块体的塑性问题提供了更精确的解答。因此，高阶元特别适用于求解块体内部的应力分布以及块体出现显著屈服的情况，例如地基的承载力计算。而对于一般的块状系统，块体之间的接触行为占主导地位，不太适合使用高节元。