CAE工程师必备技能3 完美网格(Ⅲ)按图索骥

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———————————我是分割线—————————————

在不分割模型的前提下，怎么能尽量划分出较好质量的网格了，这就要说到网格划分方法，它们都是有规律可循的。本文主要介绍如何通过扫掠、多区域、映射面等功能，优化网格质量。

网格划分方法在局部网格控制中，用于生成六面体或棱柱，插入方法后，即可在属性中设置扫掠（Sweep）。

扫掠对模型要求比较高，需要通过简单拉伸、扫掠等方法生成的简单模型才能使用扫掠网格。

如何知道几何体哪些部位能被Sweep？

右键树形窗中的 Mesh——Show——Sweepable Bodies（可被扫掠体）”满足条件的部位会变成绿色，如下图所示。注意：虽然我们通过 Show ——Sweepable Bodies 可能显示没有部位可以被Sweep的体。但我们仍旧可以手动设置来找到源面和目标面，另外源面和目标面不必是平面或平行面，也不必是等截面的。

20之后新版本的Meshing比老版本增强了许多，支持旋转扫掠，旋转扫掠无法通过Show预判。

程序会自动识别旋转轴线，中心网格可以选择六面体或棱柱（锲形）。

工程师们惊奇地发现，以往书上说的古币法切分(O-Grid)圆形而划分全六面体网格的操作居然被软件就这么轻松地实现了，再也不需要工程师去切分圆柱了。如果不是旋转生成的体，而是通过将圆截面扫掠曲线路径生成的曲轴，如何鸡贼地划分O-Grid呢，这将在文末介绍。

除了对厚实体进行扫掠外，还可以对薄壁零件扫掠。比如在Src/Trg选择中可选自动薄或手动薄。自动薄可自动识别实体的最大连续面为源，这个方法常用来给薄壁零件划分2~3层网格。这个功能要求零件厚度均匀且没有尖角。

扫掠方法还可以同时为多个体划分网格，下图为两个共享拓扑（From New Part）的几何体，建立扫掠方法，几何结构中选择两个体，设置手动源面为两个面，即可划分。

膨胀层经常在网格细化中使用，特别是流体网格。为扫掠体创建膨胀层也很简单，右击结构树的扫掠方法——放大这种方法（这里是汉化错误，应该是：在此方法上建立膨胀），基于扫掠的膨胀方法的前提是这个扫掠的源面是手动指定的。

几何机构选项默认为扫掠的源面，无需修改，边界选择孔边线，设置膨胀层数，便可在孔周围生成膨胀层。

其特点是提供几何图形自动分解为映射（可扫描）区域和自由区域。所有区域都使用尽可能生成纯六面体网格。如下图，用扫掠方法，这个元件要被切成 3个体来得到纯六面体网格，而使用多区域，软件会自动在每部分生成六面体。

多区域的Src/Trg选择可以设置自动或者手动源，设置为手动源时，可以选择每个体的一个或多个源面，这点和扫掠不同，扫掠只能选择每个体的一个面作为源或目标。

映射区网格类型默认设置为全6面体，可以修改为棱柱。

默认为不允许自由网格，即全部生成六面体，用户可以设置自由网格为四面体、六面体、四面体/金字塔等等。

比如以下几何体，使用多区域默认设置无法划分网格。

使用多区域+四面体自由网格后效果如下。在能生成映射网格的两端圆柱和中间正方体中生成了六面体网格，在过渡的圆角处生成了四面体/金字塔/棱柱等单元。

使用多区域+四面体/金字塔自由网格后效果如下。在过渡的圆角处生成了四面体/金字塔等单元。

使用多区域+六面体主导（Hexa Dominant）自由网格后效果如下。在能生成映射网格处均生成了六面体，在不能映射处生成以六面体主导的网格（含少量四面体/金字塔/棱柱等过渡单元）。

使用多区域+六面体核心自由网格后，在能生成映射网格处均生成了六面体，在不能映射处以笛卡尔分割方式先生成内部六面体，在向外通过四面体/金字塔/棱柱单元推进。使用这个模型不大明显，通过帮助文件的一个模型来说明，如下图。

2022之后的版本还可以对薄壁零件进行多区域划分，适应性比扫掠方法划分薄壁零件更强，允许零件厚度变化，可以用户对复杂的薄壁零件划分2~3层单元。

基于多区域的膨胀方法与基于扫掠的一样，而且不要求手动指定源面，功能更强大。

面网格控制使您能够在选定面上生成映射网格，得到方向一致，分布均匀的高质量网格。Meshing 应用程序会自动为边界面上的边确定合适的分割数。如果您使用Sizing控件指定边上的分割数 ，Meshing 应用程序会尝试强制执行这些分割。

但如果因为某些原因不能进行映射面网格划分，网格划分仍将继续，这时将在 Outline Tree中出现。

如何知道几何体哪些部位能被映射？

右键树形窗中的 Mesh——Show——Mappable Faces（可被映射的面）”满足条件的部位会变成绿色。

选择一个面后，在高级选项中可以设置端点（End），侧面顶点（Side），拐点（Corner），同一个图形，使用不同设置后划分出的映射网格是有差别的，为什么我们使用时一般不设置呢，因为程序会自动指定这些顶点。

不同的指定方法 会产生不同的映射网格效果，其中H是程序为了划分映射网格自行创立的端点。

最后探讨下如何使用面网格给面划分指定份数。要激活等分菜单，必须选择环形封闭面，比如圆柱面、圆孔、椭圆孔、圆管端面等。这个功能常用来给薄壁管分2~3层网格。

Meshing支持对对圆柱或球进行O形划分，需要工程师选择一定的方法。

先以一个球体为例，使用多区域+膨胀来进行O形划分。

设置多区域方法后网格如下：

在对球表面施加膨胀，调试适当的参数，便实现了0形划分。

最后说说圆柱体的O形划分方法：多区域+面映射网格+膨胀。

如下图，一个通过曲线路径生成的曲轴，一端是圆截面，另一端是椭圆截面。使用程序控制或者扫掠方法生成的网格是这样的，并不能实现O型划分。

对体使用多区域方法，自由网格选择六面体主导，对其中一个端面使用面网格映射。

再对外曲轴外侧面施加膨胀算法，调试适当的参数，效果变成这样，完成了O型划分。

这一操作在SpaceClaim中操作更简单，这将在下一篇文章中探讨，敬请关注。

以上均是抛砖引玉，更多功能等待您的发掘，由于图惜水平有限，文中难免纰漏百出，敬请指正，下一篇文章和大家一起探讨下简单体的切割思路。