Femap 实体模型简化和网格划分实例

Femap实体模型简化和网格划分实例

NST（Beijing）有限公司Frank Fang

关键词：Femap；NX Nastran；CAE；实体模型简化；网格划分；Meshing Toolbox；

1、出现的问题及解决思路

在使用Femap过程中，当已经划分好网格，同时也设置好边界条件后，进行求解计算时，由于各种原因（参数没有正确设置等），很有可能出现一些致命错误。如下图所示：

上图说明出现一个致命错误，点击Show Details，会弹出错误的详细信息：

然后可以通过上面的提示查找出错误的原因，从而进行参数的修正，使分析能够进行下去。

本分析的出错原因是：只对几何模型Geometry的外表面进行了面网的划分，而没有对其进行实体网格划分，如下图所示：

Model的单元类型是Plot Planar，说明网格是面网格；单元形状是Tri 3-noded，说明网格是3个节点的三角形网格。同时把Properties的属性全部隐藏，右边的网格仍然再显示，都说明当前的网格不是实体网格。

很显然，需要的是实体网格，而现在只有三角形的面网格，因此Femap会出现错误提示。

解决思路：对于实体模型，先对其进行面网格划分是没有错误的，但是当面网划分完成，同时

检查单元没有问题后，就必须对其进行实体网格划分，然后才进行分析计算。如果划分的面网或体网有问题，不能正确划分时，就需要判断是否是几何模型正确，或几何模型细节太多，需要对其简化。

本分析可以在现有面网的基础上（参数暂时不用修改），继续划分实体网格，但是需要检查面网的品质，如下图所示：

面网的长宽比、雅克比值都不是特别理想，值偏大。虽然值偏大，但是可以尝试一下看能否正常划分实体网格，执行Mesh-Geometry-Solid命令，划分体网：

但是仍然会出现问题，如下图所示：

说明划分实体网格出现错误。在Message中会有详细提示：

提示最小角度A=0.57433，说明网格质量太差。

到目前为止，实体网格还是不能正常划分，说明之前的面网格质量不太好，即需要重新划分面网格，或者由于本几何体小特征太多，先简化模型后再划分面网。

2、Femap网格划分

重新划分面网，其实就是对那些不重要的小边、小面进行合并等处理，以为得到较好网格做准备。Femap中有个非常有用的工具-Geometry Preparation，可以高效的处理此类问题，如下图所示：

可以按照其默认值1.55，或稍大值1.6来处理，如下图示：

会得到如下图所示效果：

一些面会自动合并，这就给网格划分及提高网格品质带来便利。然后再划分面网，如下图所示：

再查看面网品质，品质有提高，下图为Mesh Size=1.6是的网格品质：

再划分体网：

可以正常划分体网，在Message中有详细提示：

实体网格能够正常划分后，就可以分析求解了，结果如下图所示：

3、Femap几何模型简化工具

虽然上面可以划分出体网，并能够正常分析计算，但是其网格品质也不够理想，其C值最大为32.768，J值最大为0.906。因此如果想更好的提高网格品质，就必须先对几何模型简化，删除或抑制那些不重要的小边、小面、倒角、圆角、孔等。

Femap中对于解决此类问题有一个很强大的工具：Meshing Toolbox，其中有特征抑制、特征编辑、特征删除等命令，可以很方便地处理此类小特征，使模型得到简化。

当然，如果先在CAD软件中简化则更方便，如在NX、Pre/E、CATIA、Solid Edge、Solidworks等中简化模型，然后导入Femap中。Femap可以接收上述主流CAD的数据，如下图示：

大家有兴趣可以尝试一下，从实体模型简化（在CAD软件简化、或在Femap中简化）和导入、网格划分及修改，到最后得到比较理想的分析结果，其中网格划分的过程可参考上面的方法。

4、小结

本文主要介绍了Femap实体模型简化和网格划分中出现的一些常见问题，及解决问题的常规思路和方法，Femap软件简单易用，用许多非常实用的工具，可以方便解决非常复杂的问题。上述的思路和方法供使用Femap的同仁们参考，希望能抛砖引玉。

2012年10月

附：如大家有Femap技术问题，欢迎交流：fangfenghao@。