为什么cae划分网格前要简化模型
为什么划分网格前要简化模型
为什么划分网格前要简化模型如果把FEA分析看作一个黑箱，我们赋予一定的条件然后输入，然后FEA给我们计算输出结果。
这里面有个简单的道理就是：无论多么好的程序，它分析结果的好坏也要依赖于输入数据的精度，无法使结果以高于输入数据的精度输出，也就是说，把形状完整地输入的话是最好的。
把形状完整地划分，理论上如果每个单元都通过检查（单元质量的检查后续会讲解到），那么结果应该是最好的。
但现实却不是这样，这个前面我们也提到过。
要考虑这两个方面：1.如果不简化模型，要适应模型那些微小细节，就需要划分尽量小的单元（而且有时候不一定能成功），而单元越小，计算机求解时间越长，有时候甚至导致计算机内存爆满而死机。
如果模型本身又很大，网格数量可能就会是天文数字。
2.微小细节的地方，网格质量往往不怎么好，如果强行求解，求得的结果收敛性可能很差，准确度反而不好。
关于第1点，这里补充说明一下，一般计算机的求解时间随着单元数量的增加而呈指数函数增加。
我们来做个假设，假设100000个单元情况下，计算时间为1s：那么当单元数量为1000000时，带入可得计算时间大约为8103s （135min），这是非常耗时的，而且你的电脑很可能在计算中崩溃（软件求解时，会把临时数据存到C盘，数据量会随着计算时间的增加而不断积累，几个G，甚至几十个G的数据量很正常）所以，在划分网格前进行模型的简化是非常必要的，特别是有很多微小细节的模型。
如下图所示的小孔和小圆角等。
如果不简化模型，划分单元后就会这样:这些单元往往形状扭曲，很难通过软件的单元质量检查，如果要通过检查，需要把单元划分的特别小，而且往往也不一定行得通。
那么可能有人要问了：我需要做哪些简化？一般需要对模型进行这4种类型的简化：（1）对结构特性没有太大影响的小孔（通孔，填料槽等等）（2）对结构特性没有太大影响的小圆角（3）可以合并到一起的小平面（4）小的边缘上面提到的这些在简化后，不会对结果有什么影响。
cfd模型简化原则
cfd模型简化原则CFD模型简化原则CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体力学）是一种用于研究流体力学问题的数值模拟方法。
在进行CFD分析时，为了提高计算效率和降低计算复杂度，常常需要对模型进行简化。
本文将介绍CFD模型简化的原则和方法。
1. 确定模拟目标和问题域在进行CFD模型简化之前，首先需要明确模拟的目标和问题域。
通过明确定义模拟的目标，可以有针对性地进行模型简化，减少不必要的计算量。
2. 选择适当的网格划分方法网格划分是CFD模拟的基础，合理的网格划分可以提高计算精度和计算效率。
在进行模型简化时，应选择适当的网格划分方法，根据问题的特点和要求，选择合适的网格类型和大小。
3. 确定边界条件边界条件是CFD模拟中的重要参数，它们直接影响着模拟结果的准确性和可靠性。
在进行模型简化时，需要合理地确定边界条件，确保其与简化后的模型匹配。
4. 选择适当的物理模型在进行CFD模型简化时，需要根据实际情况选择适当的物理模型。
不同的物理模型适用于不同的流动问题，选择合适的物理模型可以提高计算精度和计算效率。
5. 降低模型维度模型简化的一个重要方法是降低模型的维度。
通过合理地选择模型的几何形状和尺寸，可以将三维模型简化为二维或甚至一维模型。
这样可以大幅减少计算量，提高计算效率。
6. 采用等效参数代替复杂模型在CFD模型简化中，常常会遇到复杂的物理过程和模型。
为了简化计算，可以采用等效参数的方法代替复杂模型。
通过实验或经验，确定等效参数的数值，可以在一定程度上减少计算量。
7. 利用对称性简化模型如果模型具有对称性，可以利用对称性简化模型。
通过将模型进行对称性切割，只对其中一部分进行计算，可以减少计算量。
8. 进行敏感性分析和优化设计在进行CFD模型简化时，还可以进行敏感性分析和优化设计。
通过分析模型中各个参数对结果的影响程度，可以选择性地进行参数简化，提高计算效率。
总结起来，CFD模型简化的原则包括确定模拟目标和问题域、选择适当的网格划分方法、确定边界条件、选择适当的物理模型、降低模型维度、采用等效参数代替复杂模型、利用对称性简化模型以及进行敏感性分析和优化设计。
面向CAE的网格模型特征简化与重建
计算 从而确 定设计 、强度 、应力等指标是否符合设计 要求 。一般来讲 ，Ｃ Ｅ软件只提供比较简单 的建模功 Ａ 能， 绝大多数分析计算都是直接利用 Ｃ Ｄ Ａ 软件中的数 字模型 ，通过对其进行 网格划分 以及设置解算条件 等
模型 中的设计细节在 Ｃ Ｅ分析中可以忽略 的特点 ，对 Ｃ Ｄ 模型中的小圆角 、倒角、小 凸台等非结构性设计特 Ａ Ａ 征 ，采用基于面片法矢迭代滤波方法进行识别和滤除 。算法首先 识别 出这些特征 区域 ，然后根据非特征区域面 片法矢调整特征 区域法矢并更新顶点坐标，进行特征重建，最终得到符合 Ｃ Ｅ要求的网格模 型。 Ａ 关键词：网格特征重建；网格特征简化；网格处理 ；Ｆ Ａ Ｅ ’
ｔｅｒ ｉｎ ａ ｄｔｅ ｏ－ｈｒｃ ｒ ｔ ｒａｕ ｄｒ ｅｐｔｈｎｒ ａ ｖ ｃ ｒ ｄ ｓ ｅｔｆ ｔｒ ｇｏ ｓｖｒ ｘｎ ｒ ｌ ｈ ｇｏ ， ｎｎｎｃａａｔ ｉ ｉ ａ ｎ ｅ ｔ ａ ｏｍ ｌ ｅｔ ｊ ｔ ｎ ｅ ｕｅｒ ｉｎ ｅｔ ｏｍａ ｅ ｎ ｈ ｅ ｓｃ ｅ ｈ ｃ ｏａｕｍ ａ ｅ ｅ
计 算 机 系 统 应 用
ｈｔ：ｗ ＷＣＳ ．ｒ． ｔ ／ ｗ ． ｏｇｃ ｐ／ ～ａ ａ
２１ ０ １年 第 ２ 卷 第 ５ 期 ０
面向 Ｃ ＡＥ的网格模型特征简化与重建①
陈志杨 ，韩春雷
（ 浙江工业大学 计算机科学与技术学 院，杭州 ３ ｏ ２ 格模 型的特点 ， 出了一种符合 Ｃ Ｅ特 点的网格模型特征重建方法 。 Ａ 提 Ａ 鉴于 Ｃ Ｄ Ａ
ｖ ｃｏ ｎ ｐ ａ ｅｔ ｅ ｃ ｏ ｄｎ ｔ ｓｏ ｈ ｅｆ ａｕ ｅ ｒ ｃ ｎ ｔ ｃｉ ｎ ｔｅ ｆ ａ ｄ ｗｈ ｃ ｅ ｅ ｒｑ ｉ ｍｅ ｔ ｄ ｌ ｆ ｅ ｔ ｒａ ｄ ｕ ｄ ｔ ｏ ｒ ｉａｅ ｆｔ ｅ ｔ ｒ ｅ ｏ ｓｒ ｔ ， ｈ ｎ ｌ ｈ ｕ ｏ ｉ ｉｈ ｍｅ ｔ ｔ ｅ ｕｒ ｓｈ ｅ ｎ ｓ ｍｏ ｅ ｏ
有限元模型简化原则
有限元模型简化原则一、前言有限元模型是一种常用的工程分析方法，可以帮助工程师预测结构在应力、振动等载荷下的响应。
由于实际结构往往非常复杂，为了简化模型并提高计算效率，有限元模型简化原则十分重要。
本文将介绍有限元模型简化原则的相关内容。
二、简化原则的目的有限元模型简化原则的主要目的是在保证计算精度的前提下，尽可能减少模型中节点数和单元数，从而提高计算效率。
同时，简化也可以使得模型更易于理解和分析。
三、节点和单元数的选择在有限元分析中，节点和单元数是影响计算精度和计算效率的两个关键因素。
因此，在进行模型简化时需要注意以下几点：1. 节点数：节点数越多，计算精度越高，但是计算时间也会相应增加。
因此，在进行节点选择时需要根据具体情况权衡取舍。
2. 单元数：单元数越多，计算精度也会相应增加。
但是，在进行单元选择时需要注意避免出现过于细小或过于大块状的单元。
四、几何形状的简化在进行有限元模型简化时，几何形状的简化也是一个重要的方面。
具体而言，可以从以下几个方面考虑：1. 几何形状的对称性：如果结构具有对称性，可以通过将模型分为几个对称部分来减少节点和单元数。
2. 几何形状的规则性：如果结构具有规则形状，可以通过利用其规则性来减少节点和单元数。
3. 几何形状的局部特征：如果结构某些部分与整体相比较小或不重要，可以将其忽略或简化。
五、材料参数的简化在进行有限元模型简化时，材料参数也是一个需要考虑的方面。
具体而言，可以从以下几个方面考虑：1. 材料参数的均匀性：如果结构中各部分材料参数相同，则可以将其视为均匀材料。
2. 材料参数的线性性：如果结构中各部分材料参数近似为线性，则可以将其视为线弹性材料。
3. 材料参数的非线性特征：如果结构中某些部分存在非线性行为，则需要对其进行特殊处理。
六、载荷条件的简化在进行有限元模型简化时，载荷条件也是一个需要考虑的方面。
具体而言，可以从以下几个方面考虑：1. 载荷类型的简化：如果结构受到多种载荷类型的作用，可以将其视为单一载荷类型进行分析。
catia的cae分析流程
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面向CAE分析的几何模型自动简化技术综述
第29卷 第3期 计算机辅助设计与图形学学报Vol. 29 No.3 2017年3月Journal of Computer-Aided Design & Computer GraphicsMar. 2017收稿日期: 2016-04-08; 修回日期: 2016-05-24. 基金项目: 浙江省自然科学基金青年项目(LQ15F020011, LQ14E050010); 国家自然科学基金青年项目(61502129, 61502130). 曹伟娟(1984—), 女, 博士, 讲师, 主要研究方向为CAD, CAD/CAE 集成.面向CAE 分析的几何模型自动简化技术综述曹伟娟(杭州电子科技大学数字媒体与艺术设计学院 杭州 310018) (wjcao@)摘 要: 通过分析面向CAE 分析的几何模型自动简化中的关键技术问题, 分别针对细节抑制、降维、对称简化、装配体简化以及简化影响评估, 介绍了该领域的主要研究进展和代表性成果, 并对需要解决的难点问题进行了讨论.关键词：CAE; 细节抑制; 降维; 对称; 装配体; 简化影响 中图法分类号：TP391.41Survey of Automated Geometry Model Simplification for CAE AnalysisCao Weijuan(School of Media and Design, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018)Abstract: Key technical issues, current research progresses and representative research achievements involved in defeature, dimensional reduction, symmetry simplification, assembly simplification, and estimations of simplifi-cation impact for CAE analysis were summarized. Open issues and challenges were discussed.Key words: CAE; defeature; dimensional reduction; symmetry; assembly; simplification impact 工程分析是产品开发过程中为保证产品质量、降低开发成本而实施的对产品的样机进行测试以预估其性能和缺陷的必要过程. 计算机辅助工程(computer-aided engineering, CAE)分析使用虚拟样机取代物理样机, 使得分析者得以基于数字原型对产品的物理行为进行模拟仿真. 这不仅加速了设计-分析的迭代, 也使得分析可以在设计过程中尽可能地提前, 对提升产品创新能力具有重要意义.随着CAE 分析技术的进步和计算性能的提升, CAE 分析能够处理的工程问题越来越复杂, 数字样机的复杂度也越来越高、规模越来越大, 通过手工进行建模的方式越来越不切实际, 对复杂产品的几何模型进行自动简化势在必行. 美国Sandia 实验室对CAE 分析中各步骤所耗费时间比的调查显示[1], 分析模型的建立是分析过程中最为耗时的部分.CAD 和CAE 采用的几何表示不同. CAE 分析一般采用体网格模型, 而CAD 软件输出的几何模型则为NURBS 边界表示, 因此从设计几何模型生成分析几何模型必须经过网格化过程. 理想情况下, 产品的分析几何模型与设计几何模型在外形上应当完全一致. 但是, 由于网格生成算法对几何形状的规范性有一定要求[2], 对于形状较为复杂的产品, 现有的网格生成方法往往很难甚至无法得到具有较高质量的网格. 即便能够生成满足质量要求的网格, 其规模也会十分庞大, 导致无法求解或求解时间过长. 为了得到适合分析的网格模型, 一般需要对设计几何模型进行简化. 几何简化可以有效降低模型的复杂度, 使得生成的网格在满足质量要求的前提下规模尽可能地小.Armstrong [3]在20世纪90年代讨论了有限元分析对几何建模的要求. 到目前为止, 学者们围绕细节抑制、降维、对称简化、装配体简化和简化影响第3期曹伟娟: 面向CAE分析的几何模型自动简化技术综述 407评估等方向开展了大量的研究, 以期实现几何模型的自动简化, 提高CAE分析的效率.1 细节抑制细节抑制与网格划分密切相关. 网格是产品连续几何区域的离散表示. 为了降低离散误差, 网格应尽可能逼近实体模型的边界. 此外, 好的网格还要求单元形状规则, 尺寸过渡平缓. 复杂模型中往往包含一些细节区域, 这些区域会导致尺寸过小、形状不规则的网格单元出现, 进而影响网格的质量和规模. 很多时候, 这些区域对分析结果的贡献并不大, 实际分析时可以通过移除这些细节对模型进行简化, 这一过程被称为细节抑制.要实现自动的细节抑制, 需要考虑细节的判定标准、细节区域的识别、细节区域的移除等问题, 针对不同的几何表示有不同的细节抑制方法. 为了便于比较, 本文以细节的简化粒度为依据对细节抑制方法进行分类, 从细节的判定和识别、细节的移除、适用的几何表示、简化效果等方面出发对代表性工作进行讨论. 细节粒度包括边界剖分、体积剖分和特征.1.1基于边界剖分的细节抑制基于边界剖分的细节抑制方法主要针对边界表示模型, 以实体模型的边界几何元素(如顶点、边、面)为单位识别和抑制细节. 边界细节可大致分为2类. 第1类为平滑区域内的顶点和边. 这类细节对形状影响不大, 但会增加网格划分时的边界拓扑约束. 本文将此类细节称为拓扑细节; 第2类细节包括短边、窄面以及曲率过大的边和面等. 这类细节会导致不规则或尺寸较小的网格单元的生成, 本文将此类细节称为几何细节.边界细节的判定基本以几何指标为依据, 包括边长、面的宽度、边的夹角、面的夹角、边的曲率、面的曲率等. 多数方法需要用户设定阈值来筛选细节实体, 也有方法通过比较几何指标与网格单元尺寸分布来确定细节.几何细节一般通过边和面的收缩操作进行抑制, 如图1所示. 拓扑细节一般通过边或面的移除或合并操作进行抑制, 如图2所示. 移除几何实体后, 需要对边界进行修补: Véron等[4]采用重新网格化的方法对三角网格模型进行修补; Lee等[5]则利用缺口边界直接构造新的边界几何, 但该方法很难扩展到三维模型. 合并和收缩操作可以通过修改面的几何实现[6-8], 也可以仅修改拓扑[9-11]. 国内的代表性工作有刘晓东等[12]提出的针对三角形有限元网格的保持特征的简化方法, 曹秉万等[13]提出的实现组合曲面模型的自动特征简化和高质量网格生成的算法等.图1 边折叠操作[8]图2 边界实体的移除与合并[11]连续边界表示和离散边界表示都可以通过基于边界剖分的细节抑制方法进行简化. 连续边界表示有利于几何指标的精确计算, 如曲率、距离等; 但是, 连续边界表示模型的修改较为复杂, 不够鲁棒. 离散边界表示模型的修改基于面片操作, 比较容易控制, 也更鲁棒; 但是, 离散边界表示在计算度量细节的几何指标时会存在误差. 在对多分辨网格的支持方面, 连续边界表示要优于离散边界表示.基于边界剖分的细节抑制方法适用于抑制简单面细节, 细节的判定和识别比较容易实现, 但该类方法对复杂实体细节的抑制不是特别有效. 1.2基于体积剖分的细节抑制基于体积剖分的细节抑制方法以体积剖分的基本体作为细节识别和简化的单位, 常见的体积剖分有四面体网格、六面体网格、体素表示、八叉树表示等.Dey等[14]提出一种网格简化方法用于消除小特征对四面体网格模型的负面影响. 该方法的目标细节是短边, 首先生成初始网格, 然后找到网格中存在的短边, 如果短边所在网格单元的质量很差,408 计算机辅助设计与图形学学报第29卷则通过边折叠操作对局部体网格进行修改, 如图3所示. Dey等使用面的尺寸比来评价单元的质量, 如果边折叠操作会引起模型降维, 则不能简化. 为了维护网格与原始模型的关联, 他们扩展了网格分类的定义, 引入网格实体的多重分类. Shephard 等[15]对Dey的方法进行了几点改进, 以提高其效率和实用性: 1) 先生成面网格, 对面网格进行简化; 然后以简化后的面网格为基础生成体网格, 再对体网格进行简化. 2) 用简化模型之间的拓扑关联取代网格与原始几何的关联, 降低网格数据结构及操作的复杂性. 实例表明, 该方法可用于对模型进行较大幅度的局部修改.图3 四面体网格的边折叠[14]基于体积剖分的细节抑制方法的优点是对实体细节的修改较为容易和鲁棒; 但是, 由于主流建模软件多不支持体积表示, 使用该类方法需要从边界表示生成体积表示, 开销较大.1.3基于构造特征的细节抑制在构造实体表示或特征表示中, 实体模型一般表达为一组构造特征的有序集合. 特征通常关联了特定的操作, 依次对这些特征实体执行相应的操作即可得到模型的实体. 基于产品的特征表示可以方便地实现以构造特征为单位的细节抑制. 一般做法是先按照细节判定标准找出细节特征, 然后从特征树中移除细节特征, 再利用新的特征树重构简化模型. 这类细节抑制方法的关键是细节特征的判定和特征树的重建.现有方法主要采用特征的几何指标作为判定其是否为细节的标准[16-18], 如特征的体积; 也有部分工作[19-20]考虑特征对分析结果的影响, 采用物理指标作为细节特征的判定标准, 如特征的质量和刚度贡献、特征的工况信息, 以及特征在物理场中的位置等. 由于很难对特征对分析结果的影响进行量化, 现有方法一般基于专家系统[19]或者机器学习[20]的方法来判别细节特征. 在特征树重建方面, 为了通过重排特征实现模型的多分辨简化, Lee[16]提出了特征有效体的概念用于解决执行布尔运算时正负特征的不可交换问题, 如图4所示.图4 基于有效体积的特征重排[16]将边界表示模型转化为构造特征表示后, 也可以用基于构造特征的细节抑制方法对边界表示模型进行简化. Kim等[18]提出一种顺序迭代体分解的方法将边界表示模型表达为一组特征体的组合, 以提高分解得到的特征树的质量. 由于分解得到的既有正特征也有负特征, Kim等采用Lee[16]的特征有效体来重建模型体积. 为了解决对同一个模型使用不同的特征树进行简化从而得到不同结果的问题, Woo[17]将模型统一分解为加工特征, 然后基于分解得到的加工特征对模型进行简化.针对工程分析的需求, Belaziz等[21]提出一种特殊的构造特征, 即形态特征, 用于从实体模型生成分析模型. 形态特征是对模型的边界实体进行修改的操作. Belaziz等给出了形态特征的分类, 包括对顶点、边和面的各种修改操作; 他们还将实体模型表达为由一个毛坯实体和一组对这个毛坯进行修改的形态特征组成的特征模型, 通过形态分析可以将边界表示转化为特征表示; 并实现了一个交互特征编辑器, 以对设计模型进行简化生成分析模型, 用户可以选择向分析模型中加入哪些特征, 而保持其余特征为抽象状态; 开发了参数化的边界表示修改操作用于重构简化后的实体模型.在国内, 方萃浩等[22]通过分析特征间的相互依赖关系, 设计了一种“去依赖特征抑制”操作, 以实现模型的任意层次简化. 耿维忠等[23]提出利用特征参数和草图信息识别细节特征, 通过建立特征依赖关系图及其更新规则, 保证删除细节特征时CAD模型的拓扑完整性.基于构造特征的细节抑制具有易于用户控制、支持多分辨的优点; 但这类方法要求先有特征树, 再通过重排特征树对模型进行简化. 对于由特征相交而形成的细节区域或者特征的局部区域为细节的情况, 则无法通过简单地重排特征树进行简化. 另外, 由于分析与设计在特征语义上有着本质第3期曹伟娟: 面向CAE分析的几何模型自动简化技术综述 409的差异, 设计特征并不能涵盖所有对分析而言可以作为细节的特征. 虽然通过体分解可以控制构造实体的特征类型, 但目前就如何将实体分解为合理的特征尚未形成共识.1.4基于特征识别的细节抑制对于工程分析来说, 并非所有的特征都可以抑制, 只有那些对分析来说不重要的细节特征才需要抑制. 特征识别允许从模型中找出特定类别的特征. 基于特征识别的细节抑制在特征识别的基础上对特定的特征进行抑制, 适用于没有特征表示的模型. 这类方法的关键是如何表示特征, 如何识别细节特征, 以及如何实现特征的抑制.特征识别主要针对边界表示模型, 包括离散边界表示和连续边界表示, 从边界表示模型中识别出的特征一般由一组面的集合构成. 已有较多特征识别方法[24]. 现有方法识别的特征多为加工特征和设计特征, 大致可分为基于规则的特征识别方法、基于图匹配的特征识别方法、基于痕迹的特征识别方法, 以及基于体分解的特征识别方法. 针对离散边界表示和连续边界表示分别有不同的特征识别方法.面向工程分析的特征识别方法识别的特征主要有凸台、孔、型腔[6,25-26]和过渡[9,26-29]等. 也有一些方法允许用户自定义特征. Ribelles等[30]提出一种方法, 允许用户用分割平面对三角面片模型中的面进行分类以定义特征; 基于图匹配的特征识别方法则允许用户自行定义目标特征的图结构[26].Mobley等[6]利用连续边界表示模型中面的类型信息(如圆柱面、圆锥面、圆环面、球面等)来识别简单的凸台和盲孔, 然后基于面的尺寸判定其是否为细节特征. Li等[25]和Gao等[26]采用图匹配的方法来识别一般的凸台和型腔特征. 不同于先识别特征再判定其是否为细节的传统做法, Li等的做法是先识别细节面, 再由细节面找到细节特征. Li等提出一种新的判定细节面的指标——面的圆角半径, 即能够完全消除该面的圆角的半径. Gao等的方法可以处理三角网格模型, 首先通过网格分割得到面片表示, 然后在面片表示的基础上通过图匹配识别特征. 与传统的网格分割方法相比, Gao 等的方法能更好地分割CAD零件的三角网格模型.过渡特征的识别一般采用基于几何和拓扑的启发式方法. Tautges[9]利用相邻面法向的夹角和曲率半径识别过渡边, 利用过渡边的数量和面的连接方式识别过渡面. Zhu等[27]利用边界实体的凹凸性找到过渡面, 再利用过渡面找到模型中的倒角和圆角. 崔秀芬等[28]对过渡特征进行了分类, 以处理任意类型的过渡特征. Li等[29]在找出模型中的过渡面后, 通过计算物理尺寸判断其是否被抑制.特征识别的结果是界定特征的面的集合. 细节特征抑制一般通过移除相应的面集, 并更新面集附近的局部几何和拓扑实现. Mobley等[6]利用面收缩操作移除小的简单特征面. Tautges[9]基于虚拓扑的分割与合并操作抑制过渡面. 对于一般性的特征, 更常用的方法是移除特征面, 并利用孔填充的方法修补形成的空洞. Ribelles等[30]针对三角面片模型提出通过插入三角形填充空洞的方法, 并规定插入的三角形必须位于分割平面上. Gao等[26]针对三角面片模型提出了3种补洞策略: 对于基面为平面的特征, 通过Delaunay三角化填补空洞; 对于基面为曲面的特征, 采用基于法向估计和泊松方程的孔填充算法; 对于过渡特征, 不直接修改表面拓扑, 而是通过调整特征三角形顶点的坐标及消除共面三角形的方法实现特征抑制. Zhu等[27]针对过渡特征的抑制提出通过增量编织的方法填补缝隙. Venkataraman等[31]通过面的延拓和收缩操作构造新面的拓扑和几何, 他们假设处理的空洞为仅通过延拓或收缩被删除面的邻面就足以构造特征体的情形. 针对过渡特征, Venkataraman等[32]提出利用过渡面和边的结构通过边和面的收缩构造新拓扑, 通过面面求交和线面求交确定几何. Sun等[33]针对边界表示模型提出一种基于边界环分解的区域抑制方法, 用于修补抑制特征区域后形成的空洞. 他们通过边的共线和共面关系对边界环进行分解, 使得分解得到的每个子环都能用一个面覆盖. 该方法可以处理任意形状的被抑制区域, 不限于常见特征.基于特征识别的细节抑制方法的主要难点在于很难找到一种通用的能够识别所有类型特征的方法, 以及鲁棒的特征区域抑制方法. 1) 现有的特征识别方法多针对加工特征和设计特征, 而分析需要抑制的细节不仅限于这些特征. 为了满足分析的需求, 特征识别算法需要定义和表示分析特征. 2) 模型中有很多细节是由于特征相交形成的. 现有的特征识别方法还不能较好地处理相交特征, 也少有方法在抑制特征时考虑相交特征. 3) 现有的基于特征识别的细节抑制多关注如何识别特征, 而较少考虑判定特征是否为细节的标准. 对于分析来说, 如何构造最优的简化边界也是细节410 计算机辅助设计与图形学学报第29卷特征抑制需要考虑的问题.表1~2对上文介绍的细节抑制方法进行了汇总. 表1总结并比较了不同类型的细节的识别方法, 表2比较了针对不同几何模型表示的简化方法.表1细节特征的识别方法细节类型度量指标识别方法平滑区域内部的边界拓扑实体拓扑实体所在区域的平滑度直接度量[4,10-11]狭小、陡峭的实体区域边长、边距、面距、曲率直接度量[6-7,9,11,14-15], 基于骨架的度量[8], 基于低通滤波的度量[5],基于圆角半径的度量[25]过渡面几何及拓扑特点, 尺寸启发式[9, 27-29]简单体特征几何及拓扑特点, 尺寸启发式[6], 机器学习[20], 基于草图的度量[23]预定义特征几何及拓扑特点, 尺寸图匹配[25-26]表2细节简化方法几何表示简化方法连续边界表示虚拓扑[9-11, 13], 面的延拓和收缩[6,31-32],基于欧拉操作的边界重建[33]离散边界表示重网格化[4,26,30], 边折叠[8,12]离散体积表示基于四面体的边折叠[14-15]特征表示修剪特征树[19,21], 特征重排与重建[16-18,22]2降维降维针对的是模型中较薄或狭长的区域, 这些区域在某一个或某两个维度的尺寸远小于其余维度的尺寸, 这正符合板壳和梁杆的几何特点. 在工程分析中, 板壳和梁杆结构可以分别用二维的面和一维的线取代三维实体进行分析, 从而大大降低网格模型的规模, 提高分析效率. 当被降维区域的几何和物理特点都符合板壳和梁壳假设时, 降维所引起的误差可以忽略不计.降维的2个关键问题是可降维区域的识别和低维几何的生成. 给定一个三维实体模型, 降维的第1步是识别其中符合梁壳特征条件, 从而可以简化为曲面或曲线的区域, 即可降维区域. 低维几何的生成可以在可降维区域识别之后独立进行, 也可以与可降维区域的识别同时进行. 目前大部分的降维方法都是面向壳区域识别的, 壳区域一般由面对定义, 降维操作通常以面对的中面作为取代壳区域的低维几何. 根据寻找面对方式的不同,可降维区域识别方法可以分为5类: 基于中轴的方法, 基于面对匹配的方法, 基于中边的方法, 基于草图的方法, 基于离散网格的方法.2.1基于中轴的降维中轴最早由 Blum[34]作为一种形状描述符提出, 它是一个形状的所有最大内接球(圆)的球(圆)心形成的轨迹. 由于中轴具有良好的数学性质, 从而在形状分析、图形图像处理等相关领域获得了广泛的关注和应用. 中轴反映了形状的拓扑结构和厚度信息, 而三维中轴中的绝大部分面实际上就是中面的一部分, 如图5所示. 因此, 可以利用中轴作为一种降维的工具.图5 薄壁件及其中轴中对应壳区域的部分[35]文献[35-38]在利用中轴进行降维方面做了大量的工作, 其基本做法是首先计算模型的中轴; 然后利用中轴的尺寸和半径信息判断其对应的实体区域是否为可降维区域; 最后用中轴线或面取代原来的实体区域, 生成一个混合维模型. 他们将中轴对应实体区域的尺寸比定义为中轴线的长度或中轴面的宽度与中轴半径的比值, 如果该尺寸比大于某个预设的关键比值, 则判定该实体区域为可降维区域. 为了保证结果的准确性, 他们还建议, 在可降维区域与不可降维区域交界处对中轴线或面进行偏移.利用中轴进行降维主要有2个问题: 1) 中轴的计算非常耗时, 并且三维中轴的计算还不够鲁棒; 另外, 一个实体模型中并不是所有区域都可以降维, 但是这些区域的中轴也需要计算. 2) 中轴包含很多小分支, 如果把这些小分支全部作为实体第3期曹伟娟: 面向CAE分析的几何模型自动简化技术综述 411区域会生成许多小细节, 而消除这些分支涉及中轴的延拓和修剪, 进一步增加计算开销. 为解决这些问题, Foskey等[39]和Sud等[40]分别提出了简化中轴的方法, 这些方法都只能解决一部分问题. Su-resh[41]提出一种基于中轴对模型进行分析的技术, 利用这种技术可以直接使用中轴几何而无需进行后处理, 但目前这一技术只适用于某些简单问题的求解.2.2基于面对匹配的降维基于面对匹配的降维直接对实体模型的边界面进行匹配, 找到界定壳区域的面对, 中面则由构成面对的2个面确定. 这类方法中, 中面几何的生成较为直接, 关键是如何识别面对以及如何构建中面模型的拓扑.Rezayat[42]对三维实体模型的中面抽取进行研究并给出了一个基本的理论框架. 中面抽取包括以下步骤:Step1. 匹配面对.Step2. 建立面邻接图,邻接图中的边有2种: 一种表示2个面相邻, 一种表示2个面构成面对.Step3. 对面对进行插值生成中面几何, 并将面对的边界边投影到插值面上对其进行裁剪.Step4. 以面邻接图为依据, 通过延拓和缝合将各个中面的几何和拓扑连接起来.该方法的核心是面对的匹配, Rezayat利用射线法匹配面对, 从一个种子面开始, 取面上一点向模型内部发出一条射线, 射线遇到的第1个面即为种子面的对面; 继续对种子面的邻面做同样的测试, 直到处理完所有面. 只有长宽和厚度满足一定尺寸比的面对才对应可降维区域.Sheen等[43]针对薄壁实体模型提出一种通过实体压缩生成中面模型的方法, 如图6所示. 该方法基于平行、距离、重合条件识别面对, 通过面的偏移生成中面, 用中面几何替换原始面对几何, 从而将薄壁实体收缩为一个厚度为0但拓扑不变的退化实体; 然后在退化实体的几何面基础上通过分割、选取、剔除与缝合生成中面模型. 但该方法只适用于薄壁件, 不能生成混合维模型.为了简化复杂模型的面对匹配, Woo[44]提出基于体分解的分治策略进行降维的方法. 首先将边界表示模型分解为形状较为简单的最大体, 然后基于最大体识别面对并构造中面, 最后将所有中面组合到一起. 该方法能够避免中面的延拓, 但需要对中面进行裁剪, 其主要困难在于自由曲面模型的分解.图6 生成中面模型的实体抽气过程[43]国内的代表性工作有: 丁展等[45]提出的基于线框映射的中值面提取方法, 陈志杨等[46]针对变壁厚CAD模型提出的基于点匹配的中间面生成方法等.相对基于中轴的降维方法, 基于面对的方法由于不需要计算整体模型的中轴因而效率更高. 但是, 目前这些方法中用于判别面对的条件都还不够充分, 大部分只能处理简单类型的面对, 对于复杂曲面以及多对多面对仍不能较好地处理.2.3基于中边的降维三维实体中面对的精确匹配也是很耗时的, 鉴于中面的边界边往往对应于面对之间边对的中边, 如图7所示, 而中边的计算相对简单, 于是有学者提出利用中边寻找面对的方法.。
基于CAE分析的网格模型的优化研究
ｉ ｏ ｏＣ ｃ ｄ ｖ Ｏ ｝ ｎ ｎ Ｔ Ｌ
栏 目主持 ：黎艳 投稿信箱 ：Ｌ ＠ｉｎ ｖ ．ｏ ｃ ｉ ｄ ｏ ｏｃ ｍ．ａ ｙ
比值 ， 比值 越 小 ，模 拟 分 析越 准确 ），从 图 中 可 以看 出 ，删 除
二 、 网格 模 型 的构 建
通 常 Ｃ Ｅ 析 为 主流 道 、分 流 道 、 浇 Ｉ和 冷 却 管道 等 建 立 Ａ分 Ｚ Ｉ
受 的剪切力 （ 腐蚀程 度 ） 随粗糙度的增大而增大 。
（ ３）在换热管内壁粗糙度一定的情况下 ，换热管 内壁所 承 受的剪切力 （ 腐蚀腐蚀程度 ） 随入 口速度 的增大而增大。 （ Ｃｓ ｏＦｏ ｏｋ￣ Ｆ ｅｔ ４） ｏｍ ｓｌ ｒｓＤ ｌ ｎ仿真模拟换热管冲刷腐蚀的预 ｗ ｕ
液态与气态氨气混合的情况，同
一
圆角前后 网格 的最 大纵横 比分别 是８ ４ ￣ １ ．４ １ ７ Ｄ ２５ ，可 以看 出右
图 的 网格 质 量 有 了明 显 的 提高 。
维 网格 ，这种网格模型的流动模拟仅沿轴线方向流动。而模
具型腔则需从计算时间、计算精度等方面考虑采用中面模 型、
表 面 模 型 或 实体 模 型 。 １网格 类 型 的 选 择 ＿
但 出现 以下两种情况 的几何特征不可删除 ：① 当被删除的 几何特 征位 于流 动路径 的末端 ，且末端 的料温接近塑料的转变 实体模型３ Ｄ
温 度 时 ，则 被 删 除 几 何 特 征 处 存 在 充 填 不 足 的 可 能 ；② 当 制 品 外观 处 几何 特 征要 求较 高 时 ，则 这 些几 何 特征 不 应 被 删 除 ， 否 则 无 法预 测 这 些几 何特 征 处 应 有 的气 穴和 熔 接痕 位 置 。 （ 建 立 Ｃ Ｅ 析模 型 时 ，如 果 主 流道 、分 流 道 、浇 口、 ３） Ａ分 冷 却水 管 等 采 用 非 圆 形 截 面 ，通 常 引 进 相 当 直 径ｄ 形 状 因子 与
产品拉伸CAE分析
产品拉伸CAE分析引言产品的设计与制造是一个复杂的过程，往往需要通过各种工具和技术进行辅助分析和验证。
其中，计算机辅助工程（CAE）是产品开发过程中重要的一部分，它可以通过数值计算来模拟和分析产品的性能。
本文将介绍产品拉伸CAE分析的基本原理、方法和应用。
拉伸CAE分析的基本原理拉伸CAE分析是通过数值计算模拟产品在拉伸载荷下的行为，包括应力、应变、变形等。
在进行拉伸CAE分析之前，需要获取产品的CAD模型，并对其进行网格划分，形成有限元网格模型。
然后，在给定边界条件和材料特性的情况下，使用有限元方法进行数值计算，得出产品在拉伸载荷下的应力和变形分布。
拉伸CAE分析的方法1. 几何建模在进行拉伸CAE分析之前，需要对产品进行几何建模。
可以使用CAD软件创建产品的三维模型，确保模型的几何信息准确无误。
另外，还可以对模型进行简化处理，以减少计算复杂性。
2. 网格划分在进行拉伸CAE分析之前，需要对产品的几何模型进行网格划分，形成有限元网格模型。
网格划分的精细程度对计算结果的准确性和计算速度有很大影响。
通常情况下，需要在产品的关键部位（如应力集中点、连接部位等）进行较为精细的网格划分。
3. 材料特性和边界条件在进行拉伸CAE分析之前，需要确定产品的材料特性和边界条件。
材料特性包括弹性模量、泊松比、屈服强度等，而边界条件包括载荷大小、加载速率等。
这些参数的准确性对分析结果的准确性至关重要。
4. 数值计算在确定了几何模型、网格划分、材料特性和边界条件之后，可以使用有限元方法进行拉伸CAE分析。
有限元方法是一种将复杂结构离散为许多小单元的数值计算方法。
通过对每个单元进行力学分析，可以求解整个结构的应力和变形分布。
5. 结果分析在完成数值计算之后，可以对分析结果进行分析和评估。
通过查看应力分布、应变分布等结果，可以判断产品在拉伸载荷下的强度和刚度表现。
拉伸CAE分析的应用拉伸CAE分析在产品开发过程中具有广泛的应用。
CAE期末考试试卷A
题 号 一 二 三
总分
1 2 3 4
得 分 评卷人 技术是指 ，包括包括 、
和 。
其中。
其中
要给定其 和 两个关键力学参数。
两个关键力学参数。
分析理论常用的三种方法是 、 和 。
单元和单元和 单元，而网格类型则是 单元和 单元。
单元。
料设置为 材料。
材料。
2. 请简要论述数值分析中的边界条件的概念。
3. 利用Hypermesh 前处理平台划分六面体网格时，需要对几何模型进行分解成简单的几何体再进行网格划分。
单的几何体再进行网格划分。
请你对下图几何模型进行分解，请你对下图几何模型进行分解，请你对下图几何模型进行分解，并简要说明网格划分并简要说明网格划分的步骤。
的步骤。
4. 经过本课程的学习，请你简单描述你对HyperWorks 平台的了解和认识，以及你对CAE 技术未来发展的看法。
技术未来发展的看法。
结果（单位）结果（单位）
模具应力最大值模具应力最大值 产品挤出的最大速度产品挤出的最大速度
模具z 方向的最大变形量方向的最大变形量
密度密度 弹性模量弹性模量 泊松比泊松比 7.8g/cm 3
210GPa
0.3 。
注塑CAE分析的网格模型的优化研究
注塑CAE分析的网格模型的优化研究作者：常州机电职业技术学院陆建军注塑CAE常用的数值解法有边界单元法、有限单元法和有限差分法等，但这些解法都需要对所建立的模型进行单元网格划分，网格的好坏、疏密直接关系着CAE分析的效率。
因此，网格模型的优化就成为CAE分析的一个关键环节。
一、几何模型的简化由于软件功能的不同要求，注塑CAE模拟分析的网格模型往往与CAD设计的模型不完全一样，通常为了更为有效地进行模拟分析，在进行CAE的模型构建过程中，往往需要对模具的CAD模型中的一些细节进行简化运算。
(1)为分析计算方便，制件的各部分可以用一定厚度的中心面或外(内)表面来代替，将制件简化为由各个单层面组建而成的实体。
(2)忽略与主体特征不在一个数量级上的小尺寸几何特征。
制件中常常出现尺寸相对网格尺寸小的圆角、小倒角、螺纹、通孔或凸起等特征，简化处理时可以直接删除这些小特征。
模拟分析的准确性不变，但为后续的网格处理减少工作量，模拟的分析量也大大减少，可以缩短70%的模型准备时间和50%的计算时间。
如图1为圆角删除前后纵横比比较(最长边与该边的高之比值，比值越小，模拟分析越准确)，从图中可以看出，删除圆角前后网格的最大纵横比分别是8147和12.54，可以看出右图的网格质量有了明显的提高。
图1 圆角对网格划分的影响但出现以下两种情况的几何特征不可删除：①当被删除的几何特征位于流动路径的末端，且末端的料温接近塑料的转变温度时，则被删除几何特征处存在充填不足的可能;②当制品外观处几何特征要求较高时，则这些几何特征不应被删除，否则无法预测这些几何特征处应有的气穴和熔接痕位置。
(3)建立CAE分析模型时，如果主流道、分流道、浇口、冷却水管等采用非圆形截面，通常引进相当直径d与形状因子f两个参数，并通过这两个参数的设定将非圆形截面转化为圆形截面，以简化设计与运算，而不影响模拟分析的准确性。
其中：其中，S非圆形截面——非圆形截面的周长，L非圆形截面——非圆形截面的周长。
机械产品CAE课程标准56课时
《机械产品CAE》课程标准二、课程性质和任务《机械产品CAE》是计算机辅助设计与制造三年制高职专业设置的一门专业核心课，是学生具备了《机械制图》、《AutoCAD》平面绘图、《机械产品CAD/CAM》等基础知识后开设的课程。
该课程是学生了解三维数字运动仿真和受力的重要理实一体化教学环节，开设一学期，教学时数为56学时，3.5学分。
《机械产品CAE》的主要任务是学习了解工程分析人员在进行模型设计与分析时所需要的一种分析环境，了解UG强大的仿真管理功能。
熟悉一些结构、热传导、稳态、模态、线性屈曲分析时有独到的特点。
三、课程教学目标通过以工作任务导向以及典型机构的实际工作项目活动为载体，使高等职业学院的机械专业的学生了解机构运动分析的专业知识与技能，能够熟练地使用计算机辅助设计软件与专业技术等，培养学生具备机构运动、零件受力分析的实际工作技能，为学生未来从事专业方面实际工作的能力奠定基础。
（一）知识目标1）熟悉UG软件运动仿真模块的相关知识；2）熟悉UG运动仿真动画文件的输出知识；3）熟悉UG软件有限元分析的相关知识；（二）能力目标1）能使用UG软件完成典型机构的运动仿真；2）能输出运动仿真动画；2）能使用UG软件完成一般零件的结构、热传导、稳态、模态、线性屈曲分析。
（三）素质目标1）良好的表达能力和人际沟通能力；2）爱岗敬业与团队合作的基本素质；3）良好的工程意识。
四、课程内容与要求（一）公共模块（学时：）五、教学基本条件为保证理论与实际操作密切结合，本课程要求一个专用CAD/CAM实训室和，保证学生每人使用一台电脑；实训室配备一台投影仪、一台交换机和相关教学软件。
六、本课程与前后课程的联系本课程是计算机辅助设计及制造的一门专业核心课程，是学生进行产品设计与分析的一个工具。
其先修课有《机械制图》、《AutoCAD》、《SolidWorks基础应用》、《数控编程技术》等。
识图是三维建模的前提条件，故《机械制图》是学习本课程的基础；AutoCAD平面绘图为学生进一步熟悉UG软件的曲线和草图部分打下了坚实基础；SolidWorks软件作为中端CAD 软件与高端的UG软件在建模方法和命令使用上有许多共同之处，且易学易用，所以《SolidWorks应用基础》作为学习本课程的过渡具有重要意义；《机械产品CAD/CAM》讲述UG建模、装配，是《机械产品CAE》的基础，本课程为学生运用CAE工具从事相关工程实践打下坚实基础。
solidworkssimulation常见问题处理模型简化技巧
SolidWorks Simulation 常见问题处理-模型简化技巧 发表时间： 2011-3-9关键字:SolidWorks Simulation 模型简化技巧 SolidWorks 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖賃軔。
一、模型简化技巧在实际的CAE 分析中，绝大部分的分析模型跟设计模型是不相同的。
所以当我们要对一个新的设计进行分析 时，首先要进行模型的简化。
这种模型的简化过程大概有以下几种原则：聞創沟燴鐺險爱氇谴净祸測。
1、定性分析类型。
在建立任何分析案例之前都要先确定案例的分析类型，因为不同的类型的模型简化结果是 不一定相同的。
残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟婭骤。
如下面一个例子中我们做一个对比：问题描述：直径 40cm ，壁厚0.25mm 的圆筒上有一圈浅压筋，位置不同。
如果分析类型为静力学分析，从下图中我们可以看到当筋的位置不同时，应力结果变化相对较小，此时当筋 可以进行简化。
酽锕极額閉镇桧猪訣锥顧荭。
1、当分析类型为屈曲分析时，我们从下图中可以看到结果差别较大，此时这些筋不能随意简化。
m w. m a17 k K-i 4 用・ nsH. ? eg n i 芯畑a 血T 纯⑷Q J!-™," 1-4 Q■啊工占E TH ・幹九卽I q iH tttZi PI h HiL I・临啊扁IJB I.■讣.4L 2；; KlE'L Pl I S-.J ■ »*■! QHb t% «；监巴沖二t殛训率：43. 04=（2、控制计算规模。
正确选择分析单元。
在Solidworks中有杆，壳，实体单元可供选择。
如果零件是薄壳形状我们可以采用壳单元，如果是焊件我们可以选取梁单元，其他形状较为复杂的模型可以采用实体单元。
（视实际情况而定）彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑诒尔。
3、对称性的利用。
如果在一个分析模型中同时存在模型对称、约束条件对称、载荷对称。
则可以利用对称性简化分析模型。
謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔點鉍。
ABAQUS有限元分析软件中CAE常见技巧
ABAQUS有限元分析软件中CAE常见技巧ABAQUS有限元分析软件是一种常用的工程仿真软件，可以用于各种工程问题的数值模拟和分析。
在使用ABAQUS进行CAE分析时，有一些常见的技巧可以帮助提高工作效率和分析准确性。
以下是一些常见的ABAQUSCAE技巧：1.网格划分：网格质量对分析结果有重要影响。
在进行网格划分时，应尽量保持网格单元的形状正交、尺寸均匀、网格大小合适。
可以使用ABAQUSCAE的网格划分工具进行分割和划分。
2.模型建模：在建模过程中，应尽量使用简化的模型进行分析，以降低计算复杂度。
在模型建模过程中，应合理选择单元类型、约束和加载条件。
3.边界条件：边界条件的设定是有限元分析的关键。
ABAQUSCAE提供了多种约束和加载条件的设定功能，如约束、载荷、变形和绘制。
在设定约束和边界条件时，应仔细考虑工程实际情况，并确保其与实际情况一致。
4.材料属性：材料属性的设定对分析结果影响很大。
ABAQUSCAE提供了多种材料模型，可以满足不同材料的性能分析需求。
在设定材料属性时，应准确输入材料的各项性能参数，并合理选择适当的材料模型。
5.结果分析：分析完成后，可以使用ABAQUSCAE提供的结果分析工具对结果进行后处理和可视化分析。
ABAQUSCAE提供了多种结果显示和分析功能，如变形图、位移图、应力应变云图等。
6.参数化建模：ABAQUSCAE提供了参数化建模和参数化分析的功能，可以通过定义参数和参数之间的关系，快速进行批量分析和参数优化。
参数化建模可以大大提高工作效率，并便于进行设计优化。
8. 脚本编程：ABAQUS CAE支持Python脚本编程，可以使用脚本实现一键式批处理和自动化分析。
脚本编程可以大大提高工作效率，并方便记录和复现分析过程。
9.多物理场耦合分析：如果需要进行多物理场耦合分析，如热力耦合、流固耦合、磁固耦合等，可以使用ABAQUSCAE提供的多物理场耦合功能。
多物理场耦合分析可以更准确地模拟工程实际情况。
CAE分析教程实例精华版
CAE分析教程实例精华版CAE分析（Computer-Aided Engineering，计算机辅助工程）是一种基于计算机进行工程实验和分析的方法，它可以帮助工程师进行更精确、更高效的工程设计和优化。
本文将介绍几个CAE分析的实例，并总结出实践中经常遇到的几个关键问题及其解决方法。
一、结构强度分析结构强度分析是CAE应用领域中最常见和最重要的任务之一。
它主要通过有限元方法对结构进行应力和应变分析，从而判断结构在工作状态下的强度是否满足设计要求。
在进行结构强度分析时，需要注意以下几个问题：1. 材料参数的准确性：材料的结构参数对强度分析结果有着重要的影响。
在进行CAE分析之前，需要对材料的性能参数进行准确的测试和试验，以确保获取准确可靠的参数。
2. 边界条件的设定：边界条件是指结构模型与外部环境之间的约束关系。
在进行强度分析时，必须准确地设定结构的边界条件，包括约束和荷载条件。
只有在逼真的边界条件下，强度分析结果才能反映出结构的真实受力情况。
3. 结构模型的合理化：在进行CAE分析之前，需要对结构进行合理的建模。
合理的模型可以减少不必要的计算量，提高计算效率。
同时，结构模型的几何形状和尺寸也应与实际工程保持一致，以确保分析结果的可靠性。
二、热传导分析热传导分析是指通过CAE方法对物体内部的温度分布和传导过程进行模拟和分析。
在进行热传导分析时，需要注意以下几个问题：1. 材料的热性能参数：热传导分析需要准确的材料热性能参数，包括导热系数、比热容等。
这些参数的准确性直接影响到分析结果的准确性。
因此，在进行热传导分析之前，需要对材料的热性能参数进行准确测试和试验。
2. 初始温度和边界条件：在进行热传导分析时，需要准确设定物体的初始温度和边界条件。
初始温度是指物体在开始分析时的温度状态，而边界条件包括约束和热流条件等。
合理的初始温度和边界条件可以保证分析结果的可靠性。
3. 网格划分和时间步长：在进行热传导分析时，需要对物体进行网格划分，将其离散为一个个小单元，以进行计算。
cae 仿真 术语
cae 仿真术语CAE仿真术语CAE（Computer-Aided Engineering）是指计算机辅助工程，是一种利用计算机技术来模拟和分析工程问题的方法。
CAE仿真术语是在CAE领域中常用的专业术语，下面将介绍几个常见的CAE仿真术语及其含义。
1. 网格划分（Meshing）：在进行CAE仿真之前，需要将所研究的对象划分成小块，每个小块称为网格。
网格划分是CAE仿真的基础，不同的网格划分方式会对仿真结果产生影响。
2. 边界条件（Boundary Condition）：边界条件是指在CAE仿真中对仿真对象边界处所设定的条件。
例如，对流体流动的仿真中，边界条件可以是流体的入口速度、出口压力等。
边界条件的设置对于仿真结果的准确性至关重要。
3. 材料模型（Material Model）：在CAE仿真中，仿真对象的材料特性需要通过材料模型来描述。
材料模型可以包括材料的弹性性质、塑性性质、热传导性质等。
选择合适的材料模型可以更准确地模拟仿真对象的行为。
4. 求解器（Solver）：求解器是进行CAE仿真计算的核心软件。
根据所模拟的物理现象和所设定的边界条件，求解器可以通过数值计算方法来求解仿真对象的行为。
不同的求解器适用于不同的仿真问题。
5. 后处理（Post-processing）：在进行CAE仿真后，需要对仿真结果进行后处理，以便更好地理解仿真结果。
后处理可以包括结果的可视化、数据的提取和分析等。
通过后处理，可以得到对仿真对象行为的深入认识。
6. 敏感度分析（Sensitivity Analysis）：敏感度分析是指通过改变仿真模型中的某些参数，来评估这些参数对仿真结果的影响程度。
敏感度分析可以帮助确定哪些参数对仿真结果具有重要影响，从而优化仿真模型。
7. 验证与验证（Validation and Verification）：在进行CAE仿真之前，需要对仿真模型进行验证和验证。
验证是指通过与实验数据的对比来确定仿真模型的准确性，验证是指通过与其他已验证模型的对比来确定仿真模型的可靠性。
基于CAE分析的网格模型的优化研究
量 巨大、计算时 间过长 ： 大 多数情 况下选用中面或者双面流进行模拟分析 。
ｌ； ｌ
格 模型 的流 动模拟 仅沿轴 线方 向流动 。 而模具型 腔则 需从 计算 时间 、计 算精度
等 方面 考虑采 用中面模型 、表 面模型 或
实体模型。 （ 长边 与该 边的高 之比值， 最 比值越小 ，
足的可能 。
模拟 分析越 准确 ） ，从 图 中可 以看 出 ， 删除 圆角前 后 网格 的最 大纵横 比分 别是 ８ ７１ ５ ，可 以看 出右图 的 网格质 １ ￣ １ ．４ ４ ３２
设计不规 则 ，如图２ 示 ，引进相 当厚度 所
ｔ 与形状因子 ，两个参数 ，将不规则的 ‘
横截面转化 为规则的横截面 ，以降Ｉ Ｃ Ｅ ｋ Ａ ￣
的分析量 。
依靠三维有限差分法或 三维有 限元法对熔体的充模流动进行数值分析 。计算
２网格 模 型 的构 建
通常Ｃ Ｅ Ａ 分析 为主 流道 、分流道 、浇 口、冷 却 管道 等建 立一 维 网格 ，这种 网
理减少 工作量 ，模拟 的分析 量也 大大减
分可 以用一定厚度的 中心面或外（ 表面 内） 来代 替 ，将制件 简化 为由各个 单层面 组
建而成的实体 。
少 ，可 以缩短 ７ ％ ０ 的模型 准备时 间￣ ５ ％ ｎ ｏ
的计 算时间。
如 图 １ 圆角删 除前 后纵 横 比 比较 为
Ｋｅ ｒ ｓ ＣＡＥ， Ｍ ｅ ｈ ｍｏ ｅ ， ｔｍｉ ａ ｉ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｓ ｄ ｌ Ｏｐ ｉ ｚ ｔｏ
注
１几何 模 型 的简 化
由于软件 功能的不 同要 求 ，注塑Ｃ Ｅ Ａ
１２ 忽略 与主体特 征不 在一个数 量 ．
CAE软件操作小百科(49)
CAE软件操作小百科（49）CAE（Computer-Aided Engineering）软件是计算机辅助工程软件，用于在设计和工程过程中进行模拟、分析和优化。
本文将介绍一些常见的CAE软件操作技巧，帮助读者更好地使用CAE软件。
1. 构件建模：打开CAE软件后，首先需要在界面中创建构件模型。
可以通过绘制基本图形，如直线、曲线、圆弧等，然后按照需要进行放大、缩小、平移、旋转等操作。
也可以直接导入CAD文件进行建模。
2. 材料属性定义：在CAE软件中，材料的物理和力学性质对于模拟分析非常重要。
要定义材料属性，需要选择相应的材料库，并根据材料的特性进行参数输入。
3. 网格划分：网格划分是CAE分析的基础步骤，用于将构件划分为有限元。
在划分网格之前，需要确定网格密度和精度。
一般来说，复杂的构件需要较小的网格密度。
网格划分后，可以根据需要进行调整和优化。
4. 边界条件设置：边界条件是指在分析过程中施加在构件上的约束和载荷。
根据实际情况，在CAE软件中选择相应的约束和载荷类型，并根据需要设置载荷的大小和方向，以及约束的位置和类型。
5. 分析类型选择：根据需要进行的分析类型，在CAE软件中选择相应的分析方法。
常见的分析类型包括静力学、动力学、热学、流体力学等。
选择分析类型后，需要设置相应的参数和网格，然后运行分析。
6. 结果输出和后处理：分析完成后，CAE软件会生成分析结果。
通常，可以输出应力、应变、位移、温度等结果。
对于大型模型，结果输出可能比较庞大，需要进行筛选和提取。
可以使用软件提供的后处理工具进行结果的可视化和数据分析。
7. 优化和改进：根据分析结果，可以通过修改构件的几何形状、材料属性、载荷条件等来进行优化和改进。
可以使用CAE软件提供的优化功能，对构件参数进行自动优化。
也可以手动调整相关参数，反复进行分析和优化直到达到设计要求。
8. 结果验证：CAE软件的模拟结果需要与实际情况进行验证。
可以将模拟结果与实测数据进行比较，评估模拟结果的准确性和可靠性。
CAE前处理之网格划分
CAE前处理之网格划分网格划分可以说是CAE工作中最简单的工作，繁琐而且技术性不高，但是它却是CAE分析的基础。
一个有丰富经验的划分网格高手在美国的最低年薪是10万美元，国内就不要想了，8万人民币最多。
但这个收入还是一般技术人员望尘莫及的，为什么？言归正传，划分网格要明确的几个问题：一、用什么类型的单元来划分网格？这取决于你要做什么分析和模型的结构特点，对同样的分析，采用的求解器不同也会影响这个选择。
想成为专家的人可以多看看各种软件的单元类型介绍，初学者则不要漫无目的的到处留“情”，用到什么搞明白就可以了，Abaqus帮助手册是很好的东东。
当然如果你是超级牛人，还可以试试开发一种全新的单元。
If not, forget it.记住要选择的：1.单元的维数；一维的线单元、二维的面单元、三维的体单元，如果是一维单元，还要根据功能不同选择bar、rigid等单元类型。
2.单元的形状；三角形还是四边形、四面体、五面体还是六面体3.单元的阶数；4节点的四边形还是8（9）节点的四边形，8节点的六面体还是20节点的4.其它的一些特征，比如Abaqus里有减缩积分单元、非协调元等等，每一种都有相应的适用范围。
二、网格的大小这取决于模型的规模、计算机的能力（CPU、内存、硬盘、是否并行算法），还有对计算精度的要求。
同时，经验丰富的技术人员还知道网格的大小调整经常可以有效地提高计算精度同时降低计算耗费。
三、划分的方法这个问题在这个论坛上大家已经讨论过很多实例了，不同的例子有很多种划分方式，比如说那个球体。
有的朋友指出对复杂的模型，思路是最重要的，工具是次要的，也有朋友认为工具相对来说更重要。
仁者见仁，智者见智，大家互相学习吧。
对曲面网格HyperMesh有很多独有的划分方法，而且在划分网格时就能人工干预划分的质量，最后还有非常优秀的检查工具，应该是非常值得推荐的（也是国际公认的）。
对于实体，四面体就不多说了，有些朋友认为ansys的完全自动分网技术非常优秀，也有些朋友认为还是先生成封闭的三角形面网格然后再自动化分体网格的方式更加能保证质量（因为中间多一个检查面网格质量的步骤）。
为什么cae划分网格前要简化模型-PPT文档
如果不简化模型，要适应模型那些微小细节，就需要划分尽量小的单元(而且有时候不一定 能成功)，而单元越小，计算机求解时间越长，有时候甚至导致计算机内存爆满而死机。如果模 型本身又很大，网格数量可能就会是天文数字。
微小细节的地方，网格质量往往不怎么好，如果强行求解，求得的结果收敛性可能很差，准 确度反而不好。 关于第1点，这里补充说明一下，一般计算机的求解时间随着单元数量的增加而呈指数函数 增加。我们来做个假设，假设100000个单元情况下，计算时间为1s：
那么当单元数量为1000000时，带入可得计算时间大约为8103s(135min)，这是非 常耗时的，而且你的电脑很可能在计算中崩溃(软件求解时，会把临时数据存到C盘， 数据量会随着计算时间的增加而不断积累，几个G，甚至几十个G的数据量很正常)
所以，在划分网格前进行模型的简化是非常必要的，特别是有很多微小细 节的模型。如下图所示的小孔和小圆角等。
如果不简化模型，划分单元后就会这样:
这些单元往往形状扭曲，很难通过软件的单元质量检查，如果要通过检查，需 要把单元划分的特别小，而且往往也不一定行得通。那么可能有人要问了：我需要 做哪些简化? 一般需要对模型这4种类型进行简化： (1)对结构特性没有太大影响的小孔(通孔，填料槽等等)
(2)对结构特性没有太大影响的小圆角
元计算产品适用范围广泛，目前有国内外专业客户300余家，涉及美、加、日、韩、澳、德、 新等国，遍布石油化工、土木建筑、电磁电子、国防军工、装备制造、航空航天……等多个领域。
有限元语言及编译器（Finite Element Language And it’s Compiler，以下简称FELAC）始研发的通用有限元软件平 台，是具有国际独创性的有限元计算软件，是PFEPG系列软件三十年成果（1983年—2019 年）的总结与提升，有限元语言语法比PFEPG更加简练，更加灵活，功能更加强大。目前 已发展到2.0版本。其核心采用元件化思想来实现有限元计算的基本工序，采用有限元语 言来书写程序的代码，为各领域，各类型的有限元问题求解提供了一个极其有力的工具。 FELAC可以在数天甚至数小时内完成通常需要一个月甚至数月才能完成的编程劳动。
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(4)小的边缘
上面提到的这些在简化后，不会对结果有什么影响。这里所说的不影响结构的特性，一般指 结构的刚度，这种简化的程度需要大家在实践中去摸索，如果单元划分不成功，很可能就是某些 单元的问题，这时你就可以定位到这些单元去简化模型。
另外，有些CAE分析软件就自带模型的简化模块，但建议大家最好在CAD软件中画3D模型时就 简化好再导入到CAE分析软件中，因为在CAD模块里简化是最方便快捷的。
那么当单元数量为1000000时，带入可得计算时间大约为8103s(135min)，这是非 常耗时的，而且你的电脑很可能在计算中崩溃(软件求解时，会把临时数据存到C盘， 数据量会随着计算时间的增加而不断积累，几个G，甚至几十个G的数据量很正常)
所以，在划分网格前进行模型的简化是非常必要的，特别是有很多微小细 节的模型。如下图所示的小孔和小圆角等。
Thank you
元计算科技发展有限公司是一家既年青又悠久的科技型企业。年青是因为她正处在战略重组 后的初创期，悠久是因为她秉承了中国科学院数学研究所在有限元和数值计算方面所开创的光荣 传统。元计算的目标是做强中国人自己的计算技术，做出中国人自己的CAE软件。
元计算秉承中国科学院数学与系统科学研究院有限元自动生成核心技术（曾获中科院科技进 步二等奖、国家科技进步二等奖），通过自身不懈的努力与完善，形成一系列具有高度前瞻性和 创造性的产品。
如果不简化模型，划分单元后就会这样:
这些单元往往形状扭曲，很难通过软件的单元质量检查，如果要通过检查，需 要把单元划分的特别小，而且往往也不一定行得通。那么可能有人要问了：我需要 做哪些简化? 一般需要对模型这4种类型进行简化： (1)对结构特性没有太大影响的小孔(通孔，填料槽等等)
(2)对结构特性没有太大影响的小圆角
元计算产品适用范围广泛，目前有国内外专业客户300余家，涉及美、加、日、韩、澳、德、 新等国，遍布石油化工、土木建筑、电磁电子、国防军工、装备制造、航空航天……等多个领域。
有限元语言及编译器（Finite Element Language And it’s Compiler，以下简称FELAC） 是中国科学院数学与系统科学研究院梁国平研究院于1983年开始研发的通用有限元软件平 台，是具有国际独创性的有限元计算软件，是PFEPG系列软件三十年成果（1983年—2013 年）的总结与提升，有限元语言语法比PFEPG更加简练，更加灵活，功能更加强大。目前 已发展到2.0版本。其核心采用元件化思想来实现有限元计算的基本工序，采用有限元语 言来书写程序的代码，为各领域，各类型的有限元问题求解提供了一个极其有力的工具。 FELAC可以在数天甚至数小时内完成通常需要一个月甚至数月才能完成的编程劳动。
如果不简化模型，要适应模型那些微小细节，就需要划分尽量小的单元(而且有时候不一定 能成功)，而单元越小，计算机求解时间越长，有时候甚至导致计算机内存爆满而死机。如果模 型本身又很大，网格数量可能就会是天文数字。
微小细节的地方，网格质量往往不怎么好，如果强行求解，求得的结果收敛性可能很差，准 确度反而不好。 关于第1点，这里补充说明一下，一般计算机的求解时间随着单元数量的增加而呈指数函数 增加。我们来做个假设，假设100000个单元情况下，计算时间为1s：
为什么cae划分网格前要简化模型
如果把FEA分析看作一个黑箱，我们赋予一定的条件然后输入，然后FEA给我们计 算输出结果。这里面有个简单的道理就是：无论多么好的程序，它分析结果的好坏也 要依赖于输入数据的精度，无法使结果以高于输入数据的精度输出，也就是说，把形 状完整地输入的话是最好的。
把形状完整地划分，理论上如果每个单元都通过检查(单元质量的检查后续会讲解到)，那么 结果应该是最好的。但现实却不是这样，这个前面我们也提到过。要考虑这两个方面：