基于AutoCAD的有限元网格半自动剖分
基于AutoCAD的大坝有限元网格绘制系统研究
２ 有 限单 元 网格 数 据 结 构
大坝有 限单 元 网格数 据分 二 维模 型数据 和三 维 模 型数 据 ， 其数 据文 件结 构分 别为 ： 单元 数 ， 节点数 ； 节 点 数据 ， 单元 数据 ． 中 ， 维 、 其 二 三维 网格节 点数 据
格 式分 别见 表 １ ２ ，．
Ｆｂ ０７ ｅ ．２ ０
文章 编 号 ：０ ２—５ ３ ２ ０ ０ １０ ６ ４（ ０ ７） １—０ ２ ０ ５—０ ３
基 于 Ａｕｏ Ａ 的大 坝 有 限 元 网格 绘 制 系统 研 究 ｔＣ Ｄ
杨广武 ，梁青槐
（ 京 交 通 大 学 土 木 与 建 筑 工 程 学 院 ，北 京 １０ ４ ） 北 ０ ０４
表 １ 二 维 有 限 元 网 格 节 点 数 据 格 式
在 不 同的系统 间转换 时 ， 出现信 息丢 失 的现象 ； 会 ②
在 某些特 殊应 用 中 ， 要获 取 有 限 单 元 网格 的属 性 需
或 者任 意地 截取 三维 模 型 的断 面 ； 有 限单 元 网格 ③
剖 分好后 ， 时为 了充 分表 达模 型 ， 要对 网格模 型 有 需
３． ４ ４【 。
．
‘
作 者 简 介 ： 广 武 （９ ２一） 男 ， 北 阜 城 人 ， 京 交 通 委 员 会 路 政 局 轨 道 处 教 授 级 高 工 ， 京 交 通 大 学 在 读 博 士研 究 生 ， 杨 １６ ， 河 北 北 主要 从 事 城 市 轨 道 交 通 理 论 与 技 术 方 面 的研 究 ．
变量 ， 建立绘 图所 需 的图层 ， 并通过 节点设 置来选 择
节 点显 示 的样式 ．
绘 制二 维 、 维 网 格模 块 ， 照 单元 节 点 信 息 ， 三 按
基于AutoCAD的有限元前处理系统设计
２１ ０ ２年 １月
计 算机应 用 与软 件
Ｃｏ ｕｔｒＡｐ ｌｃ ｔｏ ｓ ａ ｄ Ｓ ｆｗａ ｅ ｍｐ ｅ ｐ ｉａ ｉｎ ｎ ｏｔ ｒ
Ｖ０ ９ Ｎｏ １ Ｌ２ ．
Ｊｎ ０ ２ ａ ．２ １
基 于 Ａ ｔＣ献标识码
ＡＵＴｏＣＡＤ－ ＢＡＳ ＥＤ Ｉ Ｔ ＥＬ Ｆ ＮＩ Ｅ ＥＭ ＥＮＴ Ｐ ＲＥ． Ｒｏ ＣＥＳ Ｉ Ｐ Ｓ ＮＧ ＹＳ ＥＭ Ｓ Ｔ ＤＥＳ ＧＮ Ｉ
Ｔａ ａｙ ｎ ｏＨ ｉａ
（ ｃｏｌｆＭｅ ａ ｉ ｌ ｃ ｎｅ ｎ ｎ ｉｅｒ ｇ， ｕ ｚｏｇＵ ｉ ｒｔ ｏ Ｓｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ，Ｗ ｈ ｎ４ ０ ７ Ｈ ｂｉ Ｃ ｉａ Ｓｈｏ ｏ ｃ ｎｃ ｉ ｃ ｄＥ ｇｎｅｉ Ｈ ａｈｎ ｎｖ ｓｙｆ ｃ ｎｅａｄ Ｔｃｎ ｌ ｙ ｕ ａ ３０ ４， ｕｅ， ｈｎ ） ｈ ａ Ｓｅ ａ ｎ ｅ ｉ ｅ ｏ
ｎｔ ｌ ｍｅ ｔｐ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｙ ｔｍ ｒ ｇａ ｉ ｅｅ ｎ ｒ ・ ｒ ｃ ｓ ｉｇ ｓ ｓ ｅ ｅ ｐ ｒ ｍｍｉ ｇ ｈ ｔ ｏ ｏ ｖ ｓｔ ｅｄ ｔｃ ｍｅ ｔ ｆ ｈ ｅ ｍｅｒｃｍｏ ｅｉ ｇ ｓ ｓｅ ｆ ｍ ｈ ｒ － ｒ ｃ ｓ ｉｇ ｏ ｎ ．Ｔ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ｓ ｌ ｅ ｅａ ｈ ｎ ｅ ｇ ｏ ｔ ｄ ｌ ｙ ｔ ｍ ｏ ｔ ｅ ｐ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｈ ｏｔ ｉ ｎ ｒ
ｓ ｓｅ ｗｉ ｉ ｈ ｏ ｖ ｎ ｉｎ ｌ ｎ ｔ ｌｍｅ ｔ ｎ ｌｓｓｓ ｓ ｍ．Ｓ ｖ ｒ ｔ ｅ ｄ ｌｓｓ ｃ ｓｍｏ ｅ ｉｇ， ｅ ｌ ｒ ｐ ｒ ｅ ｔ ｇ ｒ ｉ ｐ ｉ ｉｇ ａ ｄ ｙ ｔ ｍ ｔ ｎ ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ａ ｉ ｅｅ ｎ ａｙ ｉ ｙ ｔ ｈ ｏ ｉ ｆ ｅ ａ ｅ ｅ ｅ ａ ｏ ｈ ｒｍｏ ｕ ｅ ｕ ｈ ａ ｄ ｌ ｌ ｎ ｃ ｌ ｐ ｏ ｅ ｔ ｓ ｔ ｎ ，ｇ ｄ ｓ ｌ ｔ ｎ ｙ ｉ ｔｎ ｄ ｓ ｌｙ ａｅ ｉｔ ｇａ ｅ ．Ｓ ｖ ｒ ｉ ｅ ｈ ｏｏ ｉ ｓｉ ｈ ｎ ｔ ｌｍｅ ｔｐ ｅ ｐ ｃ ｓ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ａｅ ｓｕ ｉ ｄ ｎ ｌｄ ｎ ｈ ａ ｏ ｃ ｎ ｒｌａ ｉｐ ａ ｒ ｎ ｅ ｔ ｄ ｅ ｅ ａ ｖｔ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｅ ｎ ｔ ｅ ｆ ｉ ｅ ｅ ｎ ｒ － ｒ ｅ ｓｎ ｙ ｔｍ ｒ ｔ ｄ ｅ ，ｉ ｃｕ ｉ ｇ ｔｅ ｗ ｙ ｔ ｏ ｔｏ ｄ ｒ ｌ ｌ ａ ｉ ｅ ｏ
通过AutoCAD VBA显示平面实体有限元网格信息
欲进行其它命令如标单元命令 ， 为了使单元号文本 与 网格 线条 出现 在 不 同的 图层 上 ， 在 图层 工 具栏 先
上选 择其 它 图层 ， 点击 一下 绘 图窗 口， 出现命 令 再 又
框。如此步骤再执行其它命令 。欲退出程序在命令 框中选择【 出】 退 按钮 即可。 在程序整体设计时 ， 设有有限元 网格 自动剖分
起难 以辨 认 。为 了使其 不叠 在一 起使 所有 标注 文
字 特别 小 ， 又难 以在 包 含 较 多单 元 的 窗 口中用 肉 则 眼识 别 较大单 元 的单 元 号 与结 点 号 ， 字 之 间 的联 数
系在 图上也 表 现不直 观 。
而一般 的有 限元 程序 用户 很 难 在 Ａ ｓｓ 软件 ｎｙ 等 里 完 善这 些 功 能 ， 主要 原 因是 Ａ ｓｓ 商 业 软 件 的 ｎｙ 等 开 放程 度不 够 。可喜 的 是 ，Ｂ Ｖ Ａ语 言 常 能解 决 这类 难题 ， 它使得 用户 快速 实现 某一 目的成 为可 能 ， 于 对
作面上， 运行时不时弹出命令框 ， 用户可点击命令按
钮 实现某 些 操作 ， 可交 互 地在 Ａ ｔＣ Ｄ 主界 面 上 也 ｕ Ａ ｏ
实 现某 些操作 ｌ 。 ３ Ｊ
大型有 限元软件 Ｍａ 、 ｎ ｓ ｒ Ａ ｓ 等有 自己的前后 处理 ｃ ｙ 工具ｌ ， １ 但它们的功能 、 Ｊ 效果仍需完善。如在显示有
１ 前
言
２ 界 面 设 计
本 文 设 计 的 程 序 运 行结 果 显示 在 Ａ ｔ Ａ ｕｏ Ｄ工 Ｃ
随着 有 限元 法 的 日渐成 熟 ， 在 工 程领 域 应 用 其 十分 广泛 。人们 发现 有 限元法 的数 据 图形化 处理 较 麻烦 ， 显示 的 图形 常 不够 清 晰美 观 ， 响 分 析 判 断 。 影
有限元网格剖分
有限元网格剖分有限元计算的本质在于可以将连续的场域问题转变为离散的场域问题进行求解，而在这个由连续场域向离散场域转变的过程的核心在于有限元模型的网格划分。
进行有限元计算的主要过程体现在：首先确定出能和边值问题相对应的泛函数及可以相互等价的变分问题，进行有限元网格划分，将连续的场域离散成离散场域，在有限单元上利用一个已知的函数，例如线性的或者二次的，将有限单元上的未知连续函数近似的表示出来，求解泛函数的极值，得到一系列的方程组，进行方程组的求解，求解结束后将计算的结果进行显示，如果需要其它的一些场量时需要进行后处理等。
在上述的有限元求解的过程中，有限元模型的网格划分其中最为关键的一个环节，有限元模型的网格划分直接决定了有限元法在解决实际问题中所体现的能力，更是直接决定了有限元计算软件的计算精度。
一个有限元计算软件如果前处理的程序性能不够强大，则它的通用性就不会太强。
有限元模型的网格划分模块时有限元计算软件的前处理部分的主要模块。
有限元模型单元的大小和疏密度的合理设置，是保证计算精确性的重要保障，而有限元网格的合理性是建立在网格自动剖分程序所形成的初步网格的基础之上的，需要进一步的细分网格环节来实现合理的网格划分。
而有限元软件的自适应网格细分不需要依靠计算机用户的网格划分经验，仅仅凭借着有限元软件自带的功能就可以实现有限元网格的合理细化。
当前随着计算机的快速发展，网格剖分的算法已经得到了更大程度上的完善和发展，一些更为发展的求解域都可以进行网格的合理剖分。
有限元网格的自适应剖分软件能够利用软件自身的功能属性自动决定出网格在哪一个地方需要进行网格的进一步细化，细化的具体程度是多少，进而得到一个较为合理的网格划分，并且在该模型上可以获得较为准确的计算结果。
有限元网格的进一步细分的目的在于能够使得软件根据计算场域的特征和计算场量的分布情况合理的设置网格，使得模型中的每一个单元的计算精确性基本相同。
网格剖分的自适应软件彻底的改变了以往网格划分计算人员剖分经验的依赖性，而且还能够在数量较小的节点单元的情况下获取较高的计算求解精度。
基于AutoCAD平台的建筑结构有限元建模系统BSFEM
用有 限元法 计算 建筑结 构是 目前较 通 用 的方法 ，
境 ． 代计算 机集 成化 的思 想 、 口技 术 及 图形 支 撑 现 窗 软件 的发 展 ， 为有 限元 前置 处理 软件 发展 做 了 良好 的
其准确 性要 高于平 面假定 方法 ， 且应 用范 围十分 广 而
泛， 几乎 所 有的结 构类 型 都可 以用有 限 元 法 来求 解 ． 但 是在 建筑结 构 的有 限元 分 析 中 ， 限 元 前 置处 理 ， 有
准备 ． 在集 成化 的 Ｃ Ｄ Ｃ Ｍ 软 件 系统 中 ， Ａ ／Ａ 网格 剖 分
应该 直接 建立在 几何造 型基 础上 ， 网格 剖分 与人 机 交
即建立 有 限元 分析模 型 的工作 量非 常 大 ， 为结 构工 成
程有 限元实 际应用 的主要 困难之 一 ． 因此 ， 结构 有 限 元分析 模型 的计 算 机 自动生 成 方 法 成 为近 年 来 受 到 重视 的研究 课题 ． 限元 前 置 处理 主要 包 括 建 立 几 有 何模 型 、 格 划 分 、 成 有 限 元 分 析 的属 性 数 据 （ 网 生 荷
维普资讯
２０ ０ ２年 ０ ６月
包 头 钢 铁 学 院 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｏ ａ ｔｕ Ｕ ｉ ｅ ｓｙ ｏ ｏ ｎ ｔｅ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｒ ａ ｆＢ ｏｏ ｎ ｖ ｒｉ Ｉ ｎ ａ ｄ Ｓｅ ｌＴ ｃ ｎ ｌｇ ｔｆ ｒ
并 应用 的工 业标 准— — Ｄ Ｆ和 Ｄ ｘ ＷＧ格 式 描 述 ． ｕ Ａ． ｔＣ Ｄ获 得 如此 广 泛使 用 的另 一 个 根 本 原 因在 于它 ｏＡ
载、 材料 、 界条件 等 ） 面 内 容 ． 于早 期 的有 限 边 ３方 对
集成于AutoCAD的有限元二维网格生成技术
Ａ ｓ ａ ｔ Ｔ ｉ ｐｐｒ ｅｅ ｐ ｔ Ｄ Ｆ Ｍ ｍ ｓｉ ｕｏ ａ ｃ ｌ ｂ －ｅｅ ｐ ｇＡ ｔ ＡＤ ｗｔ ０ ｊ ． ｂ ｔ ｃ： ｈｓ ａｅ ｖｌ ｓ ｈ ２ Ｅ ｅｈｎ ａｔ ｔａ ｙ ｙｒ ｄ ｖｌ ｉ ｕ ￣ ｉ ｂ ｃ ｒ ｄ ｏ ｅ ｇ ｍ ｉ ｌ ｅ ｏｎ ｘ ｈ ｅ
．
。
本文 利用 Ｏ ｊ ｔＲ ｂｅ Ａ Ｘ直接访 问 Ａ ｔ ｄ 图形数据 库 ， 取 出有限元 网格 剖 分 的必要 数 据 利 用面 ｃ ｕｏ ３的 ＣＳ 提 向对 象 的方 法 构造 了网格剖 分需要 的类 （ ａｓ， Ｎ ＴＮＮ ￣ 自动 剖分 ， ｄ ｓ）ｇ 生成 了相应 的单元 节 点数 据。
术 具有 重要 的工 程意义 ［ 。
Ａ ｔ Ｍ） 目前 在我 国应 用较为广 泛 的一种 Ｃ ／ Ａ 软件 系统、 它 的开放 的体 系结构非 常适 合 ｕＣ 是 ｏ Ｍ）Ｃ Ｍ ， 进行 二次 开发 ，ｂｅｔＲ Ｏ ｊ Ａ Ｘ是 Ａ ｔ Ａ ｃ ｕｏ Ｄ的 Ｃ＋＋二 次开 发环 境［ 它 能够充 分发挥 面 向对 象编 程的优 点 Ｃ ，
ｔｅｅ ｄ ｈ ｎ
Ｋ ｙｗ ｒｓ Ａ ｔ Ａ ；Ｏｊ ￣Ｒ ｎ ｓｍ ； ｂｅｔ ｒｎ ｄ ｅ ｏｄ ： ｕｏ Ｄ ｂｅ Ｘ； ￣ｈ ｇ ｏｊｃ ｏｉ ｔ Ｃ ｃ ｅ － ｅｅ
０ 引 言
在 许 多工 程计 算领 域 中 ， 限元 方法 是 主要 的数 值 计算 方 法… 而准确 的 ｃ Ｄ几 何模 型及 其 网格 有 １， Ａ 离散化 是 这一计 算 的关键 。将 Ｃ Ｄ技术 和 有 限元技术 相结台 是 当代 Ｃ ／ Ａ ＿： Ｍ 技术 的发展方 向 ， 究这 一技 研
、
收 稿 日期 ：０ １ ５—０ ； 订 日期 ：０１ １ ０ ２０ —０ ８恬 ２０ —１ —２
基于autocadame的圆管接头有限元网格划分方法
基于autocadame的圆管接头有限元网格划分方法近年来，随着信息技术的快速发展，数值分析技术不断取得新的进展，有限元分析技术也越来越受到重视。
圆管接头是在流体动力学中常见的结构之一，它具有复杂的几何形状，它的有限元网格划分方法在数值分析领域非常重要。
本文以《基于AutocadAME的圆管接头有限元网格划分方法》为课题，对圆管接头的有限元网格划分方法进行研究。
研究背景随着时代的发展，圆管接头被广泛应用于各类工程中，并且它在流体动力学中具有重要地位，它是众多流体动力学模型中重要的构件之一。
由于圆管接头的复杂几何形状，在进行数值分析时，有限元网格划分对于精确计算具有重要意义。
基于AutocadAME的圆管接头有限元网格划分方法AutocadAME是一种被广泛应用于数值分析的软件，它可以实现圆管接头的快速有效的有限元网格划分。
采用AutocadAME进行圆管接头的有限元网格划分，工作流程如下：1.首先，选定所需要划分的圆管接头，定义工作空间，建立有限元网格基本框架；2.然后，使用AutocadAME中的“划分”功能，对圆管接头进行有限元网格划分；3.最后，使用AutocadAME中的“编辑”功能，调整划分得到的有限元网格，使其能够满足数值分析的需求。
优点和缺点分析优点：（1）AutocadAME有限元网格划分的结果和传统的试验方法相比，具有更高的精度；（2）AutocadAME可以快速有效的划分圆管接头，减少了研究者所需要耗费的时间；（3）AutocadAME可以自动识别圆管接头的几何形状，使有限元网格划分更加容易。
缺点：（1）有时候AutocadAME无法发现某些特殊几何形状，可能要求研究者手工调整有限元网格；（2）AutocadAME划分的有限元网格只能够满足特定的物理模型的数值分析，无法满足多物理模型的数值分析。
研究结论圆管接头的有限元网格划分是一个重要的数值分析问题，基于AutocadAME的圆管接头有限元网格划分方法是目前较为常用的一种方法，由于它具有精度高、操作简单、自动识别几何形状的优点，在实际工程中得到了广泛应用。
基于AutoCAD的有限元网格半自动剖分
基于AutoCAD的有限元网格半自动剖分1问题的提出有限元方法是一种解决复杂工程实际问题的有效手段，广泛应用在土木建筑、航空航天、铁道隧洞，水利工程等各个领域中。
然而，对于有成千上万个自由度的复杂结构，使前处理技术成为有限元技术应用的瓶颈。
近年来，许多科研人员致力于自动网格的生成，取得了卓有成效的进展。
基于Delaunay的三角化的自由网格生成方法是较为成熟的方法，但不足的是只能生成三角形单元，影响有限元的精度。
四边形技术有：一类以任意三角形网格为基础，通过Zienkiewicz1方法，形成三角形、四边形共存的网格，显然不易作为一种好网格，另一类则直接生成四边形单元，如Paving2方法，模板法3等，然而过多的限制条件影响了通用性。
尽管以上的方法能满足一些较为简单的结构设计，然而这些软件尚不成熟，生成的网格仍难以广泛应用，重要的是无法满足大型复杂结构的设计，尤其针对大型及特大型的地下厂房和隧洞中，地形、地貌、地质、地下水、混凝土支护、锚索、开挖顺序以及厂房中主要结构的优化布置等诸多因素，同时对于大型调压室中还需要考虑机组负荷变化引起的水位变化，已经完全制约了网格自动剖分的发挥。
为了工程的需要，设计人员不得不重新回到手工作图的初始状态。
本文采用AutoCAD进行网格半自动剖分，然后利用DXF文件完成高级语言与AutoCAD的接口，索取图形的基本数据，利用高级语言处理后，得到所需要的有限元数据。
与此同时，利用AutoLISP语言进行图形显示，初步完成前处理的主要数据的提取任务。
这样就满足了工程需要，保证了网格剖分的科学性和准确性，方便了网格的检查与修改，加快了有限元分析的周期，不失为一种实用、高效的前处理方法。
有效地解决了CAD图形与有限元网格数据转换之间的矛盾，将AutoCAD系统和有限元计算程序有机地结合。
2AutoCAD图形的数据化方法2.1 结构的半自动离散及DXF文件利用AutoCAD4 进行网格剖分仅需要完成主要结构的网格细分，对于占多数区域的其它部分完全可以通过AutoCAD强大的编辑功能实现结构的半自动离散，极大地加快了结构的离散过程，而且在结构的离散过程中远远超过了绝大多数自动剖分软件对边界条件的限制，尤其是极大的方便了工程界的需要，为有限元的主体计算打下了良好的基础。
基于AutoCADAME的圆管接头有限元网格划分方法
基于AutoCADAME的圆管接头有限元网格划分方法
文献民;张铁军
【期刊名称】《大连铁道学院学报》
【年(卷),期】1998(019)003
【摘要】为满足空间飞行器结构中圆管接头模拟分析的需要，在ＡｕｔｏＣＡＤＡＭＥ的基础上实现了圆管接头的有限元网格剖分。
该方法在实际工程中得到广泛应用，并取得了令人满意的效果。
【总页数】4页(P10-13)
【作者】文献民;张铁军
【作者单位】哈尔滨工业大学;大连铁道学院
【正文语种】中文
【中图分类】V414.1
【相关文献】
1.基于模型特征的新型有限元网格划分方法研究 [J], 张建乔;刘永红;吕广忠;王世英
2.基于ANSYS的有限元网格划分方法 [J], 仇亚萍;黄俐军;冯立飞
3.基于 Ansys 的有限元网格划分方法应用研究 [J], 王宇;卢玲;李文韬
4.基于参数化模型特征的有限元网格划分方法研究 [J], 张建乔;刘永红;吕广忠
5.基于参数化模型特征的有限元网格划分方法研究 [J], 张建乔;刘永红;吕广忠因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
有限元网格剖分
有限元网格剖分 (转自中科大有限元论坛）有限元网格剖分1. 引言有限元法是求解复杂工程问题的一种近似数值解法，现已广泛应用到力学、热学、电磁学等各个学科，主要分析工作环境下物体的线性和非线性静动态特性等性能。
有限元法求解问题的基本过程主要包括：分析对象的离散化-有限元求解-计算结果的处理三部分。
曾经有人做过统计：三个阶段所用的时间分别占总时间的40%~50%、5%及50%~55%。
也就是说，当利用有限元分析对象时，主要时间是用于对象的离散及结果的处理。
如果采用人工方法离散对象和处理计算结果，势必费力、费时且极易出错，尤其当分析模型复杂时，采用人工方法甚至很难进行，这将严重影响高级有限元分析程序的推广和使用。
因此，开展自动离散对象及结果的计算机可视化显示的研究是一项重要而紧迫的任务。
可喜的是，随着计算机及计算技术的飞速发展，出现了开发对象的自动离散及有限元分析结果的计算机可视化显示的热潮，使有限元分析的“瓶颈”现象得以逐步解决，对象的离散从手工到半自动到全自动，从简单对象的单维单一网格到复杂对象的多维多种网格单元，从单材料到多种材料，从单纯的离散到自适应离散，从对象的性能校核到自动自适应动态设计/分析，这些重大发展使有限元分析摆脱了仅为性能校核工具的原始阶段，计算结果的计算机可视化显示从简单的应力、位移和温度等场的静动态显示、彩色调色显示一跃成为对受载对象可能出现缺陷(裂纹等)的位置、形状、大小及其可能波及区域的显示等，这种从抽象数据到计算机形象化显示的飞跃是现在甚至将来计算机集成设计/分析的重要组成部分。
2. 有限元分析对网格剖分的要求有限元网格生成就是将工作环境下的物体离散成简单单元的过程，常用的简单单元包括：一维杆元及集中质量元、二维三角形、四边形元和三维四面体元、五面体元和六面体元。
他们的边界形状主要有直线型、曲线型和曲面型。
对于边界为曲线(面)型的单元，有限元分析要求各边或面上有若干点，这样，既可保证单元的形状，同时，又可提高求解精度、准确性及加快收敛速度。
高质量CAD文件的网格划分与有限元分析
高质量CAD文件的网格划分与有限元分析随着科技的不断发展，计算机辅助设计（CAD）在各行各业中得到了广泛的应用。
CAD文件的网格划分与有限元分析是CAD领域的重要课题，对于高质量CAD文件的生成和设计优化具有重要的意义。
本文将介绍CAD文件的网格划分方法以及有限元分析的基本原理，旨在为高质量CAD文件的制作提供参考。
一、CAD文件的网格划分方法网格划分是CAD文件的基础工作，它将复杂的几何形状划分为小块的网格单元，为后续的有限元分析提供了基础。
常见的网格划分方法有以下几种：1. 三角剖分法三角剖分法是一种常用的网格划分方法，它将几何形状划分为若干个三角形，并通过连接三角形的边来构成网格。
三角剖分法简单易行，适用于较为简单的几何形状。
2. 四边形单元划分法四边形单元划分法将几何形状划分为若干个四边形，并通过连接四边形单元的边构成网格。
相比于三角剖分法，四边形单元划分法可以更好地适应复杂的几何形状。
3. 其他方法除了上述两种方法外，还有很多其他的网格划分方法，如四面体划分法、六面体划分法等。
这些方法根据实际需求和几何形状的特点来选择合适的网格划分方式。
二、有限元分析的基本原理有限元分析是一种常用的工程分析方法，它通过将结构或实体划分为多个小单元，利用数值解法求解每个小单元的位移和应力分布，从而得到整体的应力和变形情况。
有限元分析的基本原理包括以下几个步骤：1. 离散化将结构或实体离散化为多个小单元，每个小单元具有相应的节点和连接关系，构成有限元网格。
网格的划分可以使用前文提到的网格划分方法，确保网格的质量和准确性。
2. 建立刚度矩阵根据小单元的几何形状和材料性质，建立每个小单元的刚度矩阵。
刚度矩阵描述了小单元内部的力学行为，是有限元分析的基础。
3. 组装刚度矩阵将所有小单元的刚度矩阵根据节点的连接关系组装成整体的刚度矩阵。
刚度矩阵的组装需要考虑节点的边界条件和连接关系。
4. 施加边界条件根据实际问题的边界条件，在整体刚度矩阵中施加相应的边界条件。
基于AutoCAD的有限元网格半自动剖分
基于AutoCAD的有限元网格半自动剖分1问题的提出有限元方法是一种解决复杂工程实际问题的有效手段，广泛应用在土木建筑、航空航天、铁道隧洞，水利工程等各个领域中。
然而，对于有成千上万个自由度的复杂结构，使前处理技术成为有限元技术应用的瓶颈。
近年来，许多科研人员致力于自动网格的生成，取得了卓有成效的进展。
基于Delaunay的三角化的自由网格生成方法是较为成熟的方法，但不足的是只能生成三角形单元，影响有限元的精度。
四边形技术有：一类以任意三角形网格为基础，通过Zienkiewicz1方法，形成三角形、四边形共存的网格，显然不易作为一种好网格，另一类则直接生成四边形单元，如Paving2方法，模板法3等，然而过多的限制条件影响了通用性。
尽管以上的方法能满足一些较为简单的结构设计，然而这些软件尚不成熟，生成的网格仍难以广泛应用，重要的是无法满足大型复杂结构的设计，尤其针对大型及特大型的地下厂房和隧洞中，地形、地貌、地质、地下水、混凝土支护、锚索、开挖顺序以及厂房中主要结构的优化布置等诸多因素，同时对于大型调压室中还需要考虑机组负荷变化引起的水位变化，已经完全制约了网格自动剖分的发挥。
为了工程的需要，设计人员不得不重新回到手工作图的初始状态。
本文采用AutoCAD进行网格半自动剖分，然后利用DXF文件完成高级语言与AutoCAD的接口，索取图形的基本数据，利用高级语言处理后，得到所需要的有限元数据。
与此同时，利用AutoLISP语言进行图形显示，初步完成前处理的主要数据的提取任务。
这样就满足了工程需要，保证了网格剖分的科学性和准确性，方便了网格的检查与修改，加快了有限元分析的周期，不失为一种实用、高效的前处理方法。
有效地解决了CAD图形与有限元网格数据转换之间的矛盾，将AutoCAD系统和有限元计算程序有机地结合。
2AutoCAD图形的数据化方法2.1 结构的半自动离散及DXF文件利用AutoCAD4 进行网格剖分仅需要完成主要结构的网格细分，对于占多数区域的其它部分完全可以通过AutoCAD强大的编辑功能实现结构的半自动离散，极大地加快了结构的离散过程，而且在结构的离散过程中远远超过了绝大多数自动剖分软件对边界条件的限制，尤其是极大的方便了工程界的需要，为有限元的主体计算打下了良好的基础。
(完整版)有限元网格剖分方法概述
有限元网格剖分方法概述在采用有限元法进行结构分析时，首先必须对结构进行离散，形成有限元网格，并给出与此网格相应的各种信息，如单元信息、节点坐标、材料信息、约束信息和荷载信息等等，是一项十分复杂、艰巨的工作。
如果采用人工方法离散对象和处理计算结果，势必费力、费时且极易出错，尤其当分析模型复杂时，采用人工方法甚至很难进行，这将严重影响高级有限元分析程序的推广和使用。
因此，开展自动离散对象及结果的计算机可视化显示的研究是一项重要而紧迫的任务。
有限元网格生成技术发展到现在, 已经出现了大量的不同实现方法，列举如下：1．映射法映射法是一种半自动网格生成方法，根据映射函数的不同，主要可分为超限映射和等参映射。
因前一种映射在几何逼近精度上比后一种高，故被广泛采用。
映射法的基本思想是：在简单区域内采用某种映射函数构造简单区域的边界点和内点，并按某种规则连接结点构成网格单元。
也就是根据形体边界的参数方程，利用映射函数，把参数空间内单元正方形或单元三角形(对于三维问题是单元立方体或单元四面体)的网格映射到欧氏空间，从而生成实际的网格。
这种方法的主要步骤是，首先人为地把分析域分成一个个简单可映射的子域，每个子域为三角形或四边形，然后根据网格密度的需要，定义每个子域边界上的节点数，再根据这些信息，利用映射函数划分网格。
这种网格控制机理有以下几个缺点：（1）它不是完全面向几何特征的，很难完成自动化，尤其是对于3D区域。
（2）它是通过低维点来生成高维单元。
例如，在2D问题中，先定义映射边界上的点数，然后形成平面单元。
这对于单元的定位，尤其是对于远离映射边界的单元的定位，是十分困难的，使得对局部的控制能力下降。
（3）各映射块之间的网格密度相互影响程度很大。
也就是说，改变某一映射块的网格密度，其它各映射块的网格都要做相应的调整。
其优点是：由于概念明确，方法简单，单元性能较好，对规则均一的区域，适用性很强，因此得到了较大的发展，并在一些商用软件如ANSYS等得到应用。
有限元网格划分方法
八、节点与单元编号
编号也影响数值计算的时间和所需存储量。
节点编号：→带宽 单元编号：→波前
15.2 网格划分方法
早期采用人工网格划分，速度慢、工作量大、出错率高，对复杂 空间结构划分困难。 对平面问题和较规则空间问题，为了对网格形式进行人为控制， 半自动网格划分也可取。 对复杂空间结构宜自动网格划分，显著提高划分速度，减轻工作 强度。
132单元←→84单元 精度相当
网络有疏密时，要注意疏密之间的过渡。一般原则是网格尺 寸突变最少，以免畸形或质量较差的网络。
常见过渡方式：
1.单元过渡。用三角形过渡四边形、用四面体和五面体过渡六面 体。
2.强制过渡。用约束条件保持大小网格间的位移连续。这时大小
网格节点不可能完全重合，网格间有明显界面。
1．自动划分一般过程
映射法： (1)空间曲面映射为参数平面 (2)平面网格划分 (3)参数平面映射回空间曲面
平面划分过程： (1)插值形成边界节点 (2)由边界点插值形成内部点
三维曲面要求： (1)一个封闭外环 (2)可若干封闭内环，但内环与内环或外环不相交 (3)曲面内无悬边和孤立点。
对实体模型，形成边界面节点后，再插值形成体内节点。
但网格数太大时，数值计算的累积误差反而会降低计算精度。
2.计算规模 网格数量增加，主要增加以下计算时间。 (1)单刚形成时间 (2)方程求解时间 (3)网格划分时间
选择网格量时还应考虑分析类型和特点，可遵循以下原则： (1)静力分析。对变形可较少网格；对应力或应变应较多。 (2)固有特性分析。对低阶模态可较少网格，对高阶应较多。其
3．网格大小和疏密控制
(1)总体尺寸 (2)局部尺寸 设置离散偏差 设置曲线网格数 设置点附近网格尺寸
《2024年有限元网格剖分与网格质量判定指标》范文
《有限元网格剖分与网格质量判定指标》篇一一、引言有限元分析（Finite Element Analysis, FEA）是工程领域中广泛使用的一种数值分析方法，它能够模拟复杂的物理现象和工程问题。
而有限元网格剖分作为有限元分析的基础，其质量和精度直接影响到分析结果的准确性。
因此，本文将重点探讨有限元网格剖分的过程以及网格质量判定指标，旨在为工程技术人员提供有益的参考。
二、有限元网格剖分1. 网格剖分流程有限元网格剖分流程包括以下步骤：问题定义、网格规划、几何模型构建、单元选择、剖分实现及质量控制。
首先，根据问题需求确定求解区域和边界条件；其次，根据问题特性和计算需求进行网格规划，如确定单元类型、尺寸等；然后，根据几何模型进行网格生成；接着，选择合适的单元类型进行剖分；最后，对生成的网格进行质量控制和优化。
2. 网格类型与单元选择有限元网格的类型主要包括结构化网格和非结构化网格。
结构化网格具有较好的规则性和连续性，适用于规则的求解区域；而非结构化网格则具有较强的适应性和灵活性，适用于复杂的几何模型。
在单元选择方面，常用的单元类型包括四边形单元、三角形单元、六面体单元等。
不同类型的单元具有不同的精度和计算效率，需要根据具体问题选择合适的单元类型。
三、网格质量判定指标网格质量是影响有限元分析结果的重要因素。
为了确保分析结果的准确性，需要采用一系列的网格质量判定指标来评估网格的质量。
以下是一些常用的网格质量判定指标：1. 单元形状质量指标单元形状质量指标用于评估单元的形状是否符合要求。
常见的单元形状质量指标包括面积比、角度比等。
这些指标可以反映单元的形状是否过于扭曲或狭长，从而影响计算的精度和稳定性。
2. 光滑性指标光滑性指标用于评估网格的光滑程度。
在剖分过程中，可能会产生一些尖锐的边缘或角落，这些都会影响分析结果的准确性。
光滑性指标可以通过计算单元间的连接性和相邻单元间的连续性来评估。
3. 雅可比矩阵条件数雅可比矩阵条件数用于评估网格的扭曲程度。
基于AutoCAD的有限元网格半自动剖分
基于AutoCAD的有限元网格半自动剖分
袁明道; 肖明
【期刊名称】《《工程设计CAD及自动化》》
【年(卷),期】1998(000)004
【总页数】3页(P26-28)
【作者】袁明道; 肖明
【作者单位】武汉水利电力大学
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.72
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复杂结构有限元网络组合剖分技术
网格 组合 剖分 的基 本思 路是 ： 将复 杂结构拆 分 为规 则部 分和 不规则部 分 ； 规则部 分可 以根据结 构 几何 特 点编制 自动剖 分程序 实现 网格剖 分 ， 宁可 程 以 自动 调节 网格 密度 ， 以达 到我 们 的计算 要 求 ； 对 于不规 则部 分 可 以借 助 现 代图 形 软 件 Ａ ｔ ．） ｕ Ｃ￣ 绘 ｏ， ｄ
为了阿格剖分的灵活性 ， 可用曲线拟合或插值
来 模拟上 述 已知信 息随高 程 的变 化 具 体过 程在此
略去 ．
各层拱 圈内外 圆心角与 山谷地形 和内外半径 径 、 圆心 角 及圆心坐标 ． Ｓ ． ｍ ｍ 删 伽 伽； ． ５ ； 有关． 边段 的 内外 圆的圆心 坐标 （ ， ）（ ， 】 ‰ 、 ｌｒ） 如 果节点 位于拱 圈 中段 ， 按 已拟合 的关 系式 可
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Ｘ ｏ＝ ｘ ｏ一 （ ］ ｒ ｙ ０＝ Ｙ ｏ一 （ ｌ ｒ
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计算 圆心 坐标 （ｏ ）Ｙ（ ） 、 （ ， ｌ ） （ ．ｏ： ）（ ）Ｙ（ ）和内 外 半 径 ｒ（ 、 （ ） 按 下式 计算 圆心 角 ： ｏ ） ： ，
制具 有 复杂 边界 的典 型断面 的网格 图 ， 后利用 图 然
形 接 口程序将 Ａ ｔ Ａ ｕ Ｃ Ｄ网 格 图形 转 换 成有 限元 阿 ｏ
格数据 ， 并根据地形特点推成三维有 限元网格 ； 将 各 部分 网格 拼装组合 本 文提 出了基 于 七述思 路 的
复 杂结构 组合 剖分技术 的基本算 法 ， 应用这 种算 并 法实现 了考虑 山体拱 坝 的有 限元 网格 剖分 ．
维普资讯
第３ ５卷第 ２期
２０ ０ ２年 ４月
AutoCAD二次开发技术在有限元结构分析前处理技术中的应用
AutoCAD二次开发技术在有限元结构分析前处理技术中的应
用
杨东;陈思作
【期刊名称】《工程建设与设计》
【年(卷),期】2003(000)007
【摘要】探讨了如何利用AutoCAD图形数据库和强大的二次开发工具
0bjectARX2000开发有限元前处理系统.
【总页数】3页(P61-63)
【作者】杨东;陈思作
【作者单位】武汉大学土木建筑工程学院,湖北,武汉,430072;武汉大学土木建筑工程学院,湖北,武汉,430072
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.72;TP311.52
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基于AutoCAD的有限元网格半自动剖分
1 问题的提出
有限元方法是一种解决复杂工程实际问题的有效手段，广泛应用在土木建筑、航空航天、铁道隧洞，水利工程等各个领域中。
然而，对于有成千上万个自由度的复杂结构，使前处理技术成为有限元技术应用的瓶颈。
近年来，许多科研人员致力于自动网格的生成，取得了卓有成效的进展。
基于Delaunay的三角化的自由网格生成方法是较为成熟的方法，但不足的是只能生成三角形单元，影响有限元的精度。
四边形技术有：一类以任意三角形网格为基础，通过Zienkiewicz1方法，形成三角形、四边形共存的网格，显然不易作为一种好网格，另一类则直接生成四边形单元，如Paving2方法，模板法3等，然而过多的限制条件影响了通用性。
尽管以上的方法能满足一些较为简单的结构设计，然而这些软件尚不成熟，生成的网格仍难以广泛应用，重要的是无法满足大型复杂结构的设计，尤其针对大型及特大型的地下厂房和隧洞中，地形、地貌、地质、地下水、混凝土支护、锚索、开挖顺序以及厂房中主要结构的优化布置等诸多因素，同时对于大型调压室中还需要考虑机组负荷变化引起的水位变化，已经完全制约了网格自动剖分的发挥。
为了工程的需要，设计人员不得不重新回到手工作图的初始状态。
本文采用AutoCAD进行网格半自动剖分，然后利用DXF文件完成高级语言与AutoCAD的接口，索取图形的基本数据，利用高级语言处理后，得到所需要的有限元数据。
与此同时，利用AutoLISP语言进行图形显示，初步完成前处理的主要数据的提取任务。
这样就满足了工程需要，保证了网格剖分的科学性和准确性，方便了网格的检查与修改，加快了有限元分析的周期，不失为一种实用、高效的前处理方法。
有效地解决了CAD图形与有限元网格数据转换之间的矛盾，将AutoCAD系统和有限元计算程序有机地结合。
2 AutoCAD图形的数据化方法
2.1 结构的半自动离散及DXF文件
利用AutoCAD4 进行网格剖分仅需要完成主要结构的网格细分，对于占多数区域的其它部分完全可以通过AutoCAD强大的编辑功能实现结构的半自动离散，极大地加快了结构的离散过程，而且在结构的离散过程中远远超过了绝大多数自动剖分软件对边界条件的限制，尤其是极大的方便了工程界的需要，为有限元的主体计算打下了良好的基础。
利用DXF图形"接口"文件，用户可以实现图形与高级语言程序之间的数据交换。
DXF图形文件中的实体段包含着绘制有限元网格时所形成的线段信息。
直线LINE用组代码10、20、30代表起始点(X1，Y1，Z1)，组值为该点的坐标；用组代码11、21、31来说明终点(X2，Y2，Z2)，组值为该点的坐标。
使用DXFOUT命令即可形成DXF图形文件。
2.2 图形数据的处理方法
2.2.1 数据分析
我们仅需要绘制六条线段，即AB,BC,CD,DA,EF和GH就能形成四个单元。
因此，在DXF文件中，所能够获取的信息就只有六条线段和八个点。
在有限元计算中，为了形成四个单元，我们需要有12条线段（AH，HB，BF，FC，CG，GD，DE，EA，EK，KF，GK，KH），9个节点（A，B，C，D，E，F，G，H，K）。
所以，AutoCAD中绘制的线段所获取的信息，无法自动形成有限元计算所需要的线段，不能构成有限元结构计算的拓扑信息。
2.2.2 打破网格
为了获取有限元所需要的独立线段，必须要把相连接的线段截断，成为独立的线段，即打破网格。
分析平面内两条线段的相对位置，排除线段的平行情况后，我们发现线段的虚交（两线段的沿长线有交点）情况不能影响有限元的单元构成，对于其它的线段相交进行研究和分析，总结出线段相交的三种联接方式。
为方便计，我们称由DXF文件所获取线段信息中的起点和终点均为有效点。
对于任意线段AB和线段CD，设交点为P 。
根据点P与点A，B，C，D的相对位置来划分为三种不同情况分别处理，最终将把由AutoCAD绘制的网格图"打破"为有限元所需要的结构离散图。
1.完全铰接…点P与相交线段中的两个有效点相重合；线段和节点数目没有增加，不再另行处理。
2.滚动铰接…点P仅与相交线段中的一个有效点相重合；线段AB被点P划分为线段AP和PB。
将线段的数目增加一条，节点的数目不变。
3.固定端…点P与相交线段中的有效点无一重合；线段AB和CD被点P划分为四条线段AP，PB，CP和PD。
将线段的数目增加二条，节点的数目增加一个。
2.3.3 相关线分析----单元的构成
当得到结构离散图时，为了对单元的构成进行搜索和判断，引进相关线的概念。
对于任意线段AB，我们称与线段AB任一端点相连的线段为该直线的相关线，并称由A端点引起的相关线为A相关线，由B端点引起的相关线为B相关线。
同时，我们称任一独立的线段为有效线段。
对于线段AB，设由端点A引起的A相关线总共为m条，对于任一线段mI，其两端点分别为A和AI；由端点B引起的B相关线总共为n条，对于任一线段nJ，其两端点分别为B和BJ。
对平面上由AI、BJ点所连成的线段进行搜索，如果线段AIBJ是平面上存在的某一有效线段，那么由四个端点A、B、BJ、AI所组成的四边形必定构成有限元所需的有效单元。
由此，平面上单元的识别就转化为对平面上的所有线段进行相关线搜索的过程。
2.3 图形的显示
利用AutoLISP5程序直接调用AutoCAD的命令，使得科学计算和数据处理达到了有机的结合。
因此，对于所形成的单元信息，直接运用LISP语言进行编程，完成了结构网格的显示，同时标注了单元号和节点号，以供进一步的分析，极大地方便了图形的修改与分析。
以下是图形显示的部分程序：
(defun C:YLINE() (setq t () st () sst () )
(setq fn (getstring "Filename of MESH to read:"))
(setq l (open fn "r"))
(setq ne (atoi (read-line l)))
……
(setq st (reverse st)) (setq t (cons st t))
(setq st () ) ) (setq t (reverse t)) (close l)
(setq a 0)
(while (< a ne) (setq st (nth a t))
(command "LINE"
(car st)(cadr st) (cadddr st) (caddr st)
"c") (setq a (+ 1 a))))
3 结束
本文在NDP-FORTRAN386平台上实现了上述功能，并且顺利地完成了AutoLISP加载，成功地实现了有限元结构的AutoCAD(R12 for Dos&Win同样实现)半自动网格剖分，达到了预期目的。
同时，基于大多数的三维问题均是直接由平面网格推求而成，所以本文在一定程度上也可用于三维网格的数据形成。
因此本程序也具有一定的通用性。