有限元网格自动生成及修改方法.doc

文档介绍：有限元网格自动生成及修改方法

有限元网格自动生成及修改方法
关键字：柴油机 有限元 网格
　　在计算机交互辅助设计中常常要进行多方案的结构有限元对比分析计算，三维
有限元网格自动生成及修改方法

有限元网格自动生成及修改方法
关键字：柴油机 有限元 网格
　　在计算机交互辅助设计中常常要进行多方案的结构有限元对比分析计算，，如活塞、机体、缸盖等结构的前处理功能有一定局限［1］，本研究以几种典型的柴油机的零部件为例讨论三维有限元网格生成算法，通过采用这些方法可进行三维有限元网格辅助生成修改工作.
    1　轴对称结构模型的有限元网格自动生成
　　轴对称结构也是工程设计中常用的零件结构， 1 为轴对称结构体有限元三维网格沿着z轴旋转，即可形成轴对称结构体的三维有限元网格。这一三维有限元网格自动生成算法简单、实用， 2 为6108 型柴油机活塞的三维网格模型 （四分之一模型）.低散热气缸盖的气道口及气门座镶圈等部分也可用这一算法自动生成.
图 1　轴对称结构体 （缸套）
　　求得［2，3］.为加速计算过程， 3 可以看出，除第一层外，每个单元只需计算一个节点，，，构成两个三角形的平面分别加以计算，，但计算比较复杂，每个节点需要先求出新平面方程再解一个方程组，费时较长.
图 3　新表面节点的求取
    　计算机辅助网格生成快速算法
　　图 4 为四边形网格，要向箭头方向增加距离为L的一个新表面，一个比较直观的方法是分别将节点1，2，3 和 4向内侧伸长L，算法如图 ，以微分法［3］求节点a：n=a/|a|.对以上各节点分别加以计算后，将1,2,3,4和 1,2,3,4 等各节点坐标按一定的数据结构写入数据文件，，，计算一个方案只需要10～15　s（使用586/133微机，包括数据的输入、输出）.节点处的法向量算法如图 6 所示,有
n=(n1+n2+n3+n4)/4,
    或写成分量形式：
in=(i1+i2+i3+i4)/4;
jn=(j1+j2+j3+j4)/4;
kn=(k1+k2+k3+k4)/4.
　　在进行有限元分析时，经常采用8节点以上的实体元，以提高计算精度，，采用上述算法，首先计算生成单元的各顶点，然后除与原单元共用棱仍采用原单元的中间节点外,其余各棱计算出后形成一个20节点的新单元.　
图 4　四边形网格的新表面
图 5　节点 a的求取
图 6　节