3.2.8　Meshing网格质量选项

Meshing网格设置可以在“网格”下进行操作，单击模型树中的“网格”，在出现的“网格”的详细信息设置面板中的“质量”中进行质量评估的相关设置，图3-33所示为“质量”的设置。

图3-33　“质量”的设置

“网格度量标准”：用户可以从中选择相应的网格质量检查工具来检查划分网格质量的好坏。

①“单元质量”。选择“单元质量”选项后，会出现图3-34所示的“单元质量”窗口，在窗口内显示了网格质量划分图表。

图3-34　单元质量图表

● 图中横坐标由0到1，网格质量由坏到好，衡量准则为网格的边长比。

● 图中纵坐标显示的是单元数量，单元数量与矩形条成正比。

● 单元质量图表中的值越接近1，说明网格质量越好。

单击单元质量图表中的“控制”按钮，弹出图3-35所示的单元质量控制面板，可以进行单元数量及最大、最小单元的设置。

图3-35　单元质量控制面板

② “纵横比”。选择此选项后，会出现图3-36所示的纵横比图表。

图3-36　纵横比图表

网格质量的好坏有以下判断法则。

● 三角形网格的判断法则。

对照图3-37所示，从三角形的一个顶点引出对边的中线，另外两边中点相连，构成线段KR、ST。分别做两个矩形如下：以中线ST为平行线，分别过点R、K构造矩形两条对边，另外两条对边分别过点S、T；以中线RK为平行线，分别过点S、T构造矩形两条对边，另外两条对边分别过点R、K。对另外两个顶点也如上面步骤做矩形，共得到6个矩形。找出各矩形长边与短边之比并开立方，数值最大者即为该三角形的“纵横比”值。

如果“纵横比”值为1，则三角形IJK为等边三角形，此时说明划分的网格质量最好。

图3-37　三角形网格的判断法则

● 四边形网格的判断法则。

对照图3-38所示，如果单元不在一个平面上，各个节点将被投影到节点坐标平均值所在的平面上；画出两条矩形对边中点的连线，相交于点O；以交点O为中心，分别过4个中点构造两个矩形；找出两个矩形长边和短边之比的最大值，即为四边形的“纵横比”值。

如果“纵横比”值为1，则四边形IJKL为正方形，此时说明划分的网格质量最好。

图3-38　四边形网格的判断法则

③“雅可比比率”：“雅可比比率”适应性较广，一般用于处理带有中节点的单元，选择此选项后，会出现图3-39所示的雅可比比率图表。

图3-39　雅可比比率图表

“雅可比比率”计算法则如下。

计算单元内各样本点雅可比矩阵的行列式值Rj；雅可比值是样本点中行列式最大值与最小值的比值。若两者正负号不同，雅可比值将为−100，此时该单元不可接受。

● 三角形单元的雅可比比率。

如果三角形的每个中间节点都在三角形边的中点上，那么这个三角形的雅可比比率为1，图3-40所示为雅可比比率分别为1、30、1000时的三角形网格。

图3-40　雅可比比率为1、30、1000时的三角形网格

● 四边形单元的雅可比比率。

任何一个矩形单元或平行四边形单元，无论是否含有中间节点，其雅可比比率都为1，如果垂直一条边的方向向内或者向外移动这一条边上的中间节点，可以增加雅可比比率，图3-41所示为雅可比比率分别为1、30、100时的四边形网格。

图3-41　雅可比比率为1、30、100时的四边形网格

● 六面体单元的雅可比比率。

满足以下两个条件的四边形单元和块单元的雅可比比率为1：所有对边都相互平行；任何边上的中间节点都位于两个角点的中间位置。

图3-42所示为雅可比比率分别为1、30、1000时的四边形网格，此四边形网格可以生成雅可比比率为1的六面体网格。

图3-42　雅可比比率为1、30、1000时的四边形网格（可生成六面体网格）

④“扭曲系数”：用于计算或者评估四边形壳单元、含有四边形面的块单元、楔形单元及金字塔单元等，高扭曲系数表明单元控制方程不能很好地控制单元，需要重新划分。

图3-43所示的是二维四边形壳单元的扭曲系数逐渐增加的二维网格变化图形，从图中可以看出，扭曲系数由0.0增大到5.0的过程中，网格扭曲程度逐渐增加。

图3-43　扭曲系数二维图形变化

对于三维块单元的扭曲系数来说，分别比较6个面的扭曲系数，从中选择最大值作为扭曲系数，如图3-44所示。

图3-44　扭曲系数三维块单元变化

⑤“偏度”：网格质量检查的主要方法之一，包含两种算法，即Equilateral-Volume-Based Skewness和Normalized Equiangular Skewness。其值位于0和1之间，0最好，1最差。选择此选项后，会出现图3-45所示的偏度图表。

图3-45　偏度图表

⑥ “正交质量”：网格质量检查的主要方法之一，其值位于0和1之间，0最差，1最好。选择此选项后，会出现正交质量图表。