几何建模方法的原理

问题描述

精选答案

几何建模就是形体的描述和表达，是建立在几何信息和拓扑信息基础的建模。其主要处理零件的几何信息和拓扑信息。

原理:

1、几何建模。首先表示分析对象的空间几何位置关系。几何建模不是简单的几何画图，而是要考虑到几何模型是用来生成有限元网格的，因此要根据将生成的有限元网格的需要进行几何建模。如果开始只是一味地根据图纸完全照搬地进行几何作图，这样生成的几何模型很可能在进行网格划分时遇到问题，这时候就需要返回来修改几何模型，造成时间上的浪费。

2、生成网格。有了几何模型，就可以用网格自动划分技术生成网格。有时候可以没有几何模型，直接生成有限元网格。有时候可以生成部分几何模型，在此基础上生成分析需要的全部网格。

3、定义材料。工程结构都是由特定材料制成的，相同的材料在不同的载荷环境下也会表现出不同的力学性能，例如金属在载荷不大时产生的变形是可以恢复的，当载荷大到一定程度时就会产生不可恢复的永久变形。我们建模时定义材料模型及其参数，要和实际结构的材料力学行为相一致。

4、定义单元特性。划分网格只是确定网格的几何拓扑关系，如一维、二维、三维单元，线性单元、高阶单元。定义单元特性，是要赋予单元以物理特性，使单元具有力学意义。单元特性包括单元的材料属性和几何属性。单元几何属性，例如梁单元的横截面形状，板单元的厚度。

5、定义载荷和边界条件。结构都是在一定环境下工作的，要受到约束和载荷。正确处理载荷是非常重要的。加载的方式和单元的类型有一定关系，例如三维体单元的节点只有三个平动自由度，节点上只能加力不能加力矩，如果有力矩存在就需要转换成适当的力偶（实际上力矩是个概念，客观世界里存在力偶而没有力矩）。而板单元梁单元的节点既有平动自由度也有转动自由度，就可以直接加力和力矩。

6、设定求解方法和求解参数，确定输出的计算结果。这时候建模基本完成，需要根据求解问题类型，从数值计算的角度选择恰当的计算方法，要兼顾到计算精度、计算速度和计算稳定性。

7、对计算结果进行处理和评价。建模完成后，根据问题类型不同把数据提交给不同的求解器MSC.Natran、MSC.Marc、MSC.Dytran等进行计算，计算结果由MSC.Patran读入进行后处理。如果发现计算结果有问题，就需要查找原因，重新计算。