用MSC.Patran快速建立雙軸柔性鉸鏈六面體有限元模型作者：劉巨MSC.Patran是一個集成的并行框架式有限元前后處理及分析仿真系統(tǒng)。在Patran中，可對任意結(jié)構(gòu)的實體模型進(jìn)行Tet自動劃分，而Hex模型的建立卻有一定難度。雙軸柔性釵鏈?zhǔn)菍嶋H工程應(yīng)用中的一種典型結(jié)構(gòu)，且往往用于結(jié)構(gòu)的重要部位，因此需進(jìn)行Hex建模以提高分析精度。由于它具有圓表面相貫特征，進(jìn)行Hex建模有一定難度，本文將介紹如何對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行六面體快速建模。一、雙軸柔性釵鏈的合理分塊Patran具有幾何模型的直接訪問技術(shù)，與大多數(shù)CAD/CAE軟件都可以進(jìn)行幾何溝通。圖1是由UG建模后導(dǎo)入Patran的雙軸柔性釵鏈實體模型。圖1雙軸柔性釵鏈實體模型不難看出，結(jié)構(gòu)中釵鏈底座部分的Hex建模難度不大，而前面的雙軸柔性部分具有圓表面相貫特征，是Hex建模的關(guān)鍵。綜合考慮其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可將整體劃分為三部分，如圖2所示。圖2分塊后模型對于前部，顯然應(yīng)先在區(qū)域I劃分面單元，然后用Patran提供的“Sweep”功能沿X方向生成體單元；同樣，中部應(yīng)先在區(qū)域II劃分面單元，然后沿Y方向“Sweep”生成體單元。由于兩部分“Sweep”的方向不同，關(guān)鍵問題就是前部沿X方向生成的體單元如何與中部沿Y方向生成的體單元“對正”。為解決此問題，進(jìn)一步劃分結(jié)構(gòu)，只考慮前部下半部分和中部上半部分劃分網(wǎng)格后體單元的“對正”問題，如圖3所示。圖3不同方向的“Sweep”圖3中，前部沿X軸生成體單元時要兼顧到后部的子塊以保證“對正”，后部沿Y軸生成體單元時也要兼顧到前部的子塊。因此要將圖3中的實體再次分塊以方便網(wǎng)格劃分，如圖4所示。圖4再次分為兩個部分圖4中，前后部中間塊的底面為面積相等的正方形，這樣，只要前部沿X軸與后部沿Y軸“Sweep”的面單元相同，就可實現(xiàn)中間塊（相貫特征部分）的“對正”。二、快速建立六面體有限元模型1、Hex模型的建立由于圖4中塊1沿X軸的兩個面分別為柱面和平面，所以必須要使用“Sweep”功能下的“Loft”方法（如圖5）生成體單元。先在塊1的柱面上劃分四邊形“Paver”面單元（如圖6），然后將該面上的結(jié)點(diǎn)投影（“Project”）于塊1沿X軸的平面上，在該平面上生成與柱面一一對應(yīng)的面單元（“Loft”方法必須保證對應(yīng)兩個面上的單元位置協(xié)調(diào)一致，因此必須進(jìn)行“Project”）。此時就可將兩個面上的面單元通過“Loft”方法生成體單元（如圖7）。

GMhNode&ListouhMimEkrner4E)Li=gL11SptLSph.riittt.VeetrerFitld(□.id*GMhNode&ListouhMimEkrner4E)Li=gL11SptLSph.riittt.VeetrerFitld(□.id*-圖5選擇正確方法圖6劃分柱面圖7沿X軸投影后的結(jié)果2.相貫特征部分的單元“對正”圖4中塊1的Hex模型建立后，可繼續(xù)通過“Sweep”功能下的拉伸(“Extrude”)方法生成中間塊的Hex模型，面單元選擇塊1沿X軸向的平面的面單元即可。應(yīng)注意的是，前部中間塊沿X軸“Extrude”的單元層與后部中間塊沿Y軸“Extrude”的單元層在長度和數(shù)量上均應(yīng)保持一致，只有這樣才能保證前后部分中間塊體單元的最終“對正”。圖4中其余相應(yīng)位置的單元模型可通過塊1的移動(“Translate”)、旋轉(zhuǎn)(“Rotate”)和鏡像(“Mirror”)方法生成，這里不做介紹。生成關(guān)鍵位置的Hex模型如圖8；圖4中鉸鏈子塊的Hex模型如圖9。圖8關(guān)鍵位置的Hex圖8關(guān)鍵位置的Hex模型圖9鉸鏈Hex模型圖9中Hex模型建立后，繼續(xù)應(yīng)用上述幾種方法就可生成整個鉸鏈的Hex模型。生成模型應(yīng)經(jīng)過消除重復(fù)結(jié)點(diǎn)(“Equivale