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一、双轴柔性铰链的合理分块
图1是由UG建模后导入的双轴柔性铰链实体模型。
不难看出，结构中铰链底座部分的Hex建模难度不大，而前面的双轴柔性部分具有圆表面相贯特征，是Hex建模的关键。综合考虑其结构特点，可将整体划分为三部分，如图2所示。
对于前部，显然应先在区域Ⅰ划分面单元，然后用Patran提供的“Sweep”功能沿X方向生成体单元；同样，中部应先在区域Ⅱ划分面单元，然后沿Y方向“Sweep”生成体单元。由于两部分“Sweep”的方向不同，关键问题就是前部沿X方向生成的体单元如何与中部沿Y方向生成的体单元“对正”。为解决此问题，进一步划分结构，只考虑前部下半部分和中部上半部分划分网格后体单元的“对正”问题，如图3所示。
图3 不同方向的“Sweep”
图3中，前部沿X轴生成体单元时要兼顾到后部的子块以保证“对正”，后部沿Y轴生成体单元时也要兼顾到前部的子块。因此要将图3中的实体再次分块以方便网格划分，如图4所示。
图4 再次分为两个部分
图4中，前后部中间块的底面为面积相等的正方形，这样，只要前部沿X轴与后部沿Y轴“Sweep”的面单元相同，就可实现中间块（相贯特征部分）的“对正”。
二、快速建立六面体有限元模型
1、Hex模型的建立
由于图4中块1沿X轴的两个面分别为柱面和平面，所以必须要使用“Sweep”功能下的“Loft”方法（如图5）生成体单元。先在块1的柱面上划分四边形“Paver”面单元（如图6），然后将该面上的结点投影（“Project”）于块1沿X轴的平面上，在该平面上生成与柱面一一对应的面单元（“Loft”方法必须保证对应两个面上的单元位置协调一致，因此必须进行“Project”）。此时就可将两个面上的面单元通过“Loft”方法生成体单元（如图7）。
图5 选择正确方法
图6 划分柱面
图7 沿X轴投影后的结果
2. 相贯特征部分的单元“对正”
图4中块1的Hex模型建立后，可继续通过“Sweep”功能下的拉伸（“Extrude”）方法生成中间块的Hex模型，面单元选择块1沿X轴向的平面的面单元即可。应注意的是，前部中间块沿X轴“Extrude”的单元层与后部中间块沿Y轴“Extrude”的单元层在长度和数量上均应保持一致，只有这样才能保证前后部分中间块体单元的最终“对正”。
图4中其余相应位置的单元模型可通过块1的移动（“Translate”）、旋转（“Rotate”）和镜像（“Mirror”）方法生成，这里不做介绍。生成关键位置的Hex模型如图8；图4中铰链子块的Hex模型如图9。
图9中Hex模型建立后，继续应用上述几种方法就可生成整个铰链的Hex模型。生成模型应经过消除重复结点（“Equivalence”）和验证（“Verify”）后，才可使用。最终模型如图10所示。
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发表于 2013-10-14 23:00:08
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