Femap重合节点合并后如何检查网格质量？

Femap中重合节点合并后检查网格质量的操作流程与关键指标

1. 合并重合节点后的首要检查：自由边与T形连接

合并重合节点（或称为“节点等效”）后，需首先确认模型中无自由边（未与相邻单元共享节点的边）或T形连接（单元边仅与一个相邻单元连接），这些缺陷会导致计算结果异常（如应力集中、变形不连续）。

操作步骤：

在Femap中点击顶部菜单栏【Tools】→【Check】→【Free Edge】（自由边检查），软件会自动高亮显示所有自由边；

若存在自由边，需通过【Equivalence】工具（【Tools】→【Equivalence】→【Node】）再次合并遗漏的重合节点，或通过【Edit Element】→【Delete】删除无效单元；

对于T形连接，可通过【Faces】面板（【Tools】→【Check】→【Faces】）检查自由面（未封闭的单元面），确保壳单元或实体单元的连续性。

2. 畸变与形状偏差检查：关键质量指标验证


合并节点后，需重点检查单元的畸变程度（如壳单元的正方形偏差、四面体单元的体积坍塌），常用指标包括：

长宽比（Aspect Ratio）：单元最长边与最短边的比值，壳单元理想值为1（正方形），建议≤5:1；四面体单元理想值为1（正四面体），建议≤3:1。

雅可比值（Jacobian）：反映单元实际形状与理想形状的偏差，值越大（≥0.7）表示质量越好，≤0.5可能导致计算不收敛。

扭曲角（Skew）：单元角点与理想形状的偏离角度，壳单元建议≤45°，四面体单元建议≤30°。

翘曲角（Warp）：四边形单元平面内的扭曲程度，建议≤10°（复杂模型可放宽至15°）。

操作步骤：

点击【Tools】→【Check】→【Quality Index】（质量指标），选择需检查的单元类型（壳/实体），勾选上述指标；

软件会将未通过检查的单元高亮显示（如红色表示严重超标），可通过【Retrieve】功能读取具体单元信息；

对于超标单元，可使用【Edit Element】→【Move Node】调整节点位置，或通过【AutoMesh】重新划分局部网格。

3. 单元连续性与法向一致性检查

连续性检查：确保合并节点后，相邻单元的边/面完全连接（无间隙或重叠）。可通过【Check Free Edge】再次确认，若仍有自由边，需检查几何模型是否存在微小缝隙或重叠面。

法向一致性检查：壳单元或实体单元的法向方向需一致（尤其在进行接触分析或壳单元计算时），避免因法向相反导致应力计算错误。

操作步骤：

点击【Tools】→【Normals】→【Display】，显示单元法线（壳单元法线为红色箭头，实体单元法线为蓝色箭头）；

检查相邻单元法线方向是否一致，若不一致，可通过【Normals】→【Reverse】反转法线，或通过【Equivalence】合并法向。

4. 网格收敛性验证（可选但重要）

若合并节点后模型仍存在高畸变单元或应力集中区域，建议进行网格收敛性研究：逐步细化网格（如将单元尺寸缩小50%），重新计算并对比结果（如应力、位移）。若结果变化≤5%，说明网格质量满足要求；若变化较大，需继续细化直至收敛。

通过以上步骤，可全面检查Femap中重合节点合并后的网格质量，确保模型符合有限元分析的计算要求。