机械手结构化网格划分全攻略

机械手结构化网格划分及质量评估：理论与实践


摘要：

本文详细介绍了一种针对特定机械手模型的结构化网格划分技术及其质量评估流程。通过遵循机械产品结构有限元分析中的通用规则及国标GB/T 335822017，本文旨在为读者提供一套清晰、详尽的网格生成和质量检查方案，以确保有限元分析准确性和效率。

1.0 总体划分思路


1.1 模型检查与处理：




在进行结构化网格划分前，首先对模型进行全面的检查与处理。至此，重点在于：


去除圆角与倒角：简化模型，减少网格生成时的复杂度。

实现模型切分：基于模型的对称性，利用切分工具将模型沿对称面分解成多个简单几何模型，以利于后续网格化操作。

1.2 新模型准备：

通过上述处理，模型被简化并切分，在满足有限元分析需要的同时，也优化了网格生成的有效性。

2.0 网格划分


2.1 二维网格划分：

选取拆分后的模型面域，利用自动网格生成工具（如2Dautomesh）进行二维网格划分。对于规则区域，设定适当的节点数生成四边形或五边形网格；对于形状复杂的区域，可将其切分成规则形状以适应网格生成需求。产出如图所示的高质量2D网格模型。

2.2 三维网格构建：

基于二维网格，通过快速构建函数（如Solidmap）或拖拉（Drag）命令将二维网格扩展至三维空间。确保相邻区域网格节点的一一对应，最终形成由网格单元构成的三维实体模型。

3.0 网格质量检查


3.1 自由边与T形边检验：

利用图形工具抽取和识别实体网格的表面网格，并隐藏实体网格，通过edge命令进行检查，确保网格中无自由边和T形边存在。

3.2 网格质量评估：

分步骤对网格进行质量检查，依据GB/T 335822017国家标准中的规定，包括但不限于：

最大倾斜度：确保所有网格的倾斜度不超过设定阈值（如60°），如本例中，最大倾斜度为0°为最佳结果，低过预设限值。

长宽比：检查网络形状特性，通过计算网格的长宽比并确认其符合预设标准（如5）。在本案例中，所有网格的长宽比均为1，表明一致性与有效性。

网格最小角度：确保所有网格最小内角均不低于设定限制（如40°）。分析结果显示，本模型最小角度为42.66°，远超设定值，确保了网格的稳定性和精度。

网格最大角度与翘曲率：进一步，对网格的最大角度和翘曲率进行检查。本案例中，网格最大角度低于135°的设定限制，最大翘曲率也显著低于18的设定标准，显示了良好的几何性能。

通过上述质量检查流程，确保了机械手的结构化网格具有高效的计算性能和精确的分析结果，为后续的有限元仿真提供了可靠的基础。

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