[發明專利]一種劃分內燃機活塞六面體網格的方法

有效

• 申請號: 200910191058.8
• 申請日: 2009-09-30
• 公開（公告）號: CN101673416A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 司慶九;詹樟松;閔龍;徐勇
• 申請（專利權）人: 重慶長安汽車股份有限公司
• 主分類號: G06T17/40
• 分類號: G06T17/40
• 代理公司: 重慶華科專利事務所
• 代理人: 康海燕

技術領域

本發明屬于計算機圖像處理領域，具體涉及一種劃分內燃機活塞六面 體網格的方法。

背景技術

在現代內燃機設計過程中，為了提高設計的可靠性以節省時間及減小 實驗失敗率，常使用CAD(計算機輔助設計)及CAE(計算機輔助工程)技 術。CAD軟件有CATIA，PRO/E，UG等，CAE軟件有NASTRAN，ABAQUS等。通 過運用CAD軟件建立數字三維幾何模型，然后通過CAE的前處理軟件對三維 幾何模型進行離散化，建立有限元模型。

在運用過程中，由于活塞結構復雜，若采用四面體單元，將存在四面 體單元節點多，矩陣大，計算大且計算精度較差的缺陷，采用二階四面體單 元，則計算量更大，計算成本高。采用六面體單元便成了非常理想的解決方 案。

專利申請號為CN200510121431、名稱為“一種生成三維有限元網格的 方法”的專利文獻公開了生成三維有限元網格的一種方法，具體包括以下步 驟：在對象實體三維模型的表面進行二維面網格劃分，通過由投影輪廓線建 立起來的實體基本網格來產生包圍三維模型的實體基本網格，將二維面網格 插入到實體基本網格之后，去除對象實體面網格之外的實體網格，得到最終 需要的實體三維網格。采用此方法來劃分活塞六面體單元，由于活塞環槽厚 度尺寸很小，通常只有1～2mm，而專利申請號為CN200510121431的方法 中的可識別最小尺寸也在2mm以上，因此，若采用專利申請號為 CN200510121431的方法，對于小型汽油機活塞而言，其識別精度不足從而 影響網格質量。進而影響整個活塞六面體單元的劃分。

發明內容

為解決現有技術中存在的上述問題，本發明采用一種有效的方法處理活 塞環岸，以便快速、高效、高質量地劃分活塞六面體單元。

本發明采用的技術方案是：

一種劃分內燃機活塞六面體網格的方法，包括以下步驟：

1.1建立活塞的三維幾何模型；

1.2去除活塞環岸；

1.3對經過1.2步驟處理的活塞初始拓撲，得到初始有限元模型，并使 初始六面體網格體積大于三維模型；

1.4對經過1.2步驟處理的活塞劃分二維封閉面網格；

1.5對經過1.3步驟所得到的初始有限元模型及二維封閉面網格進行拓 撲計算，得到有限元模型；

1.6人工添加活塞環岸網格。

采用上述方法去構建劃分活塞六面體網格，對環岸先行去除，最后在 構建環岸，方便地處理了活塞中不規則部位，提高了整個活塞六面體單元的 劃分的工作效率。

附圖說明.

圖1本發明采用的方法中第一步得到的活塞的三維模型圖；

圖2本發明采用的方法中第二步得到的活塞的三維模型圖；

圖3本發明采用的方法中第三步得到的活塞拓樸后的效果圖；

圖4本發明采用的方法中活塞拓樸過程示意圖；

圖5本發明采用的方法中第四步得到的活塞二維封閉面網格圖；

圖6本發明采用的方法中第五步得到的拓撲后的活塞有限元模型；

圖7本發明采用的方法中第六步得到的完整的六面體網格活塞。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明公開的劃分內燃機活塞六面體網格的方法進行 具體的說明。

第一步，如圖1所示，首先建立活塞的三維幾何模型。該模型的建立可 以采用常用的商業三維軟件，例如Pro/E、CATIA、UG。

第二步，如圖2所示，去除活塞環岸。該步驟可以通過第一步中所提及 的三維軟件來實現。由于型號不同，活塞環岸數也不同。無論何種型號，均 去除第一環岸和最后一個環槽之間的所有環岸。本實施例中去除的是第二環 岸和第三環岸。

第三步，如圖3所示，對去除環岸的活塞初始拓撲，所述初始拓撲就是 采用最大包容原則使拓撲后的六面體網格容積大于被拓撲對象，并使初始六 面體網格體積大于第二步中去除活塞環岸后的活塞三維幾何模型。該步驟可 以通過有限元前處理軟件，如FAME，MENTAT來實現。在本實施例中本步驟優 選但并不局限于如下操作：

3.1如圖4所示，判斷銷座以外可以沿方向①從活塞頭部拉伸至活塞 裙端的部分1，包含內外銷座的部分3、銷座以上的部分2和銷座以下的部 分4；