诺斯罗普-格鲁曼案例：MSC Apex加速任务系统设计

与四面体网格相比，许多结构分析工程师更喜欢六面体网格（Hex mesh），因为它相比于四面体网格需要的单元更少，占用的仿真时间也更少，但可以得到更加精准的结果。但是，由于六面体网格的创建需要额外的成本（通常以工程师工时衡量），因此并未得到广泛使用。

对于位于加利福尼亚州圣地亚哥的诺斯罗普·格鲁曼任务系统公司的工程师来说，这是千真万确的，因为他们的旧版工具（Patran）具有多种限制因素，使用六面体单元很不现实。

创建过六面体FEA模型的人都知道，无论使用什么工具创建六面体网格，清理几何特征为六面体网格划分做准备是创建网格就绪几何的首要障碍。在创建四面体网格或六面体网格之前，必须首先要对几何进行理想化处理。

考题中可用于网格划分准备就绪的几何

在Apex中创建新的六面体网格

在Patran中创建的旧的网格

在旧版工作流程（Patran）中，诺斯罗普·格鲁曼公司的用户缺乏一种快速、便捷地识别和清理几何特征的方法，这要求他们使用另外的软件CATIA v5来进行几何特征清理工作。然后，就导致了几何软件和网格划分工具之间来回切换的工作流程，使整个过程效率低下且耗时（更不用说令人沮丧了）。

创建六面体网格时，下一个遭遇的限制因素是一步一步网格划分过程本身的复杂度。六面体网格划分过程包括将复杂的几何分割为“可友好划分六面体网格”的更简单的3D几何分块。无论使用哪种工具，六面体网格划分过程通常都非常耗时，因为它需要一个一个的进行六面体网格划分过程处理。这种不现实的做法阻碍了用户在仿真中大范围的创建六面体网格，因此，通常用户会使用不太喜欢的四面体网格。

承担此任务的诺斯罗普·格鲁曼公司的工程师对MSC Apex和其原有工作流程和工具进行了比较和考题测试，发现使用新工作流程有很多好处。他们发现的第一个好处是MSC Apex中提供了“几何清理和删除特征”工具集，允许用户进行通用和细节的特征清理，以准备创建可用于求解的网格。

用户最喜欢的两个优势是将Parasolid几何内核集成到MSC Apex平台中（专门为适应结构分析工程师的需要而开发），另一个是自动特征清理方法，使特征清理变得既快捷又容易，并允许用户使用更少的工具来完成这一任务，从而节省了整个分析工作流程的时间。

MSC Apex考题中的几何  

MSC Apex的自动特征删除工具

他们发现的第二个好处是MSC Apex中的一套创成式更新和网格划分工具集，可以更快地生成完全连接的，可用于求解的六面体网格。六面体网格诊断工具特别有用，因为它可以立即向他们反馈有关几何形状的任何问题以及如何纠正这种情况，以实现六面体网格划分，这在其他任何FEA前处理器中都找不到。此外，“特征网格设置工具”允许用户自动创建垫圈网格，而MSC Apex的网格划分算法允许用户在整个模型上拖动一个框（而不是一次单击一个单元格），进而可以创建完全相连的六面体网格。最后，当网格已经创建后对几何进行修改时（例如，返回因遗漏圆角或小孔的特征删除操作），网格将自动更新匹配新的几何特征。

完成考题测试后，我们在查看结果时发现，使用MSC Apex建立Nastran模型的工作流程从16小时减少到7小时。– JamieKofoid,诺斯普罗-格鲁曼任务系统公司

机电技术研究员

在考题测试中，诺斯罗普·格鲁曼公司的工程师团队认为最后一个优点是MSC Apex的分析准备功能。一旦生成了六面体网格，就可以立即验证其连续性和求解器有效性。由于已准备就绪的MSC Nastran求解器输入文件是每个建立的有限元模型的“终点线”，因此分析准备工具可帮助用户在提交至MSC Nastran运行之前快速检测和修正求解器输入文件中的潜在问题，从而使仿真 “首次运算即成功”。

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