文章來(lái)源于：Simcenter機(jī)械仿真

在CAE結(jié)構(gòu)仿真前處理中，2D網(wǎng)格劃分是薄壁件、鈑金件等建模的核心環(huán)節(jié)，直接決定仿真精度與分析效率。傳統(tǒng)建模方式往往先通過(guò)midsurface的方法抽取中面幾何，然后進(jìn)行幾何清理，最終生成網(wǎng)格。對(duì)于簡(jiǎn)單的鈑金件來(lái)說(shuō)，這種方法是能夠勝任的。但是對(duì)于鑄造件、注塑件以及擠壓件之類(lèi)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，這種方法有明顯的局限。

傳統(tǒng)方法的局限性

中面抽取難度大傳統(tǒng)midsurface方法依賴(lài)抽面算法，對(duì)幾何規(guī)整、壁厚均勻的簡(jiǎn)單模型尚能適用，但面對(duì)壁厚突變、曲面連續(xù)性差、結(jié)構(gòu)異形的實(shí)體模型，算法適配能力大幅下降。不僅無(wú)法精準(zhǔn)定位實(shí)體中間層位置，還極易出現(xiàn)中面斷裂、錯(cuò)位、褶皺、局部無(wú)法生成的問(wèn)題。尤其是厚壁過(guò)渡、局部凸臺(tái)、異形曲面的零件，抽面成功率較低，往往多次嘗試都無(wú)法生成完整連貫的中面。中面修復(fù)成本高即便勉強(qiáng)生成中面，也幾乎無(wú)法直接用于網(wǎng)格劃分。缺陷修復(fù)環(huán)節(jié)耗時(shí)占比極高。抽取后的中面普遍存在縫隙、重疊、壞面、拓?fù)洳贿B貫等問(wèn)題，必須依靠工程師進(jìn)行幾何清理，逐一對(duì)缺陷區(qū)域修正。不僅大幅拉長(zhǎng)建模周期，還對(duì)工程師的軟件操作經(jīng)驗(yàn)要求極高，新手很難快速完成修復(fù)。可能丟失幾何特征該方法在抽面過(guò)程中，算法可能過(guò)濾或過(guò)度簡(jiǎn)化某些幾何特征，從而保證中面能夠被抽取。丟失特征后的中面，和原始實(shí)體幾何可能偏差較大。基于這類(lèi)中面劃分的網(wǎng)格，無(wú)法還原零件真實(shí)結(jié)構(gòu)，后續(xù)仿真時(shí)，會(huì)出現(xiàn)明顯偏差，降低工程參考價(jià)值。

全新Midmesh方法介紹

針對(duì)midsurface的局限性，Hypermesh開(kāi)發(fā)了Midmesh這一方法，對(duì)2D網(wǎng)格劃分功能進(jìn)行了完善和補(bǔ)充。Midmesh的核心優(yōu)勢(shì)在于無(wú)需提前抽中面，直接從三維實(shí)體幾何生成中面網(wǎng)格。它能自動(dòng)提取模型中間截面，快速生成高質(zhì)量2D殼單元網(wǎng)格，最大可能保留幾何特征。該功能適配性極強(qiáng)，可智能處理厚度不均、帶圓角/加強(qiáng)筋的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，輕松應(yīng)對(duì)鑄造件、注塑件、擠壓件等各類(lèi)零件，尤其適合傳統(tǒng)手動(dòng)建模難度大的復(fù)雜工業(yè)零件場(chǎng)景，且支持多線程運(yùn)算，大幅提升建模速度。同時(shí)，Midmesh配套齊全的編輯、修復(fù)工具，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格對(duì)齊、拓?fù)鋬?yōu)化、缺陷修復(fù)等精細(xì)化操作，兼顧建模效率與網(wǎng)格質(zhì)量。新版本中，Midmesh生成的網(wǎng)格采用FEGeometry格式，進(jìn)一步提高了網(wǎng)格修復(fù)能力。憑借自動(dòng)化、智能化的設(shè)計(jì)，Midmesh成為解決中面建模痛點(diǎn)的高效利器，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、航空航天、機(jī)械制造等行業(yè)的仿真工作中。

Midmesh功能模塊

Midmesh包括如下圖所示幾個(gè)功能。Automatic用來(lái)生成網(wǎng)格，其它功能用來(lái)修復(fù)網(wǎng)格。

Automatic進(jìn)行Midmesh的第一步，需要通過(guò)Edit criteria指定網(wǎng)格質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。這里可以調(diào)用軟件自帶的標(biāo)準(zhǔn)文件，也可以由工程師自定義各種參數(shù)，包括目標(biāo)網(wǎng)格尺寸，網(wǎng)格質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等。提取算法分為鑄造法（Casting）與擠壓法（Extrusion）兩類(lèi)：鑄造法針對(duì)壁厚不均、自由曲面復(fù)雜、局部特征繁多的幾何優(yōu)化算法邏輯；擠壓法適配截面恒定、線性延展的型材類(lèi)幾何，保障不同特征幾何的網(wǎng)格生成質(zhì)量與規(guī)整度。

Automatic提供了多個(gè)高級(jí)選項(xiàng)，用以控制圓角、相鄰邊、連接的平順性以及T型邊合并等特征。大多數(shù)情況下，保持默認(rèn)設(shè)置即可。

Repair/FillMidmesh中Repair/Fill是針對(duì)中面網(wǎng)格后置優(yōu)化的專(zhuān)用修復(fù)工具，屬于Midmesh功能模塊的配套拓?fù)湫迯?fù)組件。核心用于解決自動(dòng)生成中面網(wǎng)格后遺留的拓?fù)淙毕荩瑫r(shí)支持缺失面網(wǎng)格補(bǔ)全。全程基于網(wǎng)格拓?fù)溥壿媹?zhí)行操作，兼顧修復(fù)精度與幾何相切性，是保障中面網(wǎng)格質(zhì)量的核心技術(shù)工具。Repair/Fill修復(fù)工具使用頻率非常高。它內(nèi)置自動(dòng)檢索功能，可一鍵查找模型中有拓?fù)淙毕莸膮^(qū)域，并且支持缺陷單元可視化著色標(biāo)記，方便工程師逐一復(fù)核、修復(fù)缺陷區(qū)域。具體功能分為修復(fù)與填充兩大獨(dú)立模式：修復(fù)模式支持直接修復(fù)面。執(zhí)行面修復(fù)后，對(duì)應(yīng)相交單元簇集自動(dòng)清空。填充模式需先選定閉環(huán)邊緣鎖定填充區(qū)域，再一鍵執(zhí)行缺失面網(wǎng)格填充。兩類(lèi)模式操作邏輯獨(dú)立，互不干擾，適配不同缺陷處理場(chǎng)景。
Create MidedgeCreate Midedge專(zhuān)為創(chuàng)建模型中的邊而設(shè)計(jì)，依托節(jié)點(diǎn)與引導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)生成，彌補(bǔ)自動(dòng)化中面網(wǎng)格生成后局部拓?fù)溥吶笔А⒙窂讲灰?guī)整的問(wèn)題，適配中面網(wǎng)格局部精細(xì)化修正與拓?fù)渫晟啤ＶС挚蛇x引導(dǎo)線輔助機(jī)制，可通過(guò)Guide A、Guide B選擇器單獨(dú)或搭配節(jié)點(diǎn)選定引導(dǎo)線，自定義新中邊的生成路徑，約束生成軌跡；引導(dǎo)線支持無(wú)引導(dǎo)、單條邊、兩條邊鏈三種配置模式，可根據(jù)建模需求靈活切換，兼顧自由生成與路徑約束兩種場(chǎng)景。
Edit TopologyEdit Topology是中面網(wǎng)格拓?fù)渚?xì)化編輯工具，核心服務(wù)于自動(dòng)生成中面網(wǎng)格后的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化與缺陷修正。針對(duì)自動(dòng)化建模遺留的拓?fù)淙哂唷⒙窂轿蓙y、對(duì)齊偏差等問(wèn)題，提供精準(zhǔn)的局部調(diào)整能力，不破壞整體網(wǎng)格結(jié)構(gòu)與原始幾何關(guān)聯(lián)，是保障中面網(wǎng)格拓?fù)浜弦?guī)性、提升網(wǎng)格質(zhì)量的核心配套工具。該工具下，可以選擇node/line/source三種操作對(duì)象：

• 選擇node時(shí)，可以從一個(gè)點(diǎn)出發(fā)，向一條line進(jìn)行映射，且映射方向可選。
• 選擇line時(shí)，可以對(duì)Midmesh上的line進(jìn)行suppress；也可以將原始CAD上的line向Midmesh上進(jìn)行映射。
• 選擇source，可以將Midmesh進(jìn)行切分。

AlignAlign Midmesh是Midmesh模塊的核心網(wǎng)格校準(zhǔn)優(yōu)化工具，通過(guò)將選定的中面網(wǎng)格曲面、邊與指定參考幾何對(duì)齊，調(diào)整中面網(wǎng)格的位置、形狀及屬性，以此提升網(wǎng)格的一致性、準(zhǔn)確性與設(shè)計(jì)貼合度，最終生成更規(guī)整、精準(zhǔn)的中面網(wǎng)格，是中面網(wǎng)格質(zhì)量?jī)?yōu)化的關(guān)鍵配套工具。

在2026版本中，align工具得到進(jìn)一步細(xì)化加強(qiáng)。該功能分為了Middle/EdgeAlign/Plane/Cylinder/Offset/Fuse/Copy7個(gè)子模塊，分別適配不同的場(chǎng)景，覆蓋曲面、邊、規(guī)則幾何貼合及屬性復(fù)用等各類(lèi)校準(zhǔn)場(chǎng)景：

• 支持中間對(duì)齊，將中面網(wǎng)格曲面貼合至兩組參考曲面之間
• 支持邊對(duì)齊，將網(wǎng)格邊對(duì)齊至幾何線下或延伸至目標(biāo)幾何曲面
• 支持平面/圓柱對(duì)齊，將網(wǎng)格曲面精準(zhǔn)貼合至指定平面/圓柱面
• 支持偏移對(duì)齊，按自定義偏移值從參考幾何曲面對(duì)齊網(wǎng)格
• 支持融合對(duì)齊，將兩組中面網(wǎng)格邊融合為一體
• 支持復(fù)制對(duì)齊，將其他中面網(wǎng)格的屬性復(fù)用至目標(biāo)網(wǎng)格，滿(mǎn)足不同幾何特征的網(wǎng)格校準(zhǔn)需求

InspectInspect Midmesh工具可檢測(cè)并修復(fù)偏離幾何中面的網(wǎng)格問(wèn)題。它能識(shí)別節(jié)點(diǎn)偏離中面、節(jié)點(diǎn)偏離實(shí)體邊、節(jié)點(diǎn)超出實(shí)體、邊偏離實(shí)體邊、單元中心偏離中面五類(lèi)問(wèn)題，其中節(jié)點(diǎn)超出實(shí)體為不可自動(dòng)修復(fù)問(wèn)題；操作時(shí)可自定義網(wǎng)格偏離中面的允許閾值，通過(guò)Find功能定位超閾值的偏差節(jié)點(diǎn)、邊、單元并生成對(duì)應(yīng)集，支持批量或逐個(gè)修復(fù)，修復(fù)方式為節(jié)點(diǎn)移動(dòng)或單元分割，還可靈活調(diào)整偏差對(duì)象的顯示層數(shù)、控制檢查類(lèi)型展示狀態(tài)。

實(shí)際使用建議

在實(shí)際建模過(guò)程中，工程師可以根據(jù)幾何形狀以及生成中面網(wǎng)格的效果選擇合適的自動(dòng)劃分網(wǎng)格參數(shù)以及網(wǎng)格質(zhì)量修復(fù)方式。Midmesh工具通常會(huì)結(jié)合Map Thickness和Rebuild工具進(jìn)行使用：

• Map Thickness工具用于將原始實(shí)體幾何的壁厚信息精準(zhǔn)映射到中面網(wǎng)格上，為中面網(wǎng)格賦予與原模型一致的厚度屬性，無(wú)需手動(dòng)定義壁厚參數(shù)。
• Rebuild工具對(duì)中面網(wǎng)格進(jìn)行重新劃分與優(yōu)化，調(diào)整網(wǎng)格單元的尺寸、分布和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提升網(wǎng)格的均勻性、規(guī)整度與整體質(zhì)量，修正網(wǎng)格存在的各類(lèi)質(zhì)量缺陷。

需要注意的是，Midmesh工具并非是對(duì)midsurface方法的替代，而是對(duì)2D網(wǎng)格劃分方式的有效補(bǔ)充。不存在能完美適配所有使用場(chǎng)景的方法，實(shí)際工作中工程師需根據(jù)場(chǎng)景需求選擇適用的方法，部分場(chǎng)景下也可將兩種方法結(jié)合使用。

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