第九章 网格变换

本章讲述网格变换，通常通过变换，可以扩大网格范围，可以把1D网格变换为2D网格，把可以把2D网格变换为3D网格。本章有下列内容： 单纯网格变换：

平动，从父系网格平动创建网格； 转动，从父系网格转动创建网格； 对称，从父系网格对称创建网格。

挤出变换：

平动挤出变换：从父系网格创建平动挤出网格； 转动挤出变换：从父系网格创建转动挤出网格； 对称挤出变换：从父系网格创建对称挤出网格； 沿脊线挤出变换：从父系网格沿脊线创建挤出网格。

抽取变换：

抽取1D网格：从已有的2D网格抽取1D网格零件； 抽取2D网格：从已有的3D网格抽取2D网格零件。

9.1平动变换

本节说明如何从父系网格平动创建网格。可以对1D、2D、3D网格进行平动变换。 （1） 打开文件Sample09.CATAnalysis。文件图形显示的结果如图9－1所示。

注意！创建1D和2D平动网格，需要安装【FEM Surface (FMS)】工作台。 创建3D平动网格，需要安装【FEM Solid (FMD)】工作台。 在创建平动网格之前，需要将所有网格更新。

（2） 点击【Mesh Transformations】（网格变换）工具栏内的【Translation Mesher】（平动

网格）按钮

，如图9-2所示。弹出【Translation】（平动）对话框，如图9-3所示。

图9－1文件图形显示的结果 图9-2【Translation Mesher】（平动网格）按钮  【Mesh Part】（网格零件）：允许用户定义要变换的网格。 注意！可以进行多个网格零件的选取。

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 【Remove】（移除）：允许移除已经选择的网格零件。  【Remove all】（移除所有）：允许移除所有已经选择的网格零件。  【Translation Parameters】（平动参数）：

 【Direction】（方向）：允许用户定义平动方向；  【Distance】（距离）：允许用户定义平动距离和取向（正负方向）。

注意！如果沿方向的负方向平动，直接输入负值即可。

 【Capture】（捕捉）：允许用户捕捉已有网格。

 【No condensation】（无压缩）：用户定义是否压缩变换的网格和父系网格。  【Condensation with the parent mesh】（与压缩父系网格一起）：用户定义压缩变换的网格和父系网格。  【Tolerance】（公差）：允许用户定义压缩公差。  【Condensation with all meshes】（压缩所有网格）：可以压缩变换网格和所有相邻的网格。  【Tolerance】（公差）：允许用户定义压缩公差。  【Repeat Translation】（重复平动）：允许对一个变换网格多次拷贝。

 【Number of copies】（复制数量）：定义多次拷贝的数量。

注意！变换同时考虑关联属性。换句话说，如果载荷作用到父系网格上，则变换的网格将承受同样的载荷。

（3） 在左边的模型树上点击选择【Advanced Surface Mesh.1】。

（4） 选择平动的方向，如图9-4所示。注意到，用户一旦选定，立即显示红色箭头，箭

头代表了平动方向，如图9-5所示。

（5） （6） （7） （8） （9）

图9-3【Translation】（平动）对话框 图9-4 平动的方向 在【Distance】（距离）栏内输入平动位移值。在本例题中，输入50mm。 选择【Capture】（捕捉）选项区内的【No condensation】（无压缩）选项。在【Number of copies】（复制数量）栏内输入1。

点击对话框内的【应用】按钮。在左边的模型树上出现【Translation Mesh.1】元素，如图9－6所示，同时在图形区生成平动网格，如图9－7所示。 在对话框内【Distance】（距离）栏内输入平动位移值-50mm，在【Number of copies】（复制数量）栏内输入2。 点击对话框内的【应用】按钮。在图形区相反的方向生成平动网格，如图9－8所示。

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图9-5 红色箭头代表传动方向 图9－6模型树上出现【Translation Mesh.1】元素

图9－7图形区生成平动网格 图9－8在相反的方向生成平动网格

（10） 点击【Translation】（平动）对话框内的【确定】按钮，关闭对话框。 9.2转动变换

本节说明如何从父系网格转动创建网格。可以对1D、2D、3D网格进行转动变换。 （1） 打开文件Sample09.CATAnalysis。

注意！创建1D和2D平动网格，需要安装【FEM Surface (FMS)】工作台。

创建3D平动网格，需要安装【FEM Solid (FMD)】工作台。 在创建转动网格之前，需要将所有网格更新。

（2） 点击【Mesh Transformations】（网格变换）工具栏内的【Rotation Mesher】（转动网

格）按钮

，如图9-9所示。弹出【Rotation】（转动）对话框，如图9-10所示。

图9-9【Rotation Mesher】（转动网格）按钮 图9-10【Rotation】（转动）对话框

 【Mesh Part】（网格零件）：允许用户定义要变换的网格。

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注意！可以进行多个网格零件的选取。  【Remove】（移除）：允许移除已经选择的网格零件。  【Remove all】（移除所有）：允许移除所有已经选择的网格零件。  【Rotation Parameters】（转动参数）：

 【Axis】（轴）：允许用户定义转动轴；  【Angle】（角度）：允许用户定义转动角度和取向（正负方向）。 注意！如果沿方向的负方向转动，直接输入负值即可。  【Capture】（捕捉）：允许用户捕捉已有网格。

 【No condensation】（无压缩）：用户定义是否压缩变换的网格和父系网格。  【Condensation with the parent mesh】（与压缩父系网格一起）：用户定义压缩变换的网格和父系网格。  【Tolerance】（公差）：允许用户定义压缩公差。  【Condensation with all meshes】（压缩所有网格）：可以压缩变换网格和所有相邻的网格。  【Tolerance】（公差）：允许用户定义压缩公差。  【Repeat Translation】（重复平动）：允许对一个变换网格多次拷贝。

 【Number of copies】（复制数量）：定义多次拷贝的数量。

注意！变换同时考虑关联属性。换句话说，如果载荷作用到父系网格上，则变换的网格将承受同样的载荷。

（3） （4） （5） （6）

在左边的模型树上点击选择【Advanced Surface Mesh.1】。 选择旋转轴，如图9-11所示。

输入合适的旋转角度，在本例题中，在【Angle】（角度）数值栏内输入90deg。 选择【Capture】（捕捉）选项区内的【No condensation】（无压缩）选项。在【Number of copies】（复制数量）栏内输入1。

（7） 点击对话框内的【应用】按钮。在左边的模型树上出现【Rotation Mesh.1】元素，

如图9－12所示，同时在图形区生成转动网格，如图9－13所示。

图9-11选择旋转轴 图9－12模型树上出现【Rotation Mesh.1】元素 （8） 在对话框内修改下列参数： 在【Angle】（角度）数值栏内输入-30deg； 选择【Condensation with the parent mesh】（与压缩父系网格一起）选项； 在【Tolerance】（公差）数值栏内输入0.1mm； 在【Number of copies】（复制数量）栏内输入2。

（9） 点击对话框内的【应用】按钮。同时在图形区相反方向生成转动网格，如图9－14

所示。

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图9－13图形区生成转动网格 图9－14在图形区相反方向生成转动网格 9.3对称变换

本节说明如何从父系网格对称创建网格。可以对1D、2D、3D网格进行转动变换。 （1） 打开文件Sample40.CATAnalysis。文件图形显示的结果如图9－15所示。 注意！创建1D和2D平动网格，需要安装【FEM Surface (FMS)】工作台。

创建3D平动网格，需要安装【FEM Solid (FMD)】工作台。 在创建平动网格之前，需要将所有网格更新。

（2） 点击【Mesh Transformations】（网格变换）工具栏内的【Symmetry Mesher】（对称网

格）按钮示。

，如图9－16所示。弹出【Symmetry】（对称）对话框，如图9-17所

图9－15文件图形显示的结果 图9－16【Symmetry Mesher】（对称网格）按钮

 【Mesh Part】（网格零件）：允许用户定义要变换的网格。 注意！可以进行多个网格零件的选取。  【Remove】（移除）：允许移除已经选择的网格零件。  【Remove all】（移除所有）：允许移除所有已经选择的网格零件。  【Symmetry Parameters】（对称参数）：

 【Plane】（平面）：允许用户定义对称平面；  【Capture】（捕捉）：允许用户捕捉已有网格。

 【No condensation】（无压缩）：用户定义是否压缩变换的网格和父系网格。  【Condensation with the parent mesh】（与父系网格一起压缩）：用户定义压缩变换的网格和父系网格。  【Tolerance】（公差）：允许用户定义压缩公差。  【Condensation with all meshes】（压缩所有网格）：可以压缩变换网格和所有相邻的网格。  【Tolerance】（公差）：允许用户定义压缩公差。  【Repeat Translation】（重复平动）：允许对一个变换网格多次拷贝。

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 【Number of copies】（复制数量）：定义多次拷贝的数量。

注意！变换同时考虑关联属性。换句话说，如果载荷作用到父系网格上，则变换的网格将承受同样的载荷。

（3） （4） （5） （6）

在左边的模型树上点击选择【Advanced Surface Mesh.2】。 在左边的模型树上点击选择【zx plane】。 选择【Capture】（捕捉）选项区内的【No condensation】（无压缩）选项 点击对话框内的【应用】按钮，再点击【确定】按钮。在左边的模型树上出现【Symmetry Mesh.1】元素，如图9－18所示，同时在图形区生成对称网格，如图9－19所示。

图9-17【Symmetry】（对称）对话框 图9－18模型树上出现【Symmetry Mesh.1】元素 （7） 验证分界面。点击【Mesh analysis tools】（网格分析工具）工具栏内的【Intersections

/ Interferences】（交叉/干涉）按钮框，如图9-20所示。

，弹出【Interference Check】（干涉检查）对话

图9－19在图形区生成对称网格 图9-20【Interference Check】（干涉检查）对话框 （8） 在【Clearance】（间隙）数值栏内输入0.001 mm，点击【应用】按钮，可以看到有

120个单元是干涉的，如图9－21所示，因为对称的网格和父系网格没有压缩。点击对话框内的【关闭】按钮。

（9） 编辑对称网格。在左边的模型树上双击【Symmetry Mesh.1】，弹出【Symmetry】（对

称）对话框。

（10） 在对话框内选择【Condensation with the parent mesh】（与父系网格一起压缩）选项。 （11） 在【Tolerance】（公差）数值栏内输入1mm。

（12） 点击对话框内的【应用】按钮，再点击【确定】按钮。 （13） 验证分界面。点击【Mesh analysis tools】（网格分析工具）工具栏内的【Intersections

/ Interferences】（交叉/干涉）按钮

，弹出【Interference Check】（干涉检查）对话

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框。

图9－21 120个单元干涉

（14） 在【Clearance】（间隙）数值栏内输入0.001 mm，点击【应用】按钮，可以看到没

有单元是干涉的，如图9－22所示，因为对称的网格和父系网格没有压缩。点击对话框内的【关闭】按钮。

图9－22没有干涉单元

9.4平动挤出网格

本节说明如何平动挤出网格。有两小节内容： （1） 从1D网格挤出创建2D网格； （2） 从2D网格挤出创建3D网格。 9.4.1从1D网格挤出创建2D网格

（1） 打开文件Sample10.CATAnalysis。文件图形显示的结果如图9－23所示。 （2） 点击【Extrude Transformations】（挤出变换）工具栏内的【Extrude Mesher with

Translation】（平动挤出网格）按钮

，弹出【Extrusion with Translation】（平动挤

出）对话框，如图9－24所示。

 【Mesh Part】（网格零件）：允许用户定义要挤出的网格。 注意！可以进行多个网格零件的选取。  【Remove】（移除）：允许移除已经选择的网格零件。  【Remove all】（移除所有）：允许移除所有已经选择的网格零件。  【Transformation】（变换）：

 【Axis】（轴）：允许用户定义挤出方向；注意到，用户一旦选定，立即显示红色箭头，箭头代表了平动方向。  【Start】（开始）：允许用户定义挤出变换开始值。  【End】（结束）：允许用户定义挤出变换结束值。 可以在【Start】（开始）和【End】（结束）数值栏内输入负值。如果要改变挤出

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方向，直接输入负值即可。

图9－23 图形显示的结果 图9－24【Extrusion with Translation】（平动挤出）对话框

 【Distribution】（分布）：

 【Type】（类型）：用户定义节点分布类型。

 【Uniform】（均匀）：所有分布节点之间的距离相同。  【Arithmetic】（算术）：分布节点之间的距离由一个算术公式确定。  【Geometric】（几何）：分布节点之间的距离由一个几何公式确定。  【Layers number】（分布层数）：允许用户定义分布层数。

注意！这个参数可以确定网格的尺寸。例如，如果分布是均匀的，挤出长度是30mm，设置的分布层数是6，网格尺寸将是：30mm / 6 = 5mm。  【Size ratio】（尺寸比例）：允许为算术分布或者几何分布定义一个公共的比例值。。

注意！只有选择【Arithmetic】（算术）或者【Geometric】（几何）两个选项时，本选项才可用。  【Symmetry】（对称）：允许用户定义分布是否对称。 注意！只有选择【Arithmetic】（算术）或者【Geometric】（几何）两个选项时，本选项才可用。  【Capture】（捕捉）：当【Start】（开始）数值栏内输入0mm时，节点自动在父系网格和挤出网格之间捕捉。换句话说，如果【Start】（开始）数值栏内输入0mm，父系网格和挤出网格公用节点。  【Condensation】（压缩）：如果激活本选项，允许用户对挤出网格和其它网格零件使用用户定义公差值进行压缩。  【Tolerance】（公差）：允许用户定义压缩的公差值。

（3） 在左边的模型树上点击选择【1D Mesh.1】，如图9－25所示。

（4） 在【Extrusion with Translation】（平动挤出）对话框定义适当的参数。在本例题中，

选择的【Line.9】作为轴，如图9－26所示。

注意！一旦点击选中轴，在轴上立刻显示出红色箭头，如图9－27所示。箭头代表的是挤出方向。 在【Start】（开始）数值栏内输入0mm； 在【End】（结束）数值栏内输入30mm；

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在【Type】（类型）下拉列表框内选择【Uniform】（均匀）；

图9－25选择模型树上的【1D Mesh.1】 图9－26 选择的【Line.9】作为轴 在【Layers number】（分布层数）数值栏内输入6。

（5） 点击对话框内的【应用】按钮。在左边的模型树上出现【Extrusion Mesh with

Translation.1】元素，如图9－28所示，同时在图形区生成2D挤出网格，如图9－29所示。

图9－27 轴上立刻显示出箭头 图9－28模型树上出现【Extrusion Mesh with Translation.1】

元素

（6） 在【Extrusion with Translation】（平动挤出）对话框内修改下面的参数： 在【End】（结束）数值栏内输入30mm； 在【Distribution Type】（分布类型）下拉列表框内选择【Arithmetic】（算术）选项； 在【Layers number】（分布层数）数值栏内输入6； 在【Size ratio】（尺寸比例）数值栏内输入4。

（7） 点击对话框内的【应用】按钮，再点击【确定】按钮。创建的2D挤出网格更新，

如图9-30所示。

图9－29 图形区生成2D挤出网格 图9-30 新参数创建的2D挤出网格 9.4.2从2D网格挤出创建3D网格

（1） 可以继续使用9.4.1节最后创建的网格，也可以打开文件Sample10_1.CATAnalysis。 （2） 点击【Extrude Transformations】（挤出变换）工具栏内的【Extrude Mesher with

Translation】（平动挤出网格）按钮

，弹出【Extrusion with Translation】（平动挤

出）对话框。

（3） 选择要挤出的2D网格。在本例题中，选择左边模型树上的【Extrusion Mesh with

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Translation.1】元素，或者直接在图形区点击选择2D网格，如图9－31所示。

（4） 在【Extrusion with Translation】（平动挤出）对话框内定义下面的参数： 在【axis】（轴）栏内选择Line.10，如图9-32所示；

图9－31 在图形区点击选择2D网格 图9-32选择Line.10

注意到，一旦点击选中轴，在轴上立刻显示出红色箭头，如图9－33所示。箭头代表的是挤出方向。 在【Start】（开始）数值栏内输入20mm； 在【End】（结束）数值栏内输入60mm； 在【Type】（类型）下拉列表框内选择【Uniform】（均匀）； 在【Layers number】（分布层数）数值栏内输入8。 定义的参数如图9-34所示。

图9－33轴上立刻显示出箭头

图9-34 【Extrusion with Translation】（平动挤出）对话框定义的参数 （5） 点击对话框内的【应用】按钮。在左边的模型树上出现【Extrusion Mesh with

Translation.2】元素，如图9－35所示，同时在图形区生成3D挤出网格，如图9－36所示。

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图9－35模型树上出现【Extrusion Mesh with Translation.2】元素

图9－36图形区生成3D挤出网格

（6） 在【Extrusion with Translation】（平动挤出）对话框内修改下面的参数： 在【axis】（轴）栏内选择Line.2，如图9-37所示； 在【Distribution Type】（分布类型）下拉列表框内选择【Geometric】（几何）； 在【Start】（开始）数值栏内输入0mm； 在【Layers number】（分布层数）数值栏内输入8； 在【Size ratio】（尺寸比例）数值栏内输入4；。 勾选【Symmetry】（对称）选项。

（8） 点击对话框内的【应用】按钮，再点击【确定】按钮。创建的3D挤出网格更新，

如图9-38所示。

图9-37选择Line.2作为轴 图9-38 根据新参数创建的3D挤出网格

9.5转动挤出网格

本节说明如何平动挤出网格。有两小节内容： （1） 从1D网格挤出创建2D网格； （2） 从2D网格挤出创建3D网格。 9.5.1从1D网格挤出创建2D网格

（1） 打开文件Sample21CATAnalysis。文件图形显示的结果如图9－20所示。 （2） 点击【Extrude Transformations】（挤出变换）工具栏内的【Extrude Mesher with Rotation】

（转动挤出网格）按钮

，弹出【Extrude with Rotation】（转动挤出）对话框，如

图9-39所示。

 【Mesh Part】（网格零件）：允许用户定义要挤出的网格。 注意！可以进行多个网格零件的选取。  【Remove】（移除）：允许移除已经选择的网格零件。  【Remove all】（移除所有）：允许移除所有已经选择的网格零件。

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 【Transformation】（变换）：

 【Axis】（轴）：允许用户定义挤出方向；注意到，用户一旦选定，立即显示红色箭头，箭头代表了平动方向。  【Start】（开始）：允许用户定义挤出变换开始值，单位是deg（角度）。  【End】（结束）：允许用户定义挤出变换结束值，单位是deg（角度）。 可以在【Start】（开始）和【End】（结束）数值栏内输入负值。如果要改变挤出方向，直接输入负值即可。  【Distribution】（分布）：

 【Type】（类型）：用户定义节点分布类型。

 【Uniform】（均匀）：所有分布节点之间的距离相同。  【Arithmetic】（算术）：分布节点之间的距离由一个算术公式确定。  【Geometric】（几何）：分布节点之间的距离由一个几何公式确定。  【Layers number】（分布层数）：允许用户定义分布层数。

注意！这个参数可以确定网格的尺寸。例如，如果分布是均匀的，挤出半径是40mm，角度是45deg，设置的分布层数是10，网格尺寸将是：(Angle* Radius) / Layers number = ((PI/4) * 40mm) / 10 = 3.14 mm。  【Size ratio】（尺寸比例）：允许为算术分布或者几何分布定义一个公共的比例值。

注意！只有选择【Arithmetic】（算术）或者【Geometric】（几何）两个选项时，本选项才可用。  【Symmetry】（对称）：允许用户定义分布是否对称。 注意！只有选择【Arithmetic】（算术）或者【Geometric】（几何）两个选项时，本选项才可用。  【Capture】（捕捉）：当【Start】（开始）数值栏内输入0时，节点自动在父系网格和挤出网格之间捕捉。换句话说，如果【Start】（开始）数值栏内输入0mm，父系网格和挤出网格公用节点。  【Condensation】（压缩）：如果激活本选项，允许用户对挤出网格和其它网格零件使用用户定义公差值进行压缩。  【Tolerance】（公差）：允许用户定义压缩的公差值。

（3） 在【Extrusion with Rotation】（转动挤出）对话框定义适当的参数。在本例题中，选择的【1D Mesh.1】作为要挤出旋转的1D网格，如图9－40所示。

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图9-39【Rotation with Translation】（转动挤出）对话框 图9－40选择【1D Mesh.1】

选择【Line.1】作为旋转轴，如图9-41所示。

注意到，一旦点击选中轴，在轴上立刻显示出红色箭头，如图9－42所示。箭头代表的是挤出方向。

图9-41选择【Line.1】作为旋转轴 图9－42轴上显示出箭头

在【Start】（开始）数值栏内输入0deg； 在【End】（结束）数值栏内输入120deg； 在【Type】（类型）下拉列表框内选择【Uniform】（均匀）； 在【Layers number】（分布层数）数值栏内输入12。定义参数后的对话框如图9-43所示。 （4） 点击对话框内的【应用】按钮。在左边的模型树上出现【Extrusion Mesh with

Rotation.1】元素，如图9－44所示，同时在图形区生成2D挤出网格，如图9－45所示。

（7） 在【Extrusion with Rotation】（转动挤出）对话框内修改下面的参数： 在【End】（结束）数值栏内输入70degmm； 在【Distribution Type】（分布类型）下拉列表框内选择【Arithmetic】（算术）选项； 在【Layers number】（分布层数）数值栏内输入10； 在【Size ratio】（尺寸比例）数值栏内输入5。

（8） 点击对话框内的【应用】按钮，再点击【确定】按钮。创建的3D挤出网格更新，

如图9-46。

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图9-43定义参数后的对话框 图9－44模型树上出现【Extrusion Mesh with Rotation.1】元素

图9－45 图形区生成2D挤出网格 图9-46新参数创建的挤出网格

9.5.2从2D网格挤出创建3D网格

（1） 可以继续使用9.51节最后创建的网格，也可以打开文件Sample21.CATAnalysis。 （2） 点击【Extrude Transformations】（挤出变换）工具栏内的【Extrude Mesher with Rotation】

（转动挤出网格）按钮

，如图9－47所示。弹出【Rotation with Translation】（转

动挤出）对话框，如图9－48所示。

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图9－47【Extrude Mesher with Rotation】（转动挤出网格）按钮

图9－48【Rotation with Translation】（转动挤出）对话框

（3） 选择要挤出的2D网格。在本例题中，选择左边模型树上的【Extrusion Mesh with

Rotation.1】元素，或者直接在图形区点击选择2D网格。

（4） 选择【Line.12作为旋转轴，如图9-49。

注意到，一旦点击选中轴，在轴上立刻显示出红色箭头，如图9－50。箭头代表的是挤出方向。

图9－49选择【Line.12】作为旋转轴 图9－50轴上显示出箭头

在【Start】（开始）数值栏内输入0deg； 在【End】（结束）数值栏内输入120deg； 在【Type】（类型）下拉列表框内选择【Uniform】（均匀）； 在【Layers number】（分布层数）数值栏内输入10，定义参数后的对话框如图9-51所示。 （5） 点击对话框内的【应用】按钮。在左边的模型树上出现【Extrusion Mesh with

Rotation.2】元素，如图9－52所示，同时在图形区生成3D挤出网格，如图9－53所示。

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图9-51定义参数后的对话框 图9－52模型树上出现【Extrusion Mesh with Rotation.2】元素 （6） 在【Extrusion with Translation】（平动挤出）对话框内修改下面的参数： 在【Distribution Type】（分布类型）下拉列表框内选择【Geometric】（几何）； 在【End】（结束）数值栏内输入150deg； 在【Layers number】（分布层数）数值栏内输入10； 在【Size ratio】（尺寸比例）数值栏内输入4；。 勾选【Symmetry】（对称）选项。

（7） 点击对话框内的【应用】按钮，再点击【确定】按钮。创建的3D挤出网格更新，

如图9-所示。

图9－53图形区生成的3D挤出网格 图9- 新参数创建的挤出网格

9.6对称挤出网格

本节说明如何对称挤出网格。有两小节内容： （1） 从1D网格挤出创建2D网格； （2） 从2D网格挤出创建3D网格。 9.6.1从1D网格挤出创建2D网格

（1） 打开文件Sample24.CATAnalysis。 （2） 点击【Extrude Transformations】（挤出变换）工具栏内的【Extrude Mesher with

Symmetry】（对称挤出网格）按钮

，如图9－55所示。弹出【Extrusion with

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Symmetry】（对称挤出）对话框，如图9－56所示。

图9－55【Extrude Mesher with Symmetry】（对称挤出网格）按钮

图9－56【Extrusion with Symmetry】（对称挤出）对话框

 【Mesh Part】（网格零件）：允许用户定义要挤出的网格。 注意！可以进行多个网格零件的选取。  【Remove】（移除）：允许移除已经选择的网格零件。  【Remove all】（移除所有）：允许移除所有已经选择的网格零件。  【Transformation】（变换）：

 【Plane】（平面）：允许用户定义对称平面；  【Distribution】（分布）：

 【Type】（类型）：用户定义节点分布类型。

 【Uniform】（均匀）：所有分布节点之间的距离相同。  【Arithmetic】（算术）：分布节点之间的距离由一个算术公式确定。  【Geometric】（几何）：分布节点之间的距离由一个几何公式确定。  【Layers number】（分布层数）：允许用户定义分布层数。 注意！挤出长度是源网格和对称平面之间距离的2倍。

分布层数参数可以确定网格的尺寸。例如，如果分布是均匀的，挤出长度是30mm，角度是45deg，设置的分布层数是6，网格尺寸将是：30mm / 6 = 5mm。  【Size ratio】（尺寸比例）：允许为算术分布或者几何分布定义一个公共的比例值。

注意！只有选择【Arithmetic】（算术）或者【Geometric】（几何）两个选项时，本选项才可用。  【Symmetry】（对称）：允许用户定义分布是否对称。 注意！只有选择【Arithmetic】（算术）或者【Geometric】（几何）两个选项时，本选项才可用。  【Capture】（捕捉）：当【Start】（开始）数值栏内输入0时，节点自动在父系网格和挤出网格之间捕捉。换句话说，如果【Start】（开始）数值栏内输入0mm，父系网格和挤出网格公用节点。  【Condensation】（压缩）：如果激活本选项，允许用户对挤出网格和其它网格零件使用用户定义公差值进行压缩。

132

 【Tolerance】（公差）：允许用户定义压缩的公差值。

（3） 在【Extrusion with Symmetry】（对称挤出）对话框定义适当的参数。在本例题中，

选择的【1D Mesh.1】作为要挤出旋转的1D网格，如图9－57所示。 选择【xy plane】平面作为对称平面，如图9－58所示。

图9－57选择【1D Mesh.1】 图9－58选择【xy plane】平面 在【Type】（类型）下拉列表框内选择【Uniform】（均匀）； 在【Layers number】（分布层数）数值栏内输入5。定义参数后的对话框如图9-59所示。 （4） 点击对话框内的【应用】按钮，在左边的模型树上出现【Extrusion Mesh with

Symmetry.1】元素，如图9－60所示，同时在图形区生成2D挤出网格，如图9－61所示。

图9-59 设置参数后的对话框 图9－60【Extrusion Mesh with Symmetry.1】元素 （5） 在【Extrusion with Symmetry】（对称挤出）对话框内修改下面的参数：

点击【Plane】（平面）选项，然后选择模型树中的【yz plane】，如图 9－62所示； 在【Distribution Type】（分布类型）下拉列表框内选择【Geometric】（几何）选项； 在【Layers number】（分布层数）数值栏内输入5； 在【Size ratio】（尺寸比例）数值栏内输入4。

图9－61在图形区生成2D挤出网格 图 9－62选择模型树中的【yz plane】 （6） 点击对话框内的【应用】按钮，再点击【确定】按钮。创建的2D挤出网格更新，

如图9-63所示。

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图9-63更新的2D挤出网格

9.6.2从2D网格挤出创建3D网格

（1） 可以继续使用9.6.1节最后创建的网格，也可以打开文件Sample24_1.CATAnalysis。 （2） 点击【Extrude Transformations】（挤出变换）工具栏内的【Extrude Mesher with

Symmetry】（对称挤出网格）按钮

，弹出【Extrusion with Symmetry】（对称挤出）

对话框。

（3） 选择要挤出的2D网格。在本例题中，选择左边模型树上的【Extrusion Mesh with

Symmetry.1】元素，或者直接在图形区点击选择2D网格，如图9-。

（7） 在【Extrusion with Symmetry】（对称挤出）对话框定义适当的参数。

选择【xy plane】平面作为对称平面，如图9－65所示。 在【Type】（类型）下拉列表框内选择【Uniform】（均匀）； 在【Layers number】（分布层数）数值栏内输入8。定义参数后的对话框如图9-66所示。

图9-点击选择2D网格 图9－65选择【xy plane】平面

（8） 点击对话框内的【应用】按钮，在左边的模型树上出现【Extrusion Mesh with

Symmetry.2】元素，如图9－67所示，同时在图形区生成3D挤出网格，如图9－68所示。

图9-66定义参数后的对话框 图9－67模型树上出现【Extrusion Mesh with Symmetry.2】

元素

（9） 在【Extrusion with Symmetry】（对称挤出）对话框内修改下面的参数：

134

在【Distribution Type】（分布类型）下拉列表框内选择【Arithmetic】（算术）选项； 在【Layers number】（分布层数）数值栏内输入5； 在【Size ratio】（尺寸比例）数值栏内输入4。 （10） 点击对话框内的【应用】按钮，3D网格根据重新设置的参数更新，如图9－69所示。

图9－68图形区生成3D挤出网格 图9－69 3D网格根据重新设置的参数更新 （11） 点击对话框内的【确定】，关闭对话框。 9.7沿脊线挤出变换

本节说明如何沿脊线挤出网格。有两小节内容： （1） 从1D网格挤出创建2D网格； （2） 从2D网格挤出创建3D网格。 9. 7. 1从1D网格挤出创建2D网格

（1） 打开文件Sample02.CATAnalysis。 （2） 点击【Extrude Transformations】（挤出变换）工具栏内的【Extrude along Spine】（沿

脊线挤出）按钮

，弹出【Extrusion along Spine】（沿脊线挤出）对话框，如图9

－70所示。

 【Mesh Part】（网格零件）：允许用户定义要挤出的网格。 注意！可以进行多个网格零件的选取。  【Remove】（移除）：允许移除已经选择的网格零件。

 【Remove all】（移除所有）：允许移除所有已经选择的网格零件。  【Transformation】（变换）：

 【Axis】（轴）：允许用户定义挤出方向；

注意到，用户一旦选定，立即显示红色箭头，箭头代表了平动方向。  【Start】（开始）：允许用户定义挤出变换开始值，单位是deg（角度）。  【End】（结束）：允许用户定义挤出变换结束值，单位是deg（角度）。  【Anchor point】（锚点）：允许用户定义在脊线上的参考点。在默认设置下，锚点是从网格的重心位置向脊线投影生成的点。 图9－70 【Extrusion along Spine】（沿脊线挤出）对话框 【Distribution】（分布）：  【Type】（类型）：用户定义节点分布类型。

 【Uniform】（均匀）：所有分布节点之间的距离相同。

135

 【Arithmetic】（算术）：分布节点之间的距离由一个算术公式确定。  【Geometric】（几何）：分布节点之间的距离由一个几何公式确定。  【Layers number】（分布层数）：允许用户定义分布层数。

注意！这个参数可以确定网格的尺寸。例如，如果分布是均匀的，挤出长度是30mm，设置的分布层数是6，网格尺寸将是：30mm / 6 = 5mm。  【Size ratio】（尺寸比例）：允许为算术分布或者几何分布定义一个公共的比例值。

注意！只有选择【Arithmetic】（算术）或者【Geometric】（几何）两个选项时，本选项才可用。  【Symmetry】（对称）：允许用户定义分布是否对称。 注意！只有选择【Arithmetic】（算术）或者【Geometric】（几何）两个选项时，本选项才可用。  【Capture】（捕捉）：当【Start】（开始）数值栏内输入0时，节点自动在父系网格和挤出网格之间捕捉。换句话说，如果【Start】（开始）数值栏内输入0mm，父系网格和挤出网格公用节点。  【Condensation】（压缩）：如果激活本选项，允许用户对挤出网格和其它网格零件使用用户定义公差值进行压缩。  【Tolerance】（公差）：允许用户定义压缩的公差值。

（3） 在【Extrusion along Spine】（沿脊线挤出）对话框定义适当的参数。在本例题中，选择【1D Mesh.1】作为要挤出旋转的1D网格，如图9－71所示。

在【axis】（轴）栏内选择Spline.1； 在【Start】（开始）数值栏内输入0mm； 在【End】（结束）数值栏内输入100mmg； 在【Type】（类型）下拉列表框内选择【Arithmetic】（算术）； 在【Layers number】（分布层数）数值栏内输入10； 在【Size ratio】（尺寸比例）分布层数）数值栏内输入3。 定义参数后的对话框如图9-72所示。

图9－71选择【1D Mesh.1】 图9-72定义参数后的对话框

（4） 点击对话框内的【应用】按钮，在左边的模型树上出现【Extrusion Mesh Along Spine.1】

136

元素，如图9－73所示，同时在图形区生成2D挤出网格，如图9－74所示。

图9－73模型树上出现【Extrusion Mesh Along Spine.1】元素 图9－74图形区生成2D

挤出网格

（5） 在对话框内勾选【Symmetry】（对称）选项。

（6） 点击对话框内的【应用】按钮，再点击【确定】按钮，关闭对话框。同时在图形区

生成对称网格，如图9－75所示，与图9－74比较，可以看到网格的横线是对称分布。

图9－75 勾选【Symmetry】（对称）选项生成的网格

9.7.2从2D网格挤出创建3D网格

（1） 可以继续使用9.7.1节最后创建的网格，也可以打开文件Sample02_1.CATAnalysis。 （2） 点击【Extrude Transformations】（挤出变换）工具栏内的【Extrude along Spine】（沿

脊线挤出网格）按钮

，如图9－76所示。弹出【Extrusion along Spine】（沿脊线

挤出）对话框。

（3） 选择要挤出的2D网格。在本例题中，选择左边模型树上的【Extrusion Mesh along

Spine.1】元素，或者直接在图形区点击选择2D网格。

（4） 在【Extrusion along Spine】（沿脊线挤出）对话框定义适当的参数。 在【axis】（轴）栏内选择Spline.2； 在【Start】（开始）数值栏内输入0mm； 在【End】（结束）数值栏内输入30mmg； 选择【Anchor point】（锚点）选项，在几何图形上选择顶点【Vertex/Sketch.3/geometry】； 在【Type】（类型）下拉列表框内选择【Uniform】（均匀）； 在【Layers number】（分布层数）数值栏内输入6； 在【Size ratio】（尺寸比例）分布层数）数值栏内输入3。 定义参数后的对话框如图9-77所示。

137

图9－76【Extrude along Spine】（沿脊线挤出网格）按钮 图9-77定义参数后的对话框 （5） 点击对话框内的【应用】按钮，在左边的模型树上出现【Extrusion Mesh Along Spine.2】

元素，如图9－78所示，同时在图形区生成3D挤出网格，如图9－79所示。

图9－78模型树上出现【Extrusion Mesh Along Spine.2】元素 图9－79图形区生成3D挤

出网格

（6） 在【Extrusion along Spine】（沿脊线挤出）对话框内修改下面的参数： 在【Distribution Type】（分布类型）下拉列表框内选择【Geometric】（几何）选项； 在【Layers number】（分布层数）数值栏内输入6； 在【Size ratio】（尺寸比例）数值栏内输入4。

（12） 点击对话框内的【应用】按钮，再点击【确定】按钮，3D网格根据重新设置的参数

更新，如图9－80所示。

138

图9－80 3D网格根据重新设置的参数更新

9.8抽取1D网格

本节说明如何从已有2D网格中，抽取棱边单元创建1D。可以生成的1D单元是杆单元或者梁单元。

用户可以从【Surface Mesh】（曲面网格）、【Advanced Surface Mesh】（高级曲面网格）、【Octree Triangle Mesh】（三角形单元网格）、【Coating 2D Mesh】（抽取的2D网格）、2D变形网格中抽取创建1D网格。

（1） 打开文件Sample06.CATAnalysis。 （2） 点击【Extrude Transformations】（挤出变换）工具栏内的【Coating 1D Mesh】（抽取

1D网格）按钮

，弹出【Coating 1D Mesh】（抽取1D网格）对话框，如图9-81

所示。

 【Global Parameters】（全局参数）：

 【Mesh Part】（网格零件）：允许用户定义要抽取1D网格的2D网格。 注意！可以进行多个2D网格零件的选取。 用户可以选择【Surface Mesh】（曲面网格）、【Advanced Surface Mesh】（高级曲面网格）、【Octree Triangle Mesh】（三角形单元网格）、【Coating 2D Mesh】（抽取的2D网格）、2D变形网格。

2D网格必须是更新后的网格。

 【Remove】（移除）：允许移除已经选择的网格零件。  【Remove all】（移除所有）：允许移除所有已经选择的网格零件。  【Extraction type】（抽取类型）：允许用户定义抽取1D单元的棱边单元。

 【All edges:】（所有棱边）：每一条棱边都将生成1D单元。  【Boundary edges】（边界棱边）：每个表面的边界棱边将抽取1D单元。  【Internal edges】（内部边）：每个表面的内部边将抽取1D单元。  【Constrained edges】（控制棱边）：每个表面的控制边将抽取1D单元。  【Non constrained edges】（非控制棱边）：每个表面的非控制边将抽取1D单元。  【None】（无）: 只有局部定义的边用来抽取1D单元。

曲面单元和抽取的1D单元之间的对应关系如表9－1所示。 表9－1曲面单元和抽取的1D单元之间的对应关系

实体单元 抽取单元 TR3

BAR 139

TR6 QD4 QD8 BAR3 BAR BAR3  【Local Parameter】（局部参数）： 【Add a local parameter】（添加局部参数）：允许用户包括或者排除一些单元。当选定2D网格后，该按钮可点击。点击后弹出【Coating 1D Specification】（抽取1D网格局部定义）对话框，如图9-82所示。

图9-81【Coating 1D Mesh】（抽取1D网格）对话框

图9-82【Coating 1D Specification】（抽取1D网格局部定义）对话框  【Support】（支撑）：允许用户选择一条或者多条棱边，添加或者从已经选择的棱边中移除。

注意！可以进行多个棱边的选取。

 【Include】（包括）：允许用户选择一条或者多条棱边添加到要抽取1D网格的棱边中。  【Exclude】（排除）：允许用户选择一条或者多条棱边排除到要抽取1D网格的棱边外。

（3） 选择一个或者多个2D网格。在本例题中，选择左边模型树上的【Advanced Surface

Mesh.1】元素。

（4） 在【Extraction type】（抽取类型）下拉列表框内选择【Constrained edges】（控制棱边）

选项。

（5） 点击对话框内的【应用】按钮，在左边的模型树上出现【Coating 1D Mesh.1】元素，

如图9－83所示，同时在图形区生成1D抽取网格，如图9－78所示。

图9－83模型树上出现【Coating 1D Mesh.1】元素

图9－84图形区生成1D抽取网格

140

（6） 点击【Add/Remove Mesh】（添加/移除网格）按钮。

（7） 在几何图形区选择两个棱边，如图9-85所示。棱边选择后，立即显示为红色，如图

9-86所。

图9-85几何图形区选择两个棱边

（8） 点击【Coating 1D Specification】（抽取1D网格局部定义）对话框内的【组】按钮

，

在【Geometry Selector】（几何形状选择器）对话框内显示选择的棱边，如图9－87

所示。

图9-86棱边显示为红色

图9－87【Geometry Selector】（几何形状选择器）对话框内显示选择的棱边

（9） 点击【Geometry Selector】（几何形状选择器）对话框内的【确定】按钮，关闭对话

框。

（10） 勾选【Coating 1D Specification】（抽取1D网格局部定义）对话框内的【Exclude】（排

除）选项。

（11） 点击【Coating 1D Specification】（抽取1D网格局部定义）对话框内的【确定】按钮，

关闭对话框。

（12） 点击【Coating 1D Mesh】（抽取1D网格）对话框内的【应用】按钮，再点击对话框

内的【确定】按钮，关闭对话框。在左边的模型树上出现【Coating Local Specification.1】元素，如图9－88所示，同时在图形区更新生成1D抽取网格，如图9－所示。

图9－88模型树上出现【Coating Local Specification.1】元素

图9－图形区更新生成1D抽取网格

141

9.9抽取2D网格

本节说明如何从已有3D网格中，抽取棱边单元创建2D。 用户可以从【Octree Tetrahedron Mesh】（四面体网格）、【Tetrahedron Filler】（四面体填充）、【Octree Triangle Mesh】（三角形单元网格）、【Coating 2D Mesh】（抽取的2D网格）、3D变形网格中抽取创建2D网格。

（1） 打开文件Sample16.CATAnalysis。 （2） 点击【Extrude Transformations】（挤出变换）工具栏内的【Coating 2D Mesh】（抽取

2D网格）按钮

，弹出【Coating2D Mesh】（抽取2D网格）对话框，如图9-90

所示。

 【Global Parameters】（全局参数）：

 【Mesh Part】（网格零件）：允许用户定义要抽取2D网格的3D网格。 注意！可以进行多个2D网格零件的选取。 用户可以选择【Octree Tetrahedron Mesh】（四面体网格）、【Tetrahedron Filler】（四面体填充）、【Octree Triangle Mesh】（三角形单元网格）、【Coating 2D Mesh】（抽取的2D网格）、3D变形网格。

3D网格必须是更新后的网格。

 【Remove】（移除）：允许移除已经选择的网格零件。  【Remove all】（移除所有）：允许移除所有已经选择的网格零件。  【Extraction type】（抽取类型）：允许用户定义抽取2D单元的棱边单元。

 【Boundary faces】:（边界面）：每一个实体网格的边界面将生成2D

单元。  【None】（无）: 只有局部定义的面用来抽取2D单元。

曲面单元和抽取的1D单元之间的对应关系如表9－2所示。

表9－2实体单元和抽取的2D单元之间的对应关系

实体单元 抽取单元 TE4 TE10 HE8 HE20 WE6 TR3 TR6 QD4 QD8 TR3 QD4 TR6 QD8 WE15  【Local Parameter】（局部参数）： 【Add a local parameter】（添加局部参数）：允许用户包括或者排除一些单元。当选定3D网格后，该按钮可点击。点击后弹出【Coating 2D Specification】（抽取2D网格局部定义）对话框，如图9-91所示。

142

图9-90【Coating2D Mesh】（抽取2D网格）对话框

图9-91【Coating 2D Specification】（抽取2D网格局部定义）对话框  【Support】（支撑）：允许用户选择一个或者多个面，添加或者从已经选择的面中移除。

注意！可以进行多个棱边的选取。

 【Include】（包括）：允许用户选择一个或者多个面添加到要抽取2D网格的没中。  【Exclude】（排除）：允许用户选择一个或者多个面排除到要抽取2D网格的面外。

（3） 选择一个3D网格。在本例题中，选择左边模型树上的【Tetrahedron Filler Mesh.1】

元素。

（4） 在【Extraction type】（抽取类型）下拉列表框内选择【Boundary faces】（边界面）选

项。

（5） 点击对话框内的【应用】按钮，在左边的模型树上出现【Coating 2D Mesh.1】元素，

如图9－92所示，同时在图形区生成2D抽取网格，如图9－93所示。

图9－92模型树上出现【Coating 2D Mesh.1】元素 图9－93在图形区生成2D抽取网格 （6） 点击【Add/Remove Mesh】（添加/移除网格）按钮

。

（7） 在几何图形区选择4个表面，只剩底面和后侧面不选中。

（8） 点击【Coating 2D Specification】（抽取2D网格局部定义）对话框内的【组】按钮

，

在【Geometry Selector】（几何形状选择器）对话框内显示选择的面，如图9－94所

示。

（9） 点击【Geometry Selector】（几何形状选择器）对话框内的【确定】按钮，关闭对话

框。

（10） 勾选【Coating 2D Specification】（抽取2D网格局部定义）对话框内的【Exclude】（排

除）选项。

143

（11） 点击【Coating 2D Specification】（抽取2D网格局部定义）对话框内的【确定】按钮，

关闭对话框。

（12） 点击【Coating 2D Mesh】（抽取2D网格）对话框内的【应用】按钮，再点击对话框

内的【确定】按钮，关闭对话框。在左边的模型树上出现【Coating Local Specification.1】元素，如图9－95所示，同时在图形区更新生成2D抽取网格，如图9－96所示。

图9－94【Geometry Selector】（几何形状选择器）对话框内显示选择的面

图9－95 模型树上出现【Coating Local Specification.1】元素

图9－96在图形区更新生成2D抽取网格

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