TR.14.2 生成单元网格

这组命令用于生成有限元网格。 该过程涉及超级单元的定义，随后将其划分为更小的单元。

描述

这是生成网格单元的第二种方法。 如果需要将一个大单元划分为多个小单元，可以使用此工具自动生成节点编号和节点坐标、单元编号和单元关联关系。 此功能的使用包括两部分：

  1. 超级单元边界点的定义： 一个超级单元可以由4个边界点或8个边界点定义（见下图）。 边界点由字母表（大写A-Z或小写a-z）及其相应的坐标表示。 因此，52个字符中的任何4个或8个都可以用来定义超级单元边界。 如果使用4个点来定义超级单元，则将假设超级单元的每条边都有一条直边，连接定义该边的2个点。 如果使用8个点，则每条边将是连接定义该边的3个点的平滑曲线。
  2. 子单元的生成: 使用边界点（如上所述为4或8）定义超级单元，并指定所需的子单元总数。

一般格式

DEFINE MESH
Ai xi yi zi ( { CYLINDRICAL, RCYLINDICRAL } ( x0, y0, z0 ) )
…
Aj xj yj zj ( { CYL, RCYL } ( x0, y0, z0 ) )
GENERATE ELEMENT { (QUADRILATERAL), TRIANGULAR }
MESH Ai Aj … n1 (n2)
MESH Am An … n3 (n4)
…

(最多 21 行 MESH 输入)

其中:

ParameterDefinition
Ai, Aj 字母A-Z或字母a-z。 最大值为52。
xi, yi, zi 边界点 Ai的坐标
x0, y0, z0 圆柱坐标原点可以选择笛卡尔坐标，也就是使用 CYL (圆柱) 或 RCYL (反圆柱) 选项时。 默认为模型的全局原点 (0,0,0).

这三个字段(xi, yi, zi)可以被一个节点编号替换，该节点的坐标已在 JOINT COORDINATE 命令中定义，通过输入 Ai JOINT jn 来替代。

ParameterDefinition
Ai, Aj, Ak… 由四个或八个边界点定义的矩形超级单元。
n1 沿超级单元 A i Aj 边的单元数量。 (不得超过28).
n2 沿超级单元 A j Ak边的单元数量。 (不得超过28).

如果省略 n2，即只提供 n1，则 n1将表示超级单元内的单元总数。 在这种情况下，n1必须是整数的平方。

限制

网格命令的数量限制为21个。可以生成多达33000个节点和多达67000个单元。 完成此命令后，模型中的节点总数不得超过100000。 

注意

所有坐标均采用当前单位制。 使用此工具时，必须记住以下几点：

  1. 所有超级单元必须是4节点或8节点。 4节点超级单元生成的单元将保留超级单元的直线边缘，而由8节点超级单元创建的单元节点将位于弯曲的轨迹上。

    Figure 1. 网格将由超级单元生成
    A) 4节点超级单元生成的网格 B) 8节点超级单元创建的网格
  2. 具有共同边界的两个超级单元必须沿其共同边界具有相同数量的单元。
  3. 超级单元的顺序-MESH命令定义超级单元。 MESH 命令的顺序应该是这样的：一旦定义了一个超级单元，下一个超单元应该是与之相连的超级单元。 因此，为了方便起见，第一个超级单元应该是与最多数量的超级单元相连的那个。 在本例中，对于水池，首先指定底部的超级单元。
  4. 这个命令必须在 MEMBER INCIDENCE 和 ELEMENT INCIDENCE 部分之后，且在 MEMBER PROPERTIES 和 ELEMENT PROPERTIES 部分之前使用。 内部创建的单元从最后一个构件/单元编号加一开始，以每次增加一的方式顺序编号。 类似地，内部创建的其他节点从最后一个节点编号加一开始，以每次增加一的方式顺序编号。 建议用户使节点编号和构件/单元编号按顺序排列，从一开始以每次增加一的方式编号。

  5. 如果有构件包围着一个正在进行网格划分的超级单元，用户必须自己在MEMBER INCIDENCE 部分进行所需的添加/修改，因为由于对超级单元进行网格划分，在现有的公共边界上可能会出现一些新的节点。 请参见下图：

    Figure 2. 超级单元上新增的节点
  6. 子单元将与超级单元具有相同的方向（顺时针或逆时针）。 对于由四个点 A、B、C 和 D 界定的超级单元，如果 ABCD、BCDA 等是顺时针方向，CBAD 或 DCBA 等是逆时针方向。 如果特定的超级单元表示为 ABCD，则本例中，所有子单元得单元关联均为顺时针关联。
  7. 生成的子单元的单元关联可以通过在输入文件中的“MESH...“命令之后提供“PRINT ELEMENT INFORMATION（打印单元信息）”命令来获得。

  8.  如果STAAD输入文件中包含 JOINT COORDINATES, MEMBER INCIDENCES, ELEMENT INCIDENCES, 和 MESH GENERATION命令，则应按以下顺序指定：

    STAAD SPACE
UNIT  …
JOINT COORDINATES
…
MEMBER INCIDENCES
…
ELEMENT INCIDENCES
…
DEFINE MESH
…
GENERATE ELEMENT
… 
  9. 如果新创建的节点彼此相距0.001英寸以内，则将与现有节点合并。

示例

以下输入部分说明了MESH GENERATION工具的使用，用户可对其几何输入部分命令比较（与示例 10）。:

Figure 3. 示例问题10中使用的网格生成
STAAD SPACE TANK STRUCTURE WITH
* MESH GENERATION
UNIT  . . .
DEFINE MESH
A 0 0 0 ; B 0 20 0 ; C 20 20 0
D 20 0 0 ; E 0 0 -20 ; F 0 20 -20
G 20 20 -20 ; H 20. 0. -20
GENERATE ELEMENT
MESH AEHD 16
MESH EABF 16
MESH ADCB 16
MESH HEFG 16
MESH DHGC 16
Figure 4. 典型生成的单元
A) 典型生成的四边形单元 B) 典型生成的三角形单元