一种解决铸造成型的有限元网格技术

计算力学业已在应用中逐步形成自己的理论和方法。有限元法(FEM)和有限差分方法(FDM/FVM)是比较有代表性的方法，这两种方法各有自己的特点和适用范围。从压铸分析的角度来看，采用有限元分析方法是具有巨大优越性的：

1. 压铸件几何形状复杂，且多为薄壁件，有限元分析方法能进行更好的几何表征；

2. 有限元分析方法能够进行流场、温度场、应力场的三场耦合计算。

3. 采用有限元方法能使用混合网格技术，在同等精度下，有限元可大量减少元素量。

诚然，有限元法在具备巨大优越性的同时也伴随着诸多的挑战。其中一个最大的挑战就是网格划分特别是复杂网格的装配。许多有限元分析的软件都是因为这一瓶颈未能突破而功败垂成。

高质量的网格模型是获得准确模拟结果的前提和关键条件，对于使用有限元方法的铸造过程模拟尤为重要。网格划分在有限元铸造分析中是一个瓶颈问题和难点，能否攻克这一问题和最终实施是否便利是软件产品能否真正为工业服务的关键。

传统的三维有限元网格生成，首先需要用户生成二维表面网格，然后基于该二维网格网格生成三维实体网格。这种方法已经使用了很长的时间，甚至一直沿用至今，目前几乎所有的有限元软件或网格划分工具，均使用该方法，面网格使用三角形元素，体网格使用四面体元素。

2D面网格质量是最终影响3D体网格的关键，它必须完全封闭、没有自由边和多重边、没有零面积的元素和相互交叉的面元素。除了以上的硬性指标之外，还需要保障最大最小元素夹角、最大最小元素面积比。也就是说，用户在建立3D体网格之前，必须先纠正上述的所有指标。然而，2D面网格的质量与原始CAD的质量和网格划分的参数都有直接关系。对于一些CAD几何比较简单的产品，这并不是很严重的问题，但对于类似汽车铸件这种CAD几何比较复杂的情况，坏的CAD几何、细小的面、重叠、表面间隙等均难以完全避免，表面网格的划分和后期的手动修复工作，需要耗费几个小时甚至几天的时间。更加难以接受的是，当几何、设计方案发生变更，或者网格划分参数需要调整时，所有的工作都要重做，又要花费数天的时间。

Cast-Designer成功地开发了一种全新的网格技术

通过长期的研究和探索，Cast-Designer成功地开发了一种全新的网格技术，将传统的非贴体网格和贴体网格划分手段巧妙地结合在一起，形成了独一无二的网格划分模式。使用该技术，让网格划分时间比传统有限元网格划分方法快数十倍，同时拥有稳定、全自动、足够精确和非常容易使用的多项优点。

该网格技术能很好地描述几何表面，但需要用户具备很高的网格划分经验和使用技巧。另外，CAD几何也需要非常干净。往往需要对网格进行大量的后期手动调整，工业应用中，无法接受。

传统的有限差分元FDM网格

网格操作简单，无需任何CAE使用经验。对CAD数据要求比较低，少量的重叠面以及细小的间隙通常都可以接受。缺点是难以精确描述几何，同时网格数量巨大，导致计算时间长。

Cast-Designer 中的全新网格技术

革命性的网格划分技术，将传统的非贴体网格和贴体网格划分手段巧妙地结合在一起，同时拥有上述两种方法的优点，CAD表面描述优秀，无需使用经验，CAD数据要求低，且全自动化操作，无需后续手动调整。