写在前面

了解GOCAD中FEM模块的全部文档后，觉得网格划分还是用Hypermesh比较好。因为网格划完后，还需要断层面拆离，定义接触单元等。这些还需要Hypermesh来完成，既然这样，倒不如直接使用Hypermesh来划分网格。毕竟，Hypermesh才是网格界的抗把子，GOCAD用来建立几何模型就可以了。

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当您在工程中加载了有限元网格构造器附加组件后，Finete Element Mesh就是SKUA·GOCAD中可用的工作流程了。 使用此工作流程，您可以构造四面体实体，作为地质力学研究的输入数据，或用于速度建模、3D恢复、体积计算等。您可以从一组曲面或现有3D模型创建四面体实体。 实体的网格由四面体（四面金字塔）组成，四面体遵循定义模型构造的地层和断层。 最终结果是一个密封的体积，称为实体对象Solid 2.0（图1）。

图1 四面体网格

一、创建有限元网格的术语和概念

• 四面体实体 (Solid 2.0 object) 
  实心四面体的网格由四面体及四面锥体组成（图1）。创建四面体实体是有限元网格工作流程的最终结果。
• 3D model (Model3d object)
  三维密封的体，最初是由三角形的曲面定义并以三角形的曲面为边界（图2）。四面体实体需要完全密封的3D模型来构建。 通常由代表体积构造的一组层面和断层面来构造3D模型。 要密封模型，仅允许相交表面之间的密封接触或约束接触（一个表面与另一个表面在接触的地方必须有共享点）。
  图2 3D模型
• Surface part
  一个表面可以由连接和断开的三角形组成。 每组相连的三角形组成一个部分。 一个表面可以包含一个或多个部分。 例如，部分可用于对由断层分开或切割的表面部分进行建模。
• Surface border
  表面部分（surface part）的边界可以由多个段组成。 每个边界段都称为边界。 在有限元网格工作流程中，如果从表面开始构建3D模型，则表面边界很重要，因为表面边界应由自由边（不与另一个表面接触的边界）或相交表面之间的密封或约束接触组成。
• Surface border extremity
  同一表面边界上的边界由边界端点相互分隔
• Sealed (or valid) contact
  两个曲面之间的交线，并且两个曲面沿接触线共享点？
• Constrained contact
  曲面边界应该、但实际不与附近的另一个曲面接触和共享点，对于这种情况您可以为其应用边界约束以封闭间隙。 约束条件指定了预期接触的方向，例如分支断层和层面断层连接。 当您从包含此类边界约束的曲面创建3D模型时，该命令通过沿约束方向进行插值来扩展曲面以与附近的曲面相交。 结果是密封接触，其中两个表面沿交线共享点。
• Free edge
  不与其他曲面共享点的曲面边界。 如果不想使一个表面接触另一个表面，则自由边是有效的。 对于应该相交但不共享点的曲面，自由边是无效的。
• Invalid contact
  一个曲面边界应该与另一个表面相交，但沿接触边没有共享点。 这种接触没有密封，因此是无效的。

二、访问有限元网格构造器附加组件

If you have a license for the Finite Element Mesh Constructor add-on you can load it when you start SKUA·GOCAD.

三、有限元网格构造器之旅

• 当您打开包含“有限元网格构造器”附加组件的项目时，您可以访问 Workflow面板中可用的Finite Element Mesh工作流以及Commands>Finite Element Mesh菜单中的命令（图3）。
  图3 有限元网格构造器附加组件的功能
• 在Workflow面板中，您可以访问Finite Element Mesh工作流，以指导您完成构建四面体实体的过程。
  注意：在Workflow面板中，您还可以查看工作流列表，并执行创建，保存，加载或删除它们的命令。 有关工作流中常见功能的概述，基本导航或有关如何管理工作流和方案的信息，请参阅Workflow Basics。
• 打开工作流程时，您将看到工作流程界面（图4）。
  • A 工作流程工具
    显示或隐藏工作流的一部分，返回工作流、方案管理，或在工作流和方案之间导航。
  • B 工作流任务面板
    对于工作流中的每个任务，您可能需要在此区域中选择选项，回答问题，提供信息或执行命令。
  • C 工作流按钮
    在工作流程中前进或后退； 跳至工作流程中的上一步或下一步； 向工作流报告添加注释，图像和超链接； 并获得与当前任务相关的帮助。

  • D 视图
    3D Viewer一开始就是打开的。 在工作时，工作流在视图中显示数据。 您也可以在此区域显示数据并打开其他视图。

    
    图4 有限元网格工作流

四、有限元网格处理

有限元网格工作流程的关键步骤是创建3D模型，并指定网格分辨率以根据3D模型创建四面体。
该工作流将指导您完成以下过程：

• 准备模型中的曲面以确保所有边界均被密封。

• 定义表面之间的约束（链接或连接），并确保内部触点可以密封。
  仅密封或受约束的触点有效。 工作流无法为曲面之间具有无效接触的模型构造实体网格。

  
  图5 构造有限元网格的工作流程