提高网格匹配率秘籍：从流体CAE三种模型谈优化

由于刚接触MPI对基础的理论知识掌握的还不是很深刻，难免会有很多的迷惑。针对我前面关于Match ratio低下的迷惑，我花了大量的时间查找资料才得到下面的一些看起来同Match ratio没有直接关系的关于流体CAE三种模型的资料。通过了解这些资料就会明白，细分网格并不会提高匹配率（键盘面板CASE就是最好的列子了）,却可能会带来反作用。

也就是说想通过 Hypermesh或者I-deas划分网格来提高匹配率是不可能的（因为它们是不考虑匹配率的），只不过它们划分的网格比较均匀罢了；提高匹配率的最好方法就是只用MF自带的MESH功能来实现了，就是辛苦点罢了；

对于MF工程师来说最难受的莫过于处理复杂模型带来的大量Free edges，因为你只能用最原始的办法逐个Triangle去匹配哦。所以中性面虽然分析起来速度快而且可靠，却是建立在前期辛苦处理网格的基础上的。
Hypermesh对于Midplane是很不错的选择，首先匹配率对于中性面模型没有任何的意义；再者Hypermesh的中性面提取功能实在是太强大了，而且极大程度上缩减了Free edges的处理工作量，这功能不是I-deas,UG,ProE所能提供的。但是它的操作界面大部分新手看了都会头晕,而且要求使用者有着不错的英语功底。

3D模型虽然准确度高而且功能丰富，但是它必须建立在良好的Fushion网格的基础上即Fushion=>3d solid，你首先得把Fushion网格的匹配率做到80%以上才行哦！！！而且要做好３Ｄ的分析对电脑硬件有很高的要求的．

以上是小菜刚刚入道面对迷惑的一些不成熟的看法，忘Jaso,Lily等各位MF先行者多多指教。


流体CAE主要采用三种模型：Midplane,Fushion,3D solid。下面简述这三种模型的发展历史：
Midplane是中面模型，即将产品的3D模型简化为中间面模型。
Fusion模型是双层面模型，即将产品的3D模型简化为外表面和内表面耦合而成的双面流模型。
3D模型显然就是实体模型，有限元网格不同于midplane模型和Fusion模型所采用的2维三角面元，而采用能够真正反映实际流动状态的3维4面体单元。

在分析时间上MIDPLANE最短，3D最长；在计算精度上3D最准确；从实用角度讲，我个人比较喜欢用MIDPLANE来做分析。因为中面模型久经考验，分析可靠，计算时间短。


中面流（Midplane）技术的应用始于20世纪80年代。所谓中面就是提取的位于模具型腔和型芯中间的层面来简化3D模型。用一维和二维的耦合算法和来代替三维计算。基于中面流技术的注塑流动模拟软件应用的时间最长、范围最广。但实践表明，基于中面流技术的 注塑模CAE软件在应用中具有很大的局限性：(1) 专业的注塑模CAE软件造型功能较差，采用手工操作直接构造中面模型十分困难，建构过程往往需要花费大量的时间；(2)由CAE软件根据产品三维模型自动计算生成中面模型的效果不理想，网格修补工作量大；(3)由于CAD阶段使用的是产品的物理模型，而CAE阶段使用的是产品的数学模型，两者的不统一，使得二次建模不可避免。由此可见，中面模型已经成为了注塑模CAE技术发展的瓶颈。

20世纪90年代后期双面流（Fusion）技术诞生。双面流是指在制品的内外表面产生有限元网格，而不是在中间面。双面流技术所应用的原理与中面流没有本质上的差别，所不同只是将沿中面流动的单层料流演变为沿上下表面协调流动的双层料流。目前基于双面流技术的注塑模CAE软件均可以将CAD系统输出的三维模型的STL文件格式转化为有限元网格模型。因此与中面流技术相比在模型处理上却大大减轻了用户建模的负担，提高了有限元建模的效率。因此基于双面流技术的注塑模CAE软件在全世界拥有了庞大的用户群，得到了广大用户的支持和好评。但由于上下表面网格无法一一对应，造成上下对应表面的熔体流动前沿存在差别，使得双面流技术分析的准确性受到一定的限制。此外双面流技术也只是一种从中面流技术向实体流技术过渡的手段。实体流技术最终必将取代双面流技术。下面是MPI中针对Fushion模型影响分析准确性之Match ratio/Reciprocal match ratio 的阐述：。
此主题相关图片如下：

实体流（Solid）技术在实现原理上仍与中面流技术相同，所不同的是数值分析方法有较大差别。在实体流技术中熔体的厚度方向的物理量变化不再被忽略，这时只能采用三维有限元网格，依靠三维有限差分法或三维有限元法对熔体的充模流动进行数值分析。因此与中面流或双面流相比，基于实体流技术的注塑模CAE软件目前所存在的最大问题就是计算量巨大、计算时间长，例如电视机前壳这样的塑料制品，用现行的注塑模CAE软件，用目前配置最好的计算机仍需要数百小时才能计算出一个方案。这与目前的模具开发周期相违背，成为制约注塑模CAE技术全面推广的瓶颈。因此要真正推广基于实体流技术的注塑模CCAE软件仍有待软件算法的改进和计算机硬件设备速度的提升。由于中面流技术久经考验，计算速度快，分析准确性高，至今仍然是注塑成型 CAE分析的主流。
以上资料是我从网络上收集来的，希望能帮助大家加深对MPI的认识。