如何使用 PyAnsys 和 PyVista 创建共享拓扑

Question

我使用 PyVista 创建了两个圆柱网格，目的是使用 PyAnsys 在内圆柱（以蓝色显示）和外圆柱（以灰色显示）上执行模态分析。 其中每个圆柱体具有不同的材料特性并构成单个模型的一部分：

外筒

内筒

网格生成脚本：

import numpy as np
import pyvista as pv

def create_mesh(inner_radius, thickness, height, z_res, c_res, r_res_pipe, r_res_fluid):

    # Create a pipe mesh using a structured grid using the specified mesh density:
    outer_radius = inner_radius + thickness

    # Create a list of radial divisions between the inner and outer radii:
    if r_res_pipe % 2 != 0:
        r_res_pipe = r_res_pipe + 1 # radial resolution must be even to accommodate array reshaping

    radial_divisions = np.linspace(inner_radius, outer_radius, r_res_pipe)

    grid = pv.CylinderStructured(
        radius=radial_divisions, height=height, theta_resolution=c_res, z_resolution=z_res
    )

    grid.points = grid.points
    original_mesh = pv.UnstructuredGrid(grid)

    pipe_mesh = original_mesh
    points = pipe_mesh.points.reshape(z_res, c_res, r_res_pipe * 3)
    points[:, c_res - 1, :] = points[:, 0, :]
    pipe_mesh.points = points.reshape(z_res * (c_res) * 2, int(r_res_pipe + r_res_pipe / 2))

    pipe_mesh.plot(color='grey', show_edges=True)


    # Create a fluid mesh using a structured grid based on the pipe dimensions:
    # Create a list of radial divisions between the inner and outer radii:
    if r_res_fluid % 2 != 0:
        r_res_fluid = r_res_fluid + 1 # radial resolution must be even to accommodate array reshaping

    radial_divisions = np.linspace(0.0, inner_radius, r_res_fluid)

    grid = pv.CylinderStructured(
        radius=radial_divisions, height=height, theta_resolution=c_res, z_resolution=z_res
    )

    grid.points = grid.points
    original_mesh = pv.UnstructuredGrid(grid)

    fluid_mesh = original_mesh
    points = fluid_mesh.points.reshape(z_res, c_res, r_res_fluid * 3)
    points[:, c_res - 1, :] = points[:, 0, :]
    fluid_mesh.points = points.reshape(z_res * (c_res) * 2, int(r_res_fluid + r_res_fluid / 2))

    fluid_mesh.plot(color='blue', show_edges=True)

    return pipe_mesh, fluid_mesh

为此，我需要共享灰色和蓝色网格之间的拓扑。 是否有可以处理此问题的 MAPDL 命令？

我已经浏览了文档，但找不到任何可以做到这一点的东西（但是，我对图书馆的理解不是很好，我可能会遗漏一些东西）。

https://mapdldocs.pyansys.com/mapdl_commands/index.html

Answer 1

查看NUMMRG ：

合并重合或等效定义的项目。

NUMMRG 命令不会更改模型的几何形状，只会更改拓扑。

合并操作对于将模型的单独但重合的部分连接在一起很有用。 如果不是要检查所有项目以进行合并，请使用选择命令（NSEL、ESEL 等）来选择项目。 节点、关键点和元素的合并操作中仅包含选定项。

Answer 2

在考虑了@user13974897 的回答后，我为我的问题提出了以下解决方案。

对初始方法的改进：

在这种情况下没有必要使用 PyVista，因为 PyAnsys 能够处理圆柱体。 这些圆柱体可以使用mapdl.cyl4()方法创建，并且可以使用mapdl.vsweep()方法进行网格mapdl.vsweep() 。

cyl4： https ://mapdldocs.pyansys.com/mapdl_commands/prep7/_autosummary/ansys.mapdl.core.Mapdl.cyl4.html ? highlight = cyl4#ansys.mapdl.core.Mapdl.cyl4

vsweep： https ://mapdldocs.pyansys.com/mapdl_commands/prep7/_autosummary/ansys.mapdl.core.Mapdl.vsweep.html ? highlight = vsweep#ansys.mapdl.core.Mapdl.vsweep

下面的方法可以应用于 PyVista polydata。 但是，不建议这样做，因为它需要使用矩形网格，这会导致流体柱内的单元严重变形（需要您通过移除体积和调整密度来进行补偿以适应）。 这可能可以通过 TetGen 使用四面体网格来解决，但尚未经过测试。

TetGen： https ://tetgen.pyvista.org/index.html

几何创建、网格划分和拓扑共享：

每个网格都必须分配一个数字标签（在分配单独的材料属性时引用）。 这些在下面的脚本中被命名为pipe_tag和fluid_tag 。

创建管道几何体并对其进行网格划分：

mapdl = ansys.mapdl.core.launch_mapdl(loglevel='WARNING', override=True)
mapdl.units('SI')

# Create pipe mesh (nodal tag = 1):
pipe_tag = 1

mapdl.clear()
mapdl.prep7()
mapdl.et(1, "SOLID186") 
mapdl.mp('DENS', pipe_tag, pipe_density)
mapdl.mp('NUXY', pipe_tag, pipe_poissons_ratio)
mapdl.mp('EX', pipe_tag, pipe_elastic_modulus)

mapdl.cyl4(xcenter=0, ycenter=0, rad1=inner_radius, rad2=outer_radius, depth=length)

mapdl.cm('Pipe','VOLU')
mapdl.esize(element_size)
mapdl.mat(pipe_tag)  
mapdl.vsweep('Pipe')

类似地，创建流体柱的几何体并对其进行网格划分：

# Create fluid mesh (nodal tag = 2):
fluid_tag = 2

mapdl.et(2, "SOLID186") 
mapdl.mp('DENS', fluid_tag, fluid_density)
mapdl.mp('NUXY', fluid_tag, fluid_poissons_ratio)
mapdl.mp('EX', fluid_tag, fluid_bulk_modulus)

mapdl.cyl4(xcenter=0, ycenter=0, rad1=inner_radius, depth=length)

mapdl.cm('Fluid','VOLU')
mapdl.esize(element_size)
mapdl.mat(fluid_tag)  
mapdl.vsweep('Fluid')

最后，使用mapdl.nummrg()在两个网格之间创建接触节点，设置toler参数。 此容差决定了项目（在本例中为节点）合并的范围。

nummrg: https://mapdldocs.pyansys.com/mapdl_commands/prep7/_autosummary/ansys.mapdl.core.Mapdl.nummrg.html?highlight=nummrg#ansys.mapdl.core.Mapdl.nummrg

# Create contact nodes between the two meshes:
mapdl.nummrg('node', 10e-6)

我意识到对于这样一个小问题，这个答案很可能是冗长的，但有关上述内容的信息似乎很少，不足以保证这样的解释。