如何使用 PyAnsys 和 PyVista 创建共享拓扑
How to create shared topology using PyAnsys and PyVista
我使用 PyVista 创建了两个圆柱形网格，目的是使用 PyAnsys 对内圆柱（以蓝色显示）和外圆柱（以灰色显示）执行模态分析。这些圆柱体中的每一个都具有不同的 material 属性并构成单个模型的一部分：
外圆柱体
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？
我查看了文档，但找不到任何可以做到这一点的东西（但是，我对库的理解不是很好，我可能会遗漏一些东西）。
查看NUMMRG:
Merges coincident or equivalently defined items.
The NUMMRG command does not change a model's geometry, only the
topology.
The merge operation is useful for tying separate but coincident parts
of a model together. If not all items are to be checked for merging,
use the select commands (NSEL, ESEL, etc.) to select items. Only
selected items are included in the merge operation for nodes,
keypoints, and elements.
考虑@user13974897 的回答后，我想出了以下解决方案。
对初始方法的改进：
在这种情况下不需要使用 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() 方法进行网格划分。
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，这会导致流体柱内出现严重的单元变形（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。
泰特根：https://tetgen.pyvista.org/index.html
几何体创建、网格划分和拓扑共享：
必须为每个网格分配一个数字标签（在分配单独的 material 属性时引用）。它们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化：
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')
同样，创建流体柱的几何体并对其进行网格化：
# 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。此公差决定了项目（在本例中为节点）合并的范围。
# 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，但是关于上述内容的信息似乎很少，足以保证这样的解释。
我使用 PyVista 创建了两个圆柱形网格，目的是使用 PyAnsys 对内圆柱（以蓝色显示）和外圆柱（以灰色显示）执行模态分析。这些圆柱体中的每一个都具有不同的 material 属性并构成单个模型的一部分：
外圆柱体
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？
我查看了文档，但找不到任何可以做到这一点的东西（但是，我对库的理解不是很好，我可能会遗漏一些东西）。
查看NUMMRG:
Merges coincident or equivalently defined items.
The NUMMRG command does not change a model's geometry, only the topology.
The merge operation is useful for tying separate but coincident parts of a model together. If not all items are to be checked for merging, use the select commands (NSEL, ESEL, etc.) to select items. Only selected items are included in the merge operation for nodes, keypoints, and elements.
考虑@user13974897 的回答后，我想出了以下解决方案。
对初始方法的改进：
在这种情况下不需要使用 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() 方法进行网格划分。
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，这会导致流体柱内出现严重的单元变形（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。
泰特根：https://tetgen.pyvista.org/index.html
几何体创建、网格划分和拓扑共享：
必须为每个网格分配一个数字标签（在分配单独的 material 属性时引用）。它们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化：
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')
同样，创建流体柱的几何体并对其进行网格化：
# 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。此公差决定了项目（在本例中为节点）合并的范围。
# 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，但是关于上述内容的信息似乎很少，足以保证这样的解释。