有限元分析中网格划分的关键步骤与技巧：提升解算精度与速度
对于有限元分析，网格划分是最关键的步骤，网格构成的质量直接影响解决方案的准确性和速度。网格划分有三个步骤：定义单位属性（包括实际常数），定义几何模型上的网格属性和分隔网格。今天，我将与您分享：有限元仿真分析技术中网格部门的类型和步骤。
定义网格的属性主要用于定义单元格的形状和大小。单位大小基本上是在在线段上定义的，并且可以除以行段的数量或长度。在建立在线细分市场后，可以立即声明它，或者在整个实体模型完成后一一声明。当使用自下而上的方法构建模型时，在建立线段段后立即声明更方便，并且不容易出现错误。例如，在声明行段的数量和大小后，在复制对象时将一起复制对象的属性。完成上述操作后，您可以执行网格命令。
网格过程也可以逐渐进行，即，在某个阶段将实体模型对象啮合。如果结果令人满意，则将建立和分离其他对象。
网格的划分可以分为自由的网格，映射的网格和清扫。
1。自由网格部门
免费网络是最自动的网格划分技术之一。它可以自动在表面上产生三角形或四边形网格，并在体内产生四面体网状。一般而言，ANSYS的智能尺寸控制技术（SmartSize命令）可自动控制网格的大小和密度分布。您还可以手动设置网格的大小（aeSize，lesize，kesize，esize等。系列命令）并控制密度分布并选择网络段算法（MOPT命令）。
对于复杂的几何模型，这种网络方法节省了时间和精力，但缺点是单位数量通常很大，并且计算效率降低。同时，由于该方法只能为三维复杂模型生成四面体单元，以获得更好的计算精度，因此建议使用次级四面体单元（第92单元）。
如果选择了六面体单元，则此方法将自动将六面体单元降低到具有相同顺序的四面体单元中。因此，最好不要选择线性（一阶）六面体单元（没有中间节点，例如45单元），因为该单元将其退化为线性四面体单元，该线性四面体单元的刚度过多且计算精度较差；如果选择了六面体单元（例如95单元），则因为它是一种降级形式，则节点的数量与其六面体原型单元一致，但在同一位置有多个节点。因此，模型中的四面体单元的降解形式可用于将四面体单元的降解形式更改为未降级的四面体单元（例如92单元），从而减少了每个单元中的节点数量并提高溶液效率。
在某些情况下，必须使用六面体单元的退化形式进行自由网络。例如，在执行混合网格划分（稍后详细描述）时，金字塔过渡单元只能用六面体单元形成。自由网格中的层网格函数（由Lesize命令的Layer1和Layer2域控制）对于考虑皮肤效应的计算流体力学和电磁场分析非常有用。
2。映射网格部门
映射网络是常规型号的常规网格划分方法。映射网格要求表面或身体的形状是规则的，也就是说，它们必须遵守某些规则。
将四边形映射网格分为脸部时，必须满足三个条件：
在为供体绘制六边形元素映射网格时，必须满足4个条件：
对于三维复杂的几何模型，通常的做法是使用ANSYS布尔操作函数将它们切成四个，五个或六个月的hexhedrals，然后将切割物体映射并覆盖。您也可以使用连接方法获取常规面部和身体。连接或面对任何实体建模操作后生成的线无效，仅用于网格除以。
脸可以是三角形，四边形或任何其他多边形。对于具有四个以上侧面的多边形，必须将一些边缘与LCCAT命令串联成一个边缘，以使其仍然是三角形或四边形的夹杂物。或使用AMAP命令定义3至4个顶点（程序会自动将两个顶点之间的所有线段串联成一个线段），以映射划分。请注意，线之间的角度不应太大或太小。
身体可以是四面体，五角体，六面体或任何其他多面体。对于具有六个以上侧面的多面体，必须使用ACCAT命令将某些面耦合到一个脸上，以便为了进行网格，它仍然是四个，五个或六面体。
表面的三角形映射网架通常可以服务于身体的自由网状，因此身体的自由网格满足某些特定的要求，例如：身体狭窄的表面的短方向需要一定数量的层数的单位单位，并且在某些位置上必须在某些方面进行良好的模型。为了清除表面网格，将身体网格分开（表面网格也可以除以虚拟单元类型-Mesh200-，该虚拟单元类型 - 该类型用于辅助网格分裂，并且无需在此之后清除）。
3。扫描网格部门
对于通过拖动，旋转，偏移（VDRAG，VROTAT，VOFFST，VEXT等）产生的复杂的三维实体，首先可以在原始表面上生成外壳（或网格200）单元格形式的表面网格，然后可以自动形成壳的表面，然后可以自动形成身体，同时形成三维的实体网格。对于已经形成的三维复杂实体，如果它们沿特定方向的拓扑形式始终保持一致，则可以使用（手动或全自动）清除网格除法（VSWEEP命令）函数来划分网格。以这两种方式形成的单元几乎都是六面体单位。
通常，这是通过扫描形成网格的一个很好的方法。对于复杂的几何实体，经过一些简单的切片，可以自动形成常规的六面体网格，该网格具有更大的优势和灵活性。
4。混合网格部
混合网格分裂意味着，在几何模型中，根据每个部分的特征，采用多个网格分裂方法，例如自由，映射和扫描，以形成在综合效应中尽可能好的有限元模型。应从计算准确性，计算时间，建模工作量等方面全面考虑混合网格分割方法。
通常，为了提高计算准确性并减少计算时间，应首先考虑将六面体网划分为适合清除和映射网格的区域。该网格可以是线性的（无中间节点）或二次（带有中间节点）。如果没有合适的区域，请尝试通过各种布尔计算方法（例如切片）来创建合适的区域（尤其是对于该区域或部分问题）。
其次，对于不能用四面体自由网格划分的区域，具有中间节点的六面体单元被自由分配（自动退化为适合自由分裂形式的单元）。目前，在该区域与已被扫描或映射的网状区域之间的区域之间的界面处，将自动形成金字塔过渡单元（没有中间节点的六面体单元没有金字塔归化形式）。
如果整个分析模型的计算准确性不高，或者自由网格划分区域的计算精度不高，则可以使用没有中间节点的六面体单元将网络分割为自由网格区域中（自动退化为四面体中，没有中间节点）。目前，尽管六面体单位划分和四面体单位部门之间没有金字塔过渡单元，但如果六面体单位区域中的单元也没有中间节点，因为它们都是线性单元，但也可以确保单位的协调。
5。使用自由度的耦合和约束方程
对于某些形式的复杂几何模型，可以在独立的网格划分后“粘合”相邻的物体（通常是映射或清除）。由于各个身体之间没有几何连接，因此无需担心彼此之间网格的影响，因此可以自由地使用各种手段来划分良好的网格。网格之间的“键合”与形状函数的差异结合。因此，可以绝对保证在连接位置处的位移连续性。如果您非常关注连接处的压力，则可以在以下所述的本地位置建立一个子区域模型。
例如，对于循环对称模型（例如旋转机械等），只能建立一个扇区作为分析模型。 CPCYC命令可以自动建立在该扇区两个部分上所有相应节点的自由联轴条件（MSHCOPY命令可用于轻松在两个部分上生成相应的网格）。
6。使用次区模型和其他方式
子区域模型是一般的第一，然后是局部分析技术（也称为切割边界条件方法）。对于仅关心局部地区准确结果的复杂几何模型，该方法可用于获得最小工作量的所需结果。
首先，建立一个通用分析模型，并忽略模型中的一系列小特征，例如引导角度，开孔，插槽等。同时，在大型模型上划分较厚的网格（计算和建模的工作量很小），施加负载并完成分析；其次，建立一个本地模型（在与整体模型相同的坐标系统下），添加上一个忽略的小特征，然后将细网格划分（该模型的切割边界应与关注区域尽可能远），使用CBDOF等一系列命令，以自动将模型的整体模型的计算结果自动插入用于求解模型的边界和计算模型的边界。
该方法的另一个优点是，它可以根据小型模型（例如更改圆角半径，接缝的宽度等）来优化（或任意更改）关注的小特征。总体模型和本地模型可以采用不同的单元类型，例如总体模型采用板岩单元，本地模型采用固体单元等。
子结构（也称为Hyperunit）也是解决大规模问题的有效手段。在Abaqus中，Hyperunits可用于组装部分之间的各种非线性和接触分析，从而有效地降低了大型模型的溶液量表。
巧妙地利用结构的对称性对实际工作也非常有帮助。对于常规结构和载荷，它们在轴向对称或平面对称性上。毫无疑问，应使用它们的对称性。在某些特殊情况下，也可以使用它，例如：如果结构在轴向对称性上并且负载在轴向上不是对称的，则可以使用Abaqus来解决此类问题；对于由多个组件组成的组装，如果每个部分都符合平面对称性，但是每个对称平面都不相同，则可以使用多个对称平面来处理模型（或至少可以使用此方法来减少建模工作量：每个部分仅需要处理一半的模型，然后复制或映射以生成整体模型）。
简而言之，对于复杂的几何模型，全面使用各种方法来建立高质量和高计算效率有限元模型是极其重要的一步。这里介绍的只有少数预防措施。用户自己继续探索，总结和验证许多工程问题。大多数人确保有效有效地处理复杂模型的手段。
免费文件“ Abaqus 3D圆柱过渡网部门”