De網(wǎng)格劃分原則及方法參考模板

1、原Deform網(wǎng)格劃分原則及方法 2009-04-04 23:48引言：劃分網(wǎng)格是建立有限元模型的一個重要環(huán)節(jié)，它要求考慮的問題較多，需要的工作量較大，所劃分的網(wǎng)格形式對計算精度和計算規(guī)模將產(chǎn)生直接影響。為建立正確、合理的有限元模型，這里介紹網(wǎng)格劃分時的一些基本原則及方法。關(guān)鍵詞： Deform 網(wǎng)格 局部細化一、網(wǎng)格劃分的原則 1 網(wǎng)格數(shù)量 網(wǎng)格數(shù)量的多少將影響計算結(jié)果的精度和計算規(guī)模的大小。一般來講，網(wǎng)格數(shù)量增加，計算精度會有所提高，但同時計算規(guī)模也會增加，所以在確定網(wǎng)格數(shù)量時應(yīng)權(quán)衡兩個因數(shù)綜合考慮。 圖1中的曲線1表示結(jié)構(gòu)中的位移隨網(wǎng)格數(shù)量收斂的一般曲線，曲線2代表計算時間隨網(wǎng)格數(shù)量的變

2、化?？梢钥闯觯W(wǎng)格較少時增加網(wǎng)格數(shù)量可以使計算精度明顯提高，而計算時間不會有大的增加。當網(wǎng)格數(shù)量增加到一定程度后，再繼續(xù)增加網(wǎng)格時精度提高甚微，而計算時間卻有大幅度增加。所以應(yīng)注意增加網(wǎng)格的經(jīng)濟性。實際應(yīng)用時可以比較兩種網(wǎng)格劃分的計算結(jié)果，如果兩次計算結(jié)果相差較大，可以繼續(xù)增加網(wǎng)格，相反則停止計算。 圖1 位移精度和計算時間隨網(wǎng)格數(shù)量的變化 在決定網(wǎng)格數(shù)量時應(yīng)考慮分析數(shù)據(jù)的類型。在靜力分析時，如果僅僅是計算結(jié)構(gòu)的變形，網(wǎng)格數(shù)量可以少一些。如果需要計算應(yīng)力，則在精度要求相同的情況下應(yīng)取相對較多的網(wǎng)格。在熱分析中，結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度梯度不大，不需要大量的內(nèi)部單元，這時可劃分較少的網(wǎng)格。 2 網(wǎng)格疏密

3、網(wǎng)格疏密是指在結(jié)構(gòu)不同部位采用大小不同的網(wǎng)格，這是為了適應(yīng)計算數(shù)據(jù)的分布特點。在計算數(shù)據(jù)變化梯度較大的部位(如應(yīng)力集中處)，為了較好地反映數(shù)據(jù)變化規(guī)律，需要采用比較密集的網(wǎng)格。而在計算數(shù)據(jù)變化梯度較小的部位，為減小模型規(guī)模，則應(yīng)劃分相對稀疏的網(wǎng)格。這樣，整個結(jié)構(gòu)便表現(xiàn)出疏密不同的網(wǎng)格劃分形式。 圖2是中心帶圓孔方板的四分之一模型，其網(wǎng)格反映了疏密不同的劃分原則。小圓孔附近存在應(yīng)力集中，采用了比較密的網(wǎng)格。板的四周應(yīng)力梯度較小，網(wǎng)格分得較稀。其中圖b中網(wǎng)格疏密相差更大，它比圖a中的網(wǎng)格少48個，但計算出的孔緣最大應(yīng)力相差1%，而計算時間卻減小了36%。由此可見，采用疏密不同的網(wǎng)格劃分，既可以保持

4、相當?shù)挠嬎憔?，又可使網(wǎng)格數(shù)量減小。因此，網(wǎng)格數(shù)量應(yīng)增加到結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位，在次要部位增加網(wǎng)格是不必要的，也是不經(jīng)濟的。 劃分疏密不同的網(wǎng)格主要用于應(yīng)力分析(包括靜應(yīng)力和動應(yīng)力)，在結(jié)溫度場計算中采用趨于均勻網(wǎng)格。 圖2 帶孔方板的四分之一模型 二、網(wǎng)格劃分的方法 1、基本網(wǎng)格劃分方法 在Deform中劃分網(wǎng)格方式有兩種。一種是相對網(wǎng)格劃分方法，一種是絕對網(wǎng)格劃分方法。2 / 4 相對網(wǎng)格劃分方式：使用相對網(wǎng)格劃分方式用戶僅需要指定固定單元的數(shù)目。無論物體形狀多么復(fù)雜，單元的數(shù)量必須是恒定。 絕對網(wǎng)格劃分方式：使用絕對網(wǎng)格設(shè)置方式，系統(tǒng)決定網(wǎng)格劃分總數(shù)，隨著物體的復(fù)雜，單元數(shù)也隨之增加。 無論相

5、對劃分網(wǎng)格方式還是絕對網(wǎng)格劃分方式，兩者都有依靠劃分網(wǎng)格權(quán)重來分配物體上各部分的單元大小，默認的劃分網(wǎng)格權(quán)重在Detailed setting-weight factors下面，此權(quán)重在大多數(shù)模擬中效果很好。相對網(wǎng)格劃分方式是系統(tǒng)默認設(shè)定，用絕對網(wǎng)格劃分方式目的在于增加模擬的正確性，這是因為網(wǎng)格尺寸設(shè)定后自始至終不變，隨著物體形狀越來越復(fù)雜，單元數(shù)的增加可以更好的描述物體的表面。使用絕對網(wǎng)格劃分方式，為了決定網(wǎng)格劃分的最小尺寸，需通過測量模具的最小特征尺寸，這個最小特征必須滿足的條件是成形過程中它的形狀會反映在工件上，也就是非曲直說有工件材料要流過此特征。最小特征的選取是指整個模擬過程的最小特

6、征。Mesh分為兩個步驟，先surface mesh，然后再solid mesh。在相對網(wǎng)格劃分中，preview是surface mesh,而generate mesh是surface mesh和solid mesh兩步。在絕對網(wǎng)格劃分中直接分為surface mesh和solid mesh兩個命令。2、局部細化網(wǎng)格方法 在一些高梯度地區(qū)，即應(yīng)變，應(yīng)變速率，溫度，幾何尺寸等變化比較劇烈的地區(qū)，網(wǎng)格需要細化。這里可以設(shè)置權(quán)重因子，還有一個重要的設(shè)置是mesh density windows（網(wǎng)格密度窗口）因子，這個選項與后面介紹的網(wǎng)格密度有關(guān)，為了在一些地方設(shè)置更為細密的網(wǎng)格，光靠上面滑桿設(shè)置

7、的幾個因子還不行（注：前面四個因子相加之和必須是"1"，在調(diào)整權(quán)重因子時，可以用鍵盤上的向左，向右鍵來進行微調(diào)。）還需要用戶設(shè)置來調(diào)節(jié)網(wǎng)格密度的分配，將mesh density windows后的滑桿設(shè)為非零數(shù)字（注：設(shè)置的數(shù)值越大表示考慮的越多。），就可以啟動下的的mesh windows選項，在下面選項所控制的窗口中，數(shù)字都要乘以這個非零因子。 接著在windows區(qū)域內(nèi)點擊Add在屏幕的圖形顯示窗口左下方彈出一個小窗口，可以定義局部區(qū)域，在定義調(diào)整Mesh windows時鼠標必須是獲取點的狀態(tài)，不能是縮放觀察的狀態(tài)。Size Ratio to Elem Outsid

8、e Window用來調(diào)整窗口內(nèi)部單元與外部單元的比率。速度欄：此項表明局部細化網(wǎng)格的窗口是以該速度向其矢量方向運動，這個參數(shù)的設(shè)置與模具和工件的接觸變形區(qū)有關(guān)。局部細化網(wǎng)格的目的在于讓變形大的地區(qū)得到較小的網(wǎng)格，以有利于反映真實的變形并節(jié)省計算時間，如果接觸變形區(qū)是隨著時間變化的，想要變化的接觸變形區(qū)始終都得到局部細化網(wǎng)格，那么窗口的速度就應(yīng)該等于接觸區(qū)變化的速度。有時你會發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格窗口沒有發(fā)揮作用，這有幾個原因：一、Wight Factor中因子設(shè)置為零；二、總體網(wǎng)格的數(shù)量太少；三、可能是Mesh Windows中定義的網(wǎng)格密度比例太大。九個按鈕分別是：矩形網(wǎng)格劃分工具、圓柱形網(wǎng)格劃分工具、環(huán)形網(wǎng)格劃分工具、比例縮放、移動、旋轉(zhuǎn)、調(diào)整比例、預(yù)覽、清除。大小調(diào)整方法：將拖動按鈕點紅然后