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发表于 2018-3-7 23:39:06 | 显示全部楼层 |阅读模式
Simulation常用收敛小技巧(网格篇)

网格控制在CAE分析重占有举足轻重的地位,不论是最基础的静态分析,或是至运算较为复杂的非线性分析,网格控制是否合理绝对与项目的收敛程度息息相关的。

首先当我们在产生网格时,会先看到(图1)的控制bar,这控制bar是我们调整网格的方式之一,是以较直观的方式来控制网格,将网格以粗细之分,告知使用者当托bar越靠近粗的位置,网格越粗糙,靠近细的时候,网格越精细,重设的功能则是让Simulation自行为用户判定该模型最适当的大小。这项功能一般使用在模型较为简易,无太多几何特征需要做网格控制时所使用。

084650l0cc2zss7pvcm2hm.jpg

[table=98%][td]
(图1)


084650l0cc2zss7pvcm2hm.jpg

(图2)

关于标准网格与基于曲率网格,基于曲率网格会针对圆角或是细碎面特征加以细化,因此当遇到模型有许多细碎特称时,很容易造成网格数量的暴增(图3),而这种情形并不是我们所乐见的。由图中可以发现利用标准网格与基于曲率网格明显的差异,于模型中间圆孔处边缘的导圆角,基于曲率网格会加以细化,以至于总元素与总节点超过标准网格的2倍。

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(图3)

因此对于标准网格与基于曲率网格的使用时机选择,当分析的模型较为简单,或是可以使用2D简化的方式模拟时,可考虑使用基于曲率网格,节省时间又能达到一定的准确度。而对于一般组合件模型,则考虑使用标准网格去做控制,避免不必要的网格数过多,造成长时间的运算及出错率。

不论标准网格或是基于曲率网格,都可以使用参数的方式去做控制,通常我们会利用Simulation判定的网格尺寸上下调整至整数,再配合公差的来执行网格的切划。而调整的尺寸多少才达到精度的标准呢?一般而言,我们会观注于应力或是变形量较大的位置,至少要有3层以上的网格,以(图4)来说明,假设该模型的周边是我们所关注的,那么B模型有3层以上的网格,此精度对于分析来说是足够的。

084650l0cc2zss7pvcm2hm.jpg

(图4)

一般公差的范围在网格大小的1/100至1/20,这边的公差是指网格与网格之间在产生过程中的公差精度,而预设的公差为1/20,所以当我们第一次产生网格时如果无法顺利生成,可以微调公差,将公差值调小,对于模型产生网格是非常有帮助的。

自动转变只能够使用于标准网格。当核取时,程序会将网格控制自动套用到小特征、钻孔、圆角及其他的模型细部,与基于曲率网格的功能雷同,差别在于自动转变只针对细部模型的部分,而基于曲率算法是对于高曲率区域产生更多的元素。在网格化许多较小特征及细部的大型模型时,建议清除自动转变以免产生大量的元素。部分细小特征是分析过程关注的地方,可以再配合手动网格控制方法,针对应力集中处的网格再进行细微化即可。(图5)为没有核选自动转变与核选的差异,。

084650l0cc2zss7pvcm2hm.jpg

(图5)

最后我想跟你分享的是进阶选项(图6)里的功能设定,白话点的方式来说,Jacobian点作用在于检查,粗略质量网格作用在于测试,为实体自动尝试是针对懒人设计帮助你有效率的产生网格

Jacobian点检查一般仅供高质量网格使用。 设定积分点数,用来检查四面体元素的扭曲程度。 您可将 Jacobian check 基于 4、16、29 Gaussian 点或在节点。不过通常只有在非线性分析时,我们会严谨些提高Jacobian点至16以上,并做网格质量上的检查。Jacobian值越接近1越好,其值不能趋近于0或负值,否则将导致严重的局部网格失败。

084650l0cc2zss7pvcm2hm.jpg

(图6)

(图7)分别为12mm、7mm、1mm取样出来的网格Jacobian测试,会发现网格尺寸越小,Jacobian值越接近1,网格尺寸到1mm的时候虽然Jacobian值为1.05,但是模型总元素以达到186万左右,此时从运算时间与精度取一平衡点,我们可以选择网格7mm的尺寸大小即可。

084650l0cc2zss7pvcm2hm.jpg

(图7)

经由表格的方式(图8)(图9)做交叉比对,由于网格尺寸在4mm时,元素开始暴增,尺寸11mm Jacobian值偏高,因此很容易观察出较适合该模型网格的尺寸在5mm-10mm之间。

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(图8)

084650l0cc2zss7pvcm2hm.jpg

(图9)

粗略质量网格则是一般我们所提到的一阶元素,此元素为4个节点的4面体元素,通常在仿真落下测试时,为了加速程序的运算,先得到趋势结果,会勾选粗略质量网格来进行运算。

为实体自动尝试(图10)的功能中,当你网格一直失败,但突然需要离开计算机前面时,可以输入我们要尝试重新网格的次数,让Simulation帮您去做测试,程序会自动重新网格化模型。整体元素大小及每次尝试公差缩减的比例是 0.8。不过前提必须一定要是标准网格,当然这个比例0.8也可以于Simulation选项中网格的默认值去做调整。

084650l0cc2zss7pvcm2hm.jpg

(图10)

看完了这篇Simulation收敛小技巧(网格篇),相信你对网格的认识又更进了一步,也祝各位往后在Simulation使用上能更加顺利上手。
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很实用的关键技巧。
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很实用,谢谢
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