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网格划分问答

作者:管理员    发布于:2019-12-24 08:54:14    文字:【】【】【

网格划分就是把模型分成很多小的单元,作为有限元分析前处理的重中之重,网格划分与计算目标的匹配程度、网格的质量好坏,决定了后期有限元计算的质量。


1、有限元分析为什么要进行网格划分

是为了使模型变成有限元,划分网格之后,单元节点的位移增量是有限元迭代过程中的基本未知量。
有限元网格划分是进行有限元数值模拟分析至关重要的一步,它直接影响着后续数值计算分析结果的精确性。网格划分涉及单元的形状及其拓扑类型、单元类型、网格生成器的选择、网格的密度、单元的编号以及几何体素。从几何表达上讲,梁和杆是相同的,从物理和数值求解上讲则是有区别的。同理,平面应力和平面应变情况设计的单元求解方程也不相同。在有限元数值求解中,单元的等效节点力、刚度矩阵、质量矩阵等均用数值积分生成,连续体单元以及壳、板、梁单元的面内均采用高斯(Gauss)积分,而壳、板、梁单元的厚度方向采用辛普生(Simpson)积分。辛普生积分点的间隔是一定的,沿厚度分成奇数积分点。由于不同单元的刚度矩阵不同,采用数值积分的求解方式不同,因此实际应用中,一定要采用合理的单元来模拟求解。

 

2、有限元分析时划分网格的标准是什么?

有限元分析时划分网格的标准是单元属性(包括实常数)、几何模型的定义网格属性。

  1. 定义网格的属性主要是定义单元的形状、大小。单元大小基本上在线段上定义,可以用线段数目或长度大小来划分,可以在线段建立后立刻声明,或整个实体模型完成后逐一声明。采用Bottom-Up方式建立模型时,采用线段建立后立刻声明比较方便且不易出错。例如声明线段数目和大小后,复制对象时其属性将会一起复制,完成上述操作后便可进行网格化命令。

  2. 网格化过程也可以逐步进行,即实体模型对象完成到某个阶段就进行网格话,如所得结果满意,则继续建立其他对象并网格化。

  3.  网格的划分可以分为自由网格(free     meshing)、映射网格(mapped meshing)和扫略网格(sweep meshing)等。

  4. 3、ansys中网格的面划分和体划分具体有什么区别

    面是二维的,体是三维的面划分网格是把面分成小块,分成的小块也是面,一般是三边形或者四边形体划分网格就是把体分成小体,分成的小块也都是体,一般为四面体或者六面体面网格是四边形,扫略过的体网格对应的就是六面体面网格是三边形,对应的体网格就是四面体本身这两个就是两个概念,不过规则体划分之前可以先进行面网格划分,然后扫略过去就行了。具体的还得具体问题具体分析。

     

    4、有限元划分网格最好的软件是什么

    (1)流体分析建议网格划分使用ICEM CFD,画出的网格质量高,能够很好满足workbench中Fluent流体分析的要求,但是比较难;
    (2)汽车行业多用HyperMesh划分网格,进行结构、应力、应变分析,有较大的应用范围;
    (3)一般的结构分析建议使用Gambit进行网格划分。
    总结:
    有限元网格划分,前处理要根据模型分析要求选择合适的划分网格的软件,网格也并不是划的越密越好,满足分析要求即可。
    过于密集就会使得计算时间过长,过于稀疏无法满足分析要求。

     

    5、有限元分析中为什么网格划分越细结构的刚度越小?

    有时候“网格越粗,结构刚度越大”是因为网格闭锁(Mesh Locking)

    低阶单元存在闭锁问题,例如用三节点单元描述一个不可压缩材料,或有一定剪胀、剪缩性质的材料,下图(右)将区域划分为两个三节点网格。由于材料性质的约束,每个网格节点的位移只能沿左图虚线所示的那样。两个单元拼起来,这个区域在A点无论怎么加载都不会有变形。这个体系刚度很大。

    如果存在网格闭锁,那么划分更多单元会减轻网格闭锁的影响(但不能完全避免)。所以网格闭锁有时会导致“网格越粗,结构刚度越大”。

    除此之外,影响因素还挺多的,并不一定总是“网格划分越细结构的刚度越小”。
    参考文献:
    杨 军,宋二祥,陈肇元.土体三维弹塑性分析中有限单元的选择,工程力学,2000年第6期。

     

    6、声学网格 结构网格 场点网格有什么区别?

    简单的说,声学网格是用来做声学计算的,一般是将声音传播媒介(空气,水等)进行网格划分形成的体网格。结构网格是用来做结构计算的,将结构进行网格划分,有壳网格和体网格两种。场点网格就是在声场中找出几个点来看响应结果的点。

 
 
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