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(gè)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(jì)算精度和計(jì)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(shí)的一些基本原則及方法。關(guān)鍵詞： Deform 網(wǎng)格 局部細(xì)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(jì)算結(jié)果的精度和計(jì)算規(guī)模的大小。一般來講，網(wǎng)格數(shù)量增加，計(jì)算精度會有所提高，但同時(shí)計(jì)算規(guī)模也會增加，所以在確定網(wǎng)格數(shù)量時(shí)應(yīng)權(quán)衡兩個(gè)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(jì)算時(shí)間隨網(wǎng)格數(shù)量的變

2、化?？梢钥闯?，網(wǎng)格較少時(shí)增加網(wǎng)格數(shù)量可以使計(jì)算精度明顯提高，而計(jì)算時(shí)間不會有大的增加。當(dāng)網(wǎng)格數(shù)量增加到一定程度后，再繼續(xù)增加網(wǎng)格時(shí)精度提高甚微，而計(jì)算時(shí)間卻有大幅度增加。所以應(yīng)注意增加網(wǎng)格的經(jīng)濟(jì)性。實(shí)際應(yīng)用時(shí)可以比較兩種網(wǎng)格劃分的計(jì)算結(jié)果，如果兩次計(jì)算結(jié)果相差較大，可以繼續(xù)增加網(wǎng)格，相反則停止計(jì)算。 圖1 位移精度和計(jì)算時(shí)間隨網(wǎng)格數(shù)量的變化 在決定網(wǎng)格數(shù)量時(shí)應(yīng)考慮分析數(shù)據(jù)的類型。在靜力分析時(shí)，如果僅僅是計(jì)算結(jié)構(gòu)的變形，網(wǎng)格數(shù)量可以少一些。如果需要計(jì)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(shí)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(jì)算數(shù)據(jù)的分布特點(diǎn)。在計(jì)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(jì)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(gè)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(gè)，但計(jì)算出的孔緣最大應(yīng)力相差1%，而計(jì)算時(shí)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(dāng)?shù)挠?jì)算精度，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(jì)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(jì)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(rèn)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(rèn)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?yàn)榫W(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(gè)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(gè)模擬過程的最小特

6、征。Mesh分為兩個(gè)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(gè)命令。2、局部細(xì)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(xì)化。這里可以設(shè)置權(quán)重因子，還有一個(gè)重要的設(shè)置是mesh density windows（網(wǎng)格密度窗口）因子，這個(gè)選項(xiàng)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(xì)密的網(wǎng)格，光靠上面滑桿設(shè)置

7、的幾個(gè)因子還不行（注：前面四個(gè)因子相加之和必須是"1"，在調(diào)整權(quán)重因子時(shí)，可以用鍵盤上的向左，向右鍵來進(jìn)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(xiàng)，在下面選項(xiàng)所控制的窗口中，數(shù)字都要乘以這個(gè)非零因子。 接著在windows區(qū)域內(nèi)點(diǎn)擊Add在屏幕的圖形顯示窗口左下方彈出一個(gè)小窗口，可以定義局部區(qū)域，在定義調(diào)整Mesh windows時(shí)鼠標(biāo)必須是獲取點(diǎn)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(xiàng)表明局部細(xì)化網(wǎng)格的窗口是以該速度向其矢量方向運(yùn)動，這個(gè)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(xì)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(shí)的變形并節(jié)省計(jì)算時(shí)間，如果接觸變形區(qū)是隨著時(shí)間變化的，想要變化的接觸變形區(qū)始終都得到局部細(xì)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(shí)你會發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格窗口沒有發(fā)揮作用，這有幾個(gè)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(gè)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(diǎn)紅然后