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文檔簡介

1、網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分過程網(wǎng)格劃分控制實體模型網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分練習(xí)常用結(jié)構(gòu)單元類型網(wǎng)格劃分基本原則主要內(nèi)容A網(wǎng)格劃分過程定義單元屬性單元類型定義實常數(shù)定義材料參數(shù)網(wǎng)格劃分控制生成網(wǎng)格網(wǎng)格劃分過程注意:在劃分網(wǎng)格前,必須定義單元類型,最好定義好單元屬性。B網(wǎng)格劃分控制同一實體不同的網(wǎng)格劃分較差的網(wǎng)格a)Free Quad plane42b)Mapped Quad plane42網(wǎng)格劃分工具網(wǎng)格劃分器選擇單元屬性設(shè)置Smartsize網(wǎng)格劃分控制單元尺寸控制單元形狀控制網(wǎng)格劃分優(yōu)化Main Menu Preprocessor Meshing MeshTool 單元屬性設(shè)置或者菜單操作單元屬性設(shè)置在創(chuàng)建有

2、限元模型的過程中,單元屬性的設(shè)置一般有三種方法:分網(wǎng)前設(shè)置當(dāng)前的缺省單元屬性,即“global”的MAT、TYPE和REAL, 然后對該實體模型相應(yīng)區(qū)域分網(wǎng),依次完成所有分網(wǎng)。分網(wǎng)前將單元屬性預(yù)先賦予實體模型的相應(yīng)部位,然后一起分網(wǎng)。分網(wǎng)后對單元屬性進(jìn)行修改。注意:如果沒有設(shè)置單元屬性,ANSYS則自動將所有單元賦予 缺省值:MAT=1、TYPE=1、和REAL=1。單元屬性設(shè)置 當(dāng)你在劃分單元前忘記設(shè)置單元屬性,劃分后的單元屬性MAT=1、TYPE=1、REAL=1,怎么辦?在這種情況下,有兩種方法可以修改單元屬性:一是先清除網(wǎng)格,再設(shè)置好單元屬性,重新劃分網(wǎng)格。二是先設(shè)置當(dāng)前的單元屬性,再

3、修改網(wǎng)格為當(dāng)前單元屬性。 Main Menu: Preprocessor -Attributes- Defines Default Attribs Main Menu: Preprocessor -Modeling- Move/Modify -Elements- Modify Attrib尺寸控制缺省單元尺寸 當(dāng)?shù)谝淮芜M(jìn)入ANSYS進(jìn)行自由和映射網(wǎng)格劃分時,程序自動設(shè)置為缺省單元尺寸。缺省單元尺寸以下列量為基礎(chǔ):最小未劃分網(wǎng)格線的最小單元數(shù)和最大單元數(shù)每個單元的最大跨角單元最小和最大的邊長缺省單元尺寸的控制可以改變:Main Menu: Preprocessor Meshing Size Cn

4、trls ManualSize Global Other缺省尺寸改變結(jié)果Mapped Quad plane42最小線的缺省等分?jǐn)?shù)為3最小線的等分?jǐn)?shù)修改為4Smartsize網(wǎng)格劃分控制在進(jìn)行自由網(wǎng)格劃分時,建議采用Smartsize控制網(wǎng)格的大小。在進(jìn)行自動網(wǎng)格劃分時,智能網(wǎng)格給網(wǎng)格劃分器創(chuàng)造合理的單元形狀提供一個好的選擇。注意:打開智能網(wǎng)格并不影響映射網(wǎng)格的劃分, 映射網(wǎng)格仍然使用缺省尺寸。Smartsize網(wǎng)格劃分控制打開智能網(wǎng)格,尺寸級別的范圍從 1 (精細(xì)) 到10 (粗糙), 缺省級別為 6 ,級別越高說明網(wǎng)格越粗。1、Smartsize基本控制Main Menu Preproces

5、sor Meshing MeshTool Main Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls SmartSize Basic 注意:只有關(guān)閉meshtool對話框,才會出現(xiàn)BASIC菜單。或者:Smartsize網(wǎng)格劃分控制1、Smartsize基本控制對同一模型,采用不同的智能網(wǎng)格級別進(jìn)行網(wǎng)格劃分時所得到的網(wǎng)格。Smartsize網(wǎng)格劃分控制1、Smartsize基本控制不同Smartsize水平值下的網(wǎng)格劃分結(jié)果Smartsize網(wǎng)格劃分控制2、Smartsize高級控制Main Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls

6、SmartSize Adv Opts 比例因子膨脹因子過渡因子Smartsize網(wǎng)格劃分控制2、Smartsize高級控制FAC:用于計算默認(rèn)網(wǎng)格尺寸的比例因子,取值范圍0.25。FAC參數(shù)控制效果(plane82 Free Tri Smartsize)FAC=0.5 EXPAND1 TRANS2FAC=1 EXPAND1 TRANS2Smartsize網(wǎng)格劃分控制2、Smartsize高級控制【EXPAND】:網(wǎng)格劃分膨脹因子。該值決定了面內(nèi)部單元尺寸與邊緣處的單元尺寸的比例關(guān)系。取值范圍0.54。FAC參數(shù)控制效果(plane82 Free Tri Smartsize)FAC=0.5 EX

7、PAND0.5 TRANS2FAC=0.5 EXPAND2 TRANS2Smartsize網(wǎng)格劃分控制2、Smartsize高級控制【TRANS】:網(wǎng)格劃分過渡因子。該值決定了從面的邊界上到內(nèi)部單元尺寸漲縮的速度。該值必須大于1而且最好小于4。FAC=0.5 EXPAND2 TRANS1.3FAC參數(shù)控制效果(plane82 Free Tri Smartsize)FAC=0.5 EXPAND2 TRANS3尺寸控制 由于結(jié)構(gòu)形狀的多樣性,在許多情況下,由缺省單元尺寸或智能尺寸使產(chǎn)生的網(wǎng)格并不合適,在這些情況下,進(jìn)行網(wǎng)格劃分時必須做更多的處理。可以通過指定下述的單元尺寸來進(jìn)行更多的控制。MESH

8、TOOL對話框?qū)?yīng) MAP 方式 缺省單元尺寸 Global Areas KeyPts Lines(DESIZE) (ESIZE) (AESIZE) (KESIZE ) (LESIZE) 低 高對應(yīng) FREE 方式 智能單元尺寸 Global Areas KeyPts Lines(SMRTSIZE ) (ESIZE) (AESIZE) (KESIZE ) (LESIZE) 低 高設(shè)置單元尺寸優(yōu)先等級尺寸控制舉例例1:如圖所示半圓環(huán),外徑和內(nèi)徑分別為20和10Ex1.db1、用缺省的單元大小來劃分網(wǎng)格低價與高價的缺省單元大小比較(Mapped Quad)Plane42(缺省global3)Pla

9、ne82(缺省global2)Main Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls Globalother2、控制全局單元尺寸來劃分網(wǎng)格劃分方式:Plane82 Mapped QuadGlobal=8(設(shè)置等分?jǐn)?shù),清除單元尺寸) Global=1(設(shè)置單元尺寸) 3、控制面單元尺寸來劃分網(wǎng)格Area=2(單元尺寸) 劃分方式:Plane82 Mapped Quad4、控制線單元尺寸來劃分網(wǎng)格Line(兩直線)=6(等分?jǐn)?shù))劃分方式:Plane82 Mapped Quad5、控制關(guān)鍵點附近單元尺寸來劃分網(wǎng)格Keypts=0.5(單元尺寸) 劃分方式:Plane82

10、 Mapped Quad單元形狀控制同一網(wǎng)格區(qū)域的面單元可以是三角形或者四邊形,體單元可以是六面體或四面體形狀。在進(jìn)行網(wǎng)格劃分之前,應(yīng)該決定是使用ANSYS對于單元形狀的默認(rèn)設(shè)置,還是自己指定單元形狀。ANSYS支持的單元形狀和網(wǎng)格劃分類型組合 單元形狀控制單元的“退化”注意:同一模型盡量不要混用兩種形狀。PLANE82SOLID45網(wǎng)格劃分器選擇映射網(wǎng)格劃分面的單元形狀限制為四邊形或三角形,體的單元限制為六面體 (方塊)。通常有規(guī)則的形式,單元明顯成行。僅適用于 “規(guī)則的” 面和體, 如矩形和方塊。兩種主要的網(wǎng)格劃分方法: 自由網(wǎng)格劃分和映射網(wǎng)格劃分自由網(wǎng)格劃分無單元形狀限制。網(wǎng)格無固定的模

11、式。適用于復(fù)雜形狀的面和體。網(wǎng)格劃分器選擇自由網(wǎng)格劃分自由網(wǎng)格是面和體網(wǎng)格劃分時的缺省設(shè)置。生成自由網(wǎng)格比較容易:導(dǎo)出 MeshTool 工具, 劃分方式設(shè)為自由劃分.推薦使用智能網(wǎng)格劃分 進(jìn)行自由網(wǎng)格劃分,激活它并指定一個尺寸級別。 存儲數(shù)據(jù)庫。按 Mesh 按鈕開始劃分網(wǎng)格。按拾取器中 Pick All 選擇所有實體 (推薦)。網(wǎng)格劃分器選擇映射網(wǎng)格劃分限制條件面必須包含 3 或 4 條線 (三角形或四邊形).體必須包含4, 5, 或 6 個面 (四面體, 三棱柱, 或六面體).對邊的單元分割必須匹配. 映射網(wǎng)格劃分包含三個步驟:保證 “規(guī)則的”形狀, 即面有 3 或4 條邊, 或體有 4

12、, 5, 或 6 個面;指定尺寸和形狀控制;生成網(wǎng)格。網(wǎng)格劃分器選擇映射網(wǎng)格劃分1、保證規(guī)則的形狀 在許多情況下, 模型的幾何形狀上有多于4條邊的面,有多于6個面的體。 為了將它們轉(zhuǎn)換成規(guī)則的形狀, 可能要進(jìn)行如下的一項或兩項操作:分割:把面 (或體) 切割成小的、簡單的形狀。連接:連接兩條或多條線 (或面) 以減少總的邊數(shù)。角點選擇:選擇面上的3個或4個角點暗示 一個連接。網(wǎng)格劃分器選擇映射網(wǎng)格劃分分割 可以通過布爾減運算實現(xiàn).您可以使用工作平面, 一個面, 或一條線 作為切割工具.網(wǎng)格劃分器選擇映射網(wǎng)格劃分連接 操作是生成一條新線 (為網(wǎng)格劃分), 它通過連接兩條或多條線以減少構(gòu)成面的線數(shù)

13、。使用命令 Preprocessor Meshing Concatenate Lines,然后拾取須連接的線.對面進(jìn)行連接,使用命令Preprocessor Meshing Concatenate Areas連接這兩條線使其成為一個由4條邊構(gòu)成的面網(wǎng)格劃分器選擇映射網(wǎng)格劃分可簡單地通過一個面上的3個或4個角點 暗示 一個連接. 此時, ANSYS 內(nèi)在地 生成一個連接.在MeshTool中選擇Quad shape和Mapped網(wǎng)格.將 3/4 sided 變?yōu)?Pick corners.按 Mesh 鍵, 拾取面, 然后拾取 3 或 4 角點形成一規(guī)則的形狀.網(wǎng)格劃分器選擇映射網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分

14、器選擇映射網(wǎng)格劃分2、指定尺寸和形狀控制選擇單元形狀非常簡單. 在 MeshTool中,對面的網(wǎng)格劃分選擇 Quad,對體的網(wǎng)格劃分選擇 Hex, 點擊 Mapped.設(shè)置單元尺寸。網(wǎng)格劃分器選擇映射網(wǎng)格劃分若指定線的分割數(shù), 切記:對邊的分割數(shù)必須匹配, 但只須指定一邊的分割數(shù). 映射網(wǎng)格劃分器將把分割數(shù)自動傳送到它的對邊.若對邊均指定分割數(shù)且不一致,則取較多值。如果模型中有連接線, 只能在原始(輸入)線上指定分割數(shù),而不能在合成線上指定分割數(shù).每條初始線上指定6份分割.此線上將自動使用12 份分割 (合成線的對邊).此線指定4份分割. 此線上將自動使用4 份分割網(wǎng)格劃分器選擇映射網(wǎng)格劃分3

15、、生成映射網(wǎng)格只要保證了規(guī)則的形狀 并指定了合適的份數(shù), 生成網(wǎng)格將非常簡單. 只須按MeshTool中的 Mesh 鍵, 然后按拾取器中的 Pick All 或選擇需要的實體即可.映射網(wǎng)格劃分舉例待進(jìn)行網(wǎng)格劃分的五邊形面對五邊形進(jìn)行映射網(wǎng)格劃分時的提示Ex2.db映射網(wǎng)格劃分舉例進(jìn)行線連接五邊形面映射網(wǎng)格劃分結(jié)果L6映射網(wǎng)格劃分舉例映射網(wǎng)格劃分舉例選取關(guān)鍵點選擇角點映射網(wǎng)格劃分通過角點選擇進(jìn)行映射網(wǎng)格劃分映射網(wǎng)格劃分舉例改變網(wǎng)格 如果你覺得生成的網(wǎng)格不好,可以通過下面的方法改變網(wǎng)格:采用新的指定重新劃分網(wǎng)格.直接重劃分使用Accept/reject提示清除網(wǎng)格,然后再重新劃分局部細(xì)劃.使用網(wǎng)

16、格的Accept/reject提示Main Menu Preprocessor Meshing Mesher Options1.單擊方框,將設(shè)置改為Yes2.單擊OK,則在完成網(wǎng)格劃分后,程序會提示你接受或者拒絕此網(wǎng)格??墒褂脩舴奖愕胤艞壊幌胍木W(wǎng)格改變網(wǎng)格改變網(wǎng)格細(xì)化網(wǎng)格 在某些特定的結(jié)點,單元,關(guān)鍵點或線周圍進(jìn)行局部網(wǎng)格細(xì)劃(得到更多的單元)。1.選擇細(xì)劃位置類型(即拾取的節(jié)點、單元、關(guān)鍵點、線、面周圍或所有的單元上)2.單擊Refine改變網(wǎng)格細(xì)化網(wǎng)格3. 拾取細(xì)劃位置,然后在拾取菜單上單擊OK4.選擇細(xì)劃級別:(從15為從最小到最大)5.如果想調(diào)整細(xì)劃深度或控制其它的細(xì)劃選項,則選擇Y

17、es.6.單擊OK4563網(wǎng)格細(xì)劃前網(wǎng)格細(xì)劃后C實體模型網(wǎng)格劃分Meshing Your Solid Model 實體模型網(wǎng)格劃分MESHTOOL對話框主菜單對線網(wǎng)格劃分:Link單元、Beam單元對面網(wǎng)格劃分:Plane單元、Shell單元對關(guān)鍵點網(wǎng)格劃分:Mass21對體網(wǎng)格劃分:Solid單元掃掠網(wǎng)格劃分:Solid單元體網(wǎng)格劃分掃掠網(wǎng)格劃分掃掠網(wǎng)格劃分是指從一個邊界面(稱為源面)網(wǎng)格掃掠貫穿整個體,將未進(jìn)行網(wǎng)格劃分的體劃分成規(guī)則的網(wǎng)格。源面目標(biāo)面體網(wǎng)格劃分掃掠網(wǎng)格劃分舉例待掃掠網(wǎng)格劃分的實體模型源面46四面表網(wǎng)格目標(biāo)面Ex3.db體網(wǎng)格劃分掃掠網(wǎng)格劃分舉例(1)選擇Main Menu

18、Preprocessor Meshing Mesh Attributes Picked Volumes 命令,彈出圖形選取對話框,在圖形窗中選擇生成的體,單擊【ok】按鈕,彈出下圖所示對話框,對體進(jìn)行屬性設(shè)置。體網(wǎng)格劃分掃掠網(wǎng)格劃分舉例(2)選擇Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Volumes Sweep Sweep Opts 命令,彈出圖形選取對話框,按要求進(jìn)行相關(guān)設(shè)置。體網(wǎng)格劃分掃掠網(wǎng)格劃分舉例(3)對源面(A6)進(jìn)行預(yù)網(wǎng)格劃分設(shè)置。假定要把源面劃分為46的四面表網(wǎng)格,則分別將源面兩條邊界上的單元劃分設(shè)置為4和6即可。選擇Main Menu Prepr

19、ocessor Meshing Size Ctrls ManualSize Layers Picked Lines 命令,彈出圖形對話框,在圖形視窗中選擇A6面的上邊線,單擊ok按鈕后將其單元劃分?jǐn)?shù)目設(shè)為6。體網(wǎng)格劃分掃掠網(wǎng)格劃分舉例(4)重復(fù)(3)操作,將面A6左邊線的單元劃分?jǐn)?shù)目設(shè)為4。此時的模型如下圖所示。64體網(wǎng)格劃分掃掠網(wǎng)格劃分舉例(5)選擇Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Volume Sweep Sweep 命令,彈出圖形選取對話框,先選取圖形視窗中的實體,單擊ok按鈕,再選中源面A6并單擊ok按鈕,接著選中目標(biāo)面A5并單擊ok按鈕。最到得到

20、的網(wǎng)格如下圖所示。D網(wǎng)格劃分練習(xí)練習(xí)1連桿網(wǎng)格劃分 說明對一個二維連桿進(jìn)行網(wǎng)格劃分.拉伸這個已網(wǎng)格化的面,形成一個三維的網(wǎng)格化的體.Ex5c-rod-2d.db1按教師指定的工作目錄,用 “c-rod-2d-mesh”作為作業(yè)名,進(jìn)入ANSYS. 或清除ANSYS 數(shù)據(jù)庫,并把作業(yè)名改為 “c-rod-2d-mesh”:Utility Menu File Clear & Start New .Utility Menu File Change Jobname .2. 恢復(fù)數(shù)據(jù)庫“c-rod-2d.db1” :Utility Menu File Resume from 選擇 “c-rod-2d.d

21、b1” 文件名, 然后選擇 OK3.進(jìn)入前處理器,把單元類型設(shè)置為MESH200 ,設(shè)置keyopt(1)=“QUAD 8-NODE”:Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete 按Add .選擇 “Not Solved” 和 “Mesh Facet 200”, 然后選擇 OK按Options .設(shè)置 K1為 “QUAD 8-NODE”, 然后選擇 OK按Close注:mesh200僅用于網(wǎng)格劃分,不用于求解,主要應(yīng)用在需多步網(wǎng)格劃分,如拉伸網(wǎng)格,需要由低維網(wǎng)格生成高維網(wǎng)格。4.設(shè)置單元尺寸為 0.2 ,用四邊形單元對模型進(jìn)行自由網(wǎng)格

22、劃分:Main Menu Preprocessor MeshTool 設(shè)置大小控制為Global,按 Set設(shè)置SIZE = 0.2按OK按Mesh拾取Pick All5.保存劃分了網(wǎng)格的模型:Utility Menu File Save as 輸入文件名“c-rod-2d-mesh-quad.db” , 然后選擇 OK6.沿著已劃分網(wǎng)格的面法向?qū)υ撁嫱侠?,生成三維塊體單元模型 :6a.添加三維塊體單元類型:Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete 按Add .選擇 “Structural Solid” 和 “Brick 20nod

23、e 95”, 然后選擇 OK按Close6b.設(shè)置網(wǎng)格屬性:Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Attributes Default Attribs或Main Menu Preprocessor Meshing Meshtool 拾取 對話框最上面的set按鈕彈出對話框,選取單元類型solid95,按OK6c.設(shè)置在拖拉方向的單元份數(shù), 然后拖拉面:Main Menu Preprocessor Modeling Operate Extrude Elem Ext Opts輸入VAL1 = 3按OKMain Menu Preprocessor Modeling

24、Operate Extrude Areas Along Normal拾取 2號面, 然后選擇 OK設(shè)置DIST = 0.5, 然后選擇 OK7.將模型置于等軸圖方位:Utility Menu PlotCtrls Pan, Zoom, Rotate 選擇ISO8.保存網(wǎng)格模型:Utility Menu File Save as 輸入文件名“c-rod-3d-mesh-brick.db”, 然后選擇 OK9.用 VSWEEP 創(chuàng)建一個三維網(wǎng)格化的塊體:9a. 恢復(fù)在練習(xí) 中創(chuàng)建的“c-rod-fix.db” (或 c-rod-fix.db1):Utility Menu File Resume fr

25、om 選擇 “ex5c-rod-fix.db” (或 “c-rod-fix.db1”) , 然后選擇 OK9b. 進(jìn)入前處理器,設(shè)定單元類型為SOLID95:Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete 按Add .選擇“Structural Solid” 和 “Brick 20node 95”, 然后選擇 OK按Closec-rod-fix.db110e. 用VSWEEP對體進(jìn)行網(wǎng)格劃分:Main Menu preprocessor MeshTool .設(shè)置大小控制為Global,按 Set輸入SIZE = 0.15按OK選擇 “He

26、x” 和 “Sweep”, 保留“Auto Src/Trg”的缺省設(shè)置并激活它按Sweep拾取Pick All10f.保存網(wǎng)格模型:Utility Menu File Save as 輸入文件名“c-rod-mesh-sweep.db” , 然后選擇 OKSIZE = 0.15SIZE = 0.3練習(xí)2軸類零件的網(wǎng)格劃分axis.db1、定義單元類型Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete按Add .選擇“Structural Solid” 和 “Tet 10node 187”, 然后選擇 OK按Close2、劃分網(wǎng)格Main Me

27、nu Preprocessor Meshing Size Cntrls ManualsSize Global Size 2、劃分網(wǎng)格Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Volumes Free練習(xí)3圓盤類零件的網(wǎng)格劃分gear.db1、定義單元類型Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete按Add .選擇“Structural Solid” 和 “Tet 10node 92”, 然后選擇 OK按Close2、劃分網(wǎng)格Main Menu Preprocessor Meshing Size Cntrls

28、 ManualsSize Global Size 2、劃分網(wǎng)格Main Menu Preprocessor Meshing Mesh Volumes Free練習(xí)4bracket.db練習(xí)4Size Level = 6Size Level = 3練習(xí)5 采用映射網(wǎng)格劃分以下形體提示:先用工作平面把該圖形分割成規(guī)則形狀3D單元:solid95wheela.dbE 典型結(jié)構(gòu)單元類型點單元線單元平面單元實體單元殼單元類型典型單元自由度特點點單元Mass21(質(zhì)量單元)UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ每個自由度的質(zhì)量和慣性矩分別定義 線單元Link1(二維桿)UX, UY可承受

29、單軸拉、壓Link8(三維桿)UX, UY, UZ可承受單軸拉、壓Beam3(二維彈性梁)UX, UY, ROTZ可承受單軸拉、壓、彎Beam4(三維彈性梁)UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ可承受單軸拉、壓、彎、扭面單元Plane42(低階)/Plane182UX, UYPlane82(高階)/Plane183UX, UY適用于曲線邊界體單元Solid45(8節(jié)點,六面體,低階)/Solid185UX, UY, UZSolid95(20節(jié)點,六面體,高階)/Solid186UX, UY, UZ適用于不規(guī)則形狀Solid92(10節(jié)點,四面體,高階)/ Solid187UX, UY, UZ適用于不規(guī)則形狀殼單元Shell63(彈性殼,低階)UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZShell93(曲殼,高階)UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ適用于模擬彎曲殼體F網(wǎng)格劃分基本原則網(wǎng)格劃分原則網(wǎng)格數(shù)量網(wǎng)格疏密單元階次網(wǎng)格質(zhì)量網(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 網(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

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