CAE培训课件五Word文件下载.docx

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弹簧单元接触单元刚体单元

按照不同的分类方法，上述单元可分为以下不同形式。

1）根据网格的维数特征，单元可以分为一维单元、二维单元和三维单元。

一维单元的网格为一条直线或曲线。

如杆单元、梁单元、轴对称壳单元等都属于一维单元。

二维单元的网格是一个平面或曲面，它没有厚度方向的尺寸。

如平面单元、轴对称实体单元、板单元、壳单元等。

二维单元的形状通常有三角形、四边形两种。

三维单元的网格具有空间三个方向的尺寸，其形状有四面体、五面体和六面体，这类型单元包括空间实体单元、厚壳单元等。

2）根据单元插值函数完整多项式的最高阶次数的多少，单元可以分为线性单元、二次单元和三次单元。

线性单元具有线性形式的差值函数，其优点是节点数少，在精度要求不高或结果数据梯度不大的场合使用。

二次单元的差值函数是二次多项式，其优点是几何和物理离散精度都较高，单元内位移呈二次变化，应力呈线性变化，因此单元边界上的应力是连续的。

但其节点数比线性单元多，模型规模大。

三次单元的差值函数是三次多项式，其离散精度更高，但由于单元节点数较多，模型规模很大，一般用于具有特殊精度要求的场合。

3）根据有限元分析的类型不同，单元可以分为位移单元和温度单元，电磁场单元及塑料单元等。

在workbench进行实体分析时主要是利用四面体单元和六面体单元。

四面体单元的边界适应能力较强，可以用于具有复杂边界曲面的不规则结构的分网。

六面体单元如图所示，多用于形状较规则的结构。

2网格划分

2.1划分网格时一般要考虑一下原则。

1）网格数量

网格数量主要影响结果精度和计算规模。

网格数量增加，结果精度一般会随之提高。

理想情况下，用户需要的网格密度是结果不再随网格的加密而改变（即，当网格细化后，结果没有什么改变）。

但应注意，当网格数量太大时数值计算的累积误差反而会降低计算精度。

网格数量增加，计算规模会随之提高，即计算时间会增加。

包括单元形成时间，网格划分时间以及求解时间。

一般原则是用户需要权衡计算规模和网格数量之间的矛盾。

保证精度要求的前提下，选用适当的网格。

2）网格疏密

网格疏密是指结构不同部位采用不同大小的网格。

实际应力场很少有均匀分布的，存在不同程度的应力集中。

为了反映应力场的局部特征和准确的计算结果，应力集中区应该采用比较密集的网格，而在非应力集中区影采用比较疏密的网格。

2.2整体网格划分控制

基本的网格控制可以在“Mesh”分支下操作

•当“physicspreference”为“Mechanical”时，用户可以通过滑移块进行控制。

“Relevance”可以设置在–100和+100之间

默认的Relevance值是0

用户还可以在“Advanced”中进行整体网格的其他控制，如

•“ElementSize”定义了平均的单元边的长度

•“ShapeChecking”用于对单元质量的检验。

对于线性分析，用“Standard”就可以。

对于非线性分析和场分析，需要严格的检验选用“Aggressive”。

2.3局部网格划分控制

1）单元形状控制

·

右键单击“Mesh”，选择“Insert”，单击“Method”进行单元形状控制

“Geomentry”中选择要划分的体

“Method”中选择单元形状，其形状有四面体、六面体以及Sweep

默认情况下Sweep网格划分，被划分成六面体单元，其他的体划分成四面体单元。

Sweep-meshing可以应用在某一方向上拓扑一致的结构上。

在“Mesh”分支上点击右键，可以预览能够sweep的体。

可以选取要sweep的体

2）单元大小控制

右键单击“Mesh”，选择“Insert”，单击“Sizing”进行单元形状控制

“ElementSize”中定义单元尺寸大小

3）映射面网格划分

•映射面网格划分允许在面上生成结构网格

•下面例子，对内圆柱面进行映射网格划分可以得到很一致的网格。

这样对计算求解有益。

•如果因为某些原因不能进行映射面网格划分，网格划分仍将继续

Surface可以划分四边形或是三角形网格。

（不推荐使用三角形壳体单元，这样会影响结果精度）

2.4多体零件网格划分

在DM中的两个零件,3个实体具有一个接触区域。

每一个体网格是独立的

通过ContactSizing可以定义接触区域的网格单元尺寸

2.5单元细化

对已经划分的网格进行单元细化

–尽管用户很清楚，先进行整体和局部网格控制，然后对被选的边、面进行网格细化。

–推荐使用“1”级别细化。

这使单元边界划分为初始单元边界的一半。

•在生成粗网格后，网格细化的得到更加密的网格的简易方法。

尺寸控制和细化控制的区别

–尺寸控制在划分前先给出网格单元的平均单元长度。

通常来说，在定义的几何体上可以产生一致的网格，网格过渡平滑。

–细化是打破原来的网格划分。

如有原来的网格不是一致的，细化后的网格也不是一致的。

尽管对单元的过渡进行平滑处理，但是细化仍导致不平滑的过渡。

–在同一个表面进行尺寸和细化定义。

在网格初始划分时，首先应有尺寸控制，然后在进行第二步的细化。

2.6网格划分失效

•如果进行网格划分不能生成合适形状的单元，就将生成error信息：

–在屏幕上有问题的几何体会显示出来，在anamedselectiongroup将生成“ProblematicGeometry”。

这要用户可以看见模型。

•引起网格失效可能原因：

–在surface上的尺寸控制不协调,这样可以导致畸形单元出现。

–有问题的CAD几何模型，例如有小的缝隙和是卷曲的面

–太严格的形状检查（设置“Aggressive”）

•可以避免网格划分失败的方法:

–对几何体定义更多的合理单元尺寸控制

–定义更小的尺寸控制，生成形状规则的单元。

–在CAD系统中，利用hiddenline删除可见的缝或是不想要的体。

3网格生成与修改

•网格尺寸与形状定义之后可以通过“PreviewSurfaceMesh”进行网格预览

•如若对网格划分不满意，可通过“Clean”进行网格清除

•对网格划分满意，可通过“GenerateMesh”进行网格划分