導讀

最近在對某包含大量一體焊件的結構進行分析時，發現按照常規方法處理后，結果的應力云圖趨勢不太合理，因此有必要針對這類結構的有限元模型搭建進行一個簡單的總結。

01 問題描述

如圖所示結構，右端面固定，左端面施加一集中力F，求結構在施力點處的位移值以及危險點處的應力值。

粗一看，這分析有啥好說的：直接①和②局部加密，其它部分“快樂網格”就解決了。但是將結構剖開，發現確實有些不一樣：

典型特點是，該模型一部分屬于薄壁結構，另一部分屬于實體結構（壁厚0.6mm，跨度60mm），如果不加處理的一體劃分很難同時保證兩者的質量，不管怎樣先用1mm尺寸看下效果：

好像有點粗了，不過不要緊，先提取一波結果：加載點位移值2.54mm，彎管部分應力值488MPa，圓角處應力值510MPa：

按照常規方式加密之后：

會發現，就算經過三輪加密，計算機已經快負擔不起了，結果也很難在各方面達到預期。當然，大家可能會覺得奇怪，四面體數量已經到了五十萬，怎么可能結果依舊不夠完美？

這里需要說明下：結構特意構造的很特殊，首先薄壁，放大了實體單元的誤差，其次較長，放大了低階四面體的誤差（這里不考慮高階單元）。

【注意：大家可能注意到了隨著網格加密結果應力趨勢好像不太對，這里先不去深糾，明白問題并且以參考值為標準即可。】

不管怎樣，問題到這里我們都得停下來思考下：對于這樣一種薄壁+實體并且是結構中所關心的部位應該怎么去處理比較合適。

02 問題思考

首先，我們對該問題有了一個大致的了解：該模型一部分適合使用殼單元處理，另一部分適合使用實體單元處理，但是恰好兩者通過某種方式連接在一起并且連接處的強度較為關注，很難“分而治之”。

然后，進行了不同密度下結果的對比，發現整體使用“快樂網格”處理時具有天然的劣勢。

最后，根據問題特點選擇合適的方案：

①兩部分截開，一部分使用殼單元，另一部分使用實體單元，兩者在斷面通過某種方法連接起來：

但是這種方案的問題是：殼的引入帶來的誤差；殼與實體連接的部位容易發生應力跳躍。

②兩部分截開，一部分實體使用分層控制，另一部分使用常規網格，兩者通過共節點連接：

這種方案的問題在于：處理起來可能會相對麻煩；連接處由于單元形狀和密度的轉變可能依然應力存在跳躍。

來源于：仿真求知之路 ，作者ansys-聰聰