自適應網格技術是指在數值計算過程中，可以根據解的變化和需要，計算網格能自動進行調整，以提高數值計算效率和精度的技術。

那么在ANSYS Mechanical中是怎么實現的呢？如下圖所示 

在ANSYS中有4種觸發非線性自適應的標準，分別是Energy based，Position based，Mesh quality based，Contact based。

在求解過程種，當定義的標準達到時，網格就會被分割或者重劃分。在分割過程中，當前的單元會被分割為一定長度的單元，在細化區域和非細化區域會形成一個過度層，對于3D四面體單元在劃分過程中會有形狀拓撲和修正來促進網格質量變好，對于2D單元來說在單元分割之后進行修正，并且分割功能在Energy based，Position based，Contact based標準下有效。

在APDL和Workbench環境下均可以進行自適應網格劃分。在Workbench中只需插入Nonlinear Adaptive Region并設置Nonlinear Adaptivity Controls，如下圖所示。 

下面以一個例子說明網格非線性自適應的過程。

【案例描述】

橡膠密封圈在凹槽當中，上面有一個蓋板向下移動15mm擠壓密封圈，蓋板厚度2mm，底座厚度2mm，密封圈橫截面積厚20mm，高40mm，蓋板和底座材料為結構鋼，密封圈材料為橡膠。 

【案例過程】

1）打開ANSYS WORKBENCH打開WORKBENCH建立靜力學分析系統，將單位改為Kg，mm，s系列。

 

2）屬性中修改分析類型為2D，右鍵點擊A3并且打開SCDM開始建模，具體建模過程這里省略。

 

3）雙擊Engineering Data，并且在材料庫的超彈性材料中找到Rubber材料并添加到橡膠模型當中。 

4）全部劃分為四邊形網格，橡膠的網格大小為3mm，蓋板和底座的網格為1mm。

 

5）施加三個接觸，分別時蓋板對橡膠的A接觸，蓋板對底座的B接觸，橡膠對底座的C接觸，接觸類型為無摩擦。

 

6）對底座施加固定約束，對蓋板施加向下的15mm移動的位移約束，對橡膠左側變施加X方向位移為0的約束。

 

7）右鍵Static Structure--insert--Nonlinear Adaptive Region插入網格非線性自適應工具。

 

8）幾何選擇橡膠密封圈，選擇Energy based準則，選擇Equally Spaced Points并且設置為3次，時間范圍為整個載荷步范圍。

 

9）在分析設置中，子步最小值為50，最大值為100，并且在非線性自適應網格重劃分控制中選擇網格分割方法。 

10）在求解結果出插入位移和等效應力選項。然后求解。

 

【求解結果】

1）從分析可知經過179步得出結果，橘黃色的線代表進行了三次網格重劃分。

2）從位移云圖中可知，最大位移為16.616mm，可以明顯看出網格細化過程。

3）從應力云圖中可知最大應力為0.05326Mpa，最大應力在橡膠密封圈與底板拐角接觸地方和壓板接觸的中間位置，并且可以明顯看出網格細化過程。 

【問題討論】

假如不使用網格非線性自適應，結果如何？

1）從下圖中抑制Nonlinear Adaptive Region并且求解，經過240步求解失敗，從提示中可以看出由于約束的原因，非線性問題求解不收斂。 

2）在0.78秒時刻求解已經失敗，下圖為求解失敗的位移和應力云圖。

 

【總結】

1）網格非線性自適應非常適合大變形或大扭曲導致不收斂問題的解決。

2）可以增加仿真結果的精度（本案例未驗證）。

來源：深圳