自適應網格技術的案例
網格自適應技術！
從這個錯誤的字面解釋來看，無非就是某個單元由于變形過大，導致網格損壞，從這個Error中已經給出了相應的解決方案：增加子步的數量（減少步長）（使Load緩慢加載也就是增加子步數量）、提高網格的質量、考慮一下材料、接觸等等。但是有時候我們按照提示修改了之后發現并不起作用，因此筆者通過一個橡膠壓縮的案例（參考Help中的Nonliear Adaptive Region案例）。
案例一：未使用U-P與自適應網格技術
1.建立模型
注意：將上面的壓頭設置為剛體（Rigid），來減少計算量。
2.設置正方體材料為橡膠本構
注意：此參數來源于《ANSYS Workbench有限元分析實例詳解（靜力學）》周炬、蘇金英著
3.設置接觸
4.網格劃分
注意：網格劃分采用系統默認，由于后續將要使用自適應網格技術（Nonlinear Adaptive Region），對于3D模型來說，自適應并不支持六面體網格，因此使用四面體網格控制技術。
5.邊界條件
注意：壓頭的上表面施加遠端位移（Remote Displacement）向下移動8mm，其他5個自由度均設置為0（對于剛體施加位移也可以通過joint中的移動副），正方形底面設置固定約束（Fixed Support），正方形兩側面設置無摩擦約束（Frictionless Support），目的是為了約束正方體在被壓縮的時候，兩側面不發生向外變形。如果不理解無摩擦變形，很簡單通俗的解釋就是所施加的面在法向不分離，切向可滑移。
展開 有限元自適應網格生成技術解析
有限元自適應網格生成技術解析.part2.rar
有限元自適應網格生成技術解析.part1.rar
ANSYS自適應網格技術及案例分析（附完整模型分析命令流）
01 自適應網格技術
有限元計算中，不同的網格劃分會具有不同的誤差，尤其是對應力結果。ANSYS通過能量誤差估計來評估網格密度是否充足，如網格不夠細，程序可以自動細化網格以減少誤差。這一自動估計網格劃分誤差并細化網格的過程稱為”自適應網格劃分“。通過自適應網格劃分技術可以獲得較好的應力分布。
自適應網格劃分僅適用于單元plane2/25/42/82/83,solid45/64/73/92/95,shell43/63/93及部分熱單元。分析類型僅適用于線性靜力學結構分析和線性穩態熱分析。
自適應網格劃分的基本過程通過一個案例說明。
02 具有多孔和凹域的板拉伸案例
針對如下具有多孔和凹域的板，采用plane42單元，首先設置KSEIZE=10來設置自適應網格前的網格尺寸，其后按自適應網格劃分技術對網格再劃分。設置ADAPT,10,6，其中10表示迭代次數最大為10。6表示能力誤差不超過6%。具體的ADAPT命令說明如圖。
一般的自適應網格劃分的能量模誤差百分比小于5時，計算較為可靠，可以看到下圖給出Von Mises Stress，無網格自適應的應力結果有明顯的不連續和突變的過程。但注意，凹角點為應力奇異點，在彈性范圍內其數值無法通過有限元方法求得。
Von Mises Stress：無網格自適應（左），有網格自適應（右）
ADAPT命令解釋
03 完整模型分析命令流
!多孔板自適應網格劃分-PLANE42
finish
/clear
/prep7
blc4,,,450,350
blc4,200,250,100,100 !
展開 ANSYS 非線性自適應（NLAD）網格劃分及應用舉例
沒有非線性自適應
在沒有非線性自適應的情況下，網格高度畸變，計算失真，且不收斂。
自適應網格劃分
基于網格質量準則的非線性自適應技術在求解過程中自動優化了發生高度畸變的網格質量。通過幾次重劃分，成功地求解了這種網格畸變的大變形問題。
剛性體擠壓橡膠變形的動畫如下所示：
ANSYS 非線性自適應（NLAD）網格劃分及應用舉例
在復雜的結構設計分析中，通常很難確定在高應力區域中是否生成適當的細化網格。在做非線性大應變分析仿真時，可能由于單元變形過大，導致網格畸變，仿真不能收斂。
針對以上問題，ANSYS程序提供了近似的技術自動估計特定分析類型中因為網格劃分帶來的誤差。通過這種誤差估計，程序可以確定網格分布是否合適。如果不合適的話，程序將根據指定的標準通過分割、變形或重新排序劃分來進行自動更新網格以減少誤差。
這一自動估計網格劃分誤差并細化更新網格的過程就叫做自適應網格劃分（NLAD）
自適應網格劃分的優勢
該功能支持局部和全局重新劃分。它有助于計算收斂以模擬傳統方法無法模擬的問題，或者用于提高模擬結果的精度。在求解過程中，負載、邊界條件、接觸條件、求解變量等無縫地轉移到新的網格中，不需要用戶輸入。非線性自適應網格技術減少了獲得精確和收斂解所需的時間和精力。
適用場景舉例
■ 擠壓—坯體由于材料流入模具而發生過度變形；
■ 墊圈密封—密封墊圈材料被擠入填充間隙；
■ 斷裂力學—裂紋尖端區域的局部高應力和高變形場可能導致部件失效。
......
展開 非線性自適應（NLAD）網格劃分及應用舉例
▲ 初始幾何形狀和網格
▲ 施加強制位移
該案例演示了應用非線性網格自適應技術來消除網格畸變，求解與大變形相關的問題。
柔性橡膠塊在兩個面具有對稱性邊界條件，并在底部固定。剛性體放置在柔性塊的頂部，沿y的反方向施加強制位移。它的目標是在柔性橡膠塊中下壓15mm。
沒有非線性自適應
在沒有非線性自適應的情況下，網格高度畸變，計算失真，且不收斂。
自適應網格劃分
基于網格質量準則的非線性自適應技術在求解過程中自動優化了發生高度畸變的網格質量。通過幾次重劃分，成功地求解了這種網格畸變的大變形問題。
剛性體擠壓橡膠變形的動畫如下所示
*本文版權歸上海安世亞太所有，如需轉載，請與我們聯系：021-58403100。
展開 Fluent網格自適應功能
網格自適應技術概述
Fluent中的網格自適應技術可以允許我們根據數據計算結果來修改網格梳密布置或網格走向。
1.1 優點
運用自適應法完善網格，在網格中如果你需要可以增加網格單元，這樣使你更精確地計算流場的特性。當你正確地用了網格自適應方法，那得到的網格對流體計算是最優的，因為這方法能確定哪里加入了有更多網格單元。
1.2 使用準則
表面網格必須足夠的好來為表征一些重要的幾何特征。
初始網格應該有足夠多的網格單元來捕獲流場的關鍵特征。
在進行網格自適應前應該是一個合理收斂的結果。
網格自適應技術一般用于計算的中間，算著覺得某個部分不太好，用這個技術提高一下質量，繼續算。
差的自適應操作可能會產生不利的效果。
在進行自適應過程前，建議先建立case文件和data文件。這樣，如果產生不理想的網格，你還可以用保存了的文件來重新開始這過程。
2. 網格自適應技術類型
2.1 邊界自適應（Boundary Cell Registers）
如果在邊界上要求更多的單元，就可以采用邊界自適應來實現。邊界自適應函數允許你在選定的邊界區域附近標記或細化單元。因為流體相互作用常常出現在這些區域，比如在靠近避免的邊界層有很大的速度梯度，所以它可以在靠近一個或多個邊界域進行網格細化。
邊界自適應有三種不同方法:
邊界自適應是根據單元離開邊界的距離來確定單元數目
邊界自適應是在單元離開邊界的垂直距離基礎上
邊界自適應是在目標邊界體積和增長因子的基礎上
可以通過邊界命令的選擇方式，通過cell distance(網格的層數)進行選擇。
展開 ANSYS網格非線性自適應
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。
展開 五十四、Fluent網格自適應詳細操作
網格自適應介紹</strong></p><p><br></p><p><br></p><p>Fluent提供了一種自適應網格技術，可以根據流場特征自動優化網格布局，提高計算精度和效率。在流場特征發生變化的位置上增加網格密度，以保證在這些區域內的計算精度，而在其他區域網格可以盡量粗糙，從而提高計算效率。</p><p><br></p><p>總而言之，網格自適應就是根據流場中的某些物理量自動調節網格，這樣既可以保證計算精度，還能夠提高計算效率。</p><p><br></p><p><strong>2. 網格自適應界面</strong></p><p><br></p><p>Domain → Adapt → Refine / Coarsen</p><p><br></p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/8tJMdLVYZyicibHF3DNIfSYVVRwNZs3SIC5DMdJ0fgPAqzdfrHZ5ssXn6d5iciaZY8UicIBxUqOqIia2qgI1RKZl2WKA/640?wx_fmt=png" width="100%"></p><p><strong>2.1 Adaption Controls界面設置</strong></p><p><br></p><p>點擊Refine / Coarsen后就會進入Adaption Controls界面</p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/8tJMdLVYZyicibHF3DNIfSYVVRwNZs3SICVjtcuChqHbVXzCAqiaOlJibQ6CIgrib0XP019BtvWn8PnodYuQhzQEjlw/640?
展開 技術分享︱基于SAMR網格自適應與AI智能求解技術的高保真流場模擬
下文將具體闡述，<strong style="color: rgb(5, 76, 143);">HSF-SAMR </strong>和 <strong style="color: rgb(5, 76, 143);">HSF-AI </strong>技術是如何大幅提升“風神NF3”的仿真能效的。</p><p><br></p><h2><strong>02 HSF-SAMR網格自適應技術</strong></h2><p> 在流體仿真中，網格的質量和規模直接決定了計算的精度和效率。傳統的均勻網格往往面臨兩難：一是網格太粗，捕捉不到激波、尾跡等關鍵細節；二是網格太細，計算量呈指數級爆炸，算不動。神工坊<sup>?</sup>技術團隊引入了<strong style="color: rgb(5, 76, 143);"> HSF-SAMR（Structured Adaptive Mesh Refinement，結構網格自適應）</strong>技術，有效解決了這一痛點。
展開 Cadence Fidelity CFD尊重幾何并減少運行時間的保真 CFD 網格自適應
在 CFD 模擬中，影響解決方案質量的關鍵因素是網格劃分。不能解決流動變量局部變化的網格間距會引入離散化誤差。另一方面，如果網格過度細化，計算時間和工作量會不必要地增加。網格元素類型和數據結構也會影響生成網格所需的人工時間和技能以及每單位精度的成本。
圖 1. 基于局部誤差和基于輸出的自適應技術的比較。
如圖 1 所示，網格自適應（可以是基于局部錯誤的或基于輸出的）是一種用于幫助提高仿真效率的常用技術。非結構化網格自適應已用于減小網格尺寸以達到所需的求解精度。這種技術可以顯著改善處理時間、內存要求和所需的存儲空間。然而，在無法訪問底層 CAD 數據的情況下，適應僅限于提高離體網格分辨率。而 Fidelity CFD 中的網格自適應技術尊重幾何結構，提高網格質量，適應近壁剪切層，并減少改進 CFD 解決方案的運行時間。
挑戰
使用網格自適應改進網格質量的常見挑戰如下：
適應不解決正確的幾何。大多數自適應程序都內置在 CFD 求解器中。因此，它們僅適用于實際幾何形狀（即現有幾何形狀）的多面近似。適應后，一個人得到了錯誤幾何體的理想網格。
自適應會降低局部細化網格的網格質量。許多自適應過程使用分而治之的方法來豐富網格，從而將現有網格元素局部劃分為其他元素。雖然編程方便，但這種方法會導致網格質量隨著細化而穩步下降，降低魯棒性，增加運行時間，甚至可能增加離散化
在流動變量的梯度很大的近壁剪切層中的適應具有許多挑戰。蠻力方法通常在壁附近使用各向同性細化，導致網格大小爆炸。避免網格尺寸爆炸的常見策略是使用拉伸四面體來解決垂直于壁的大梯度，而不會過度細化平行于壁。然而，這種方法會導致網格質量大幅下降。
適應程序通常會導致運行時間過長。
展開 
基于ANSYS經典界面的帶孔薄板的自適應網格劃分
我們知道，有限元技術的基本思想是用分片插值來逼近真實的函數。在一般情況下，真實函數是什么樣的這很難知道，但是通過縮小單元尺寸可以越來越逼近真實解。上述思想在有限元分析中就體現在加密網格以得到精確解。
為了進行網格加密，一般有限元軟件提供了具備網格加密的方式，有些也提供了自適應網格劃分方法來幫助用戶迅速找到收斂解。
本篇博文說明ANSYS是如何使用自適應網格劃分技術來自動得到收斂解的。
該例子來自于《ANSYS機械工程應用精華50例》的第48個例子。【（第三版），高耀東，劉學杰主編，電子工業出版社，2011.】，本文主要對其加強了顯示部分和講解部分，以便用戶能更清晰地理解其分析過程。
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【問題描述】
一塊帶孔方板，一端固定，另外一端施加分布壓力，要求其中的應力分布。
已知方板長200mm,寬100mm，在正中間鉆一通孔，半徑為10mm。
【問題分析】
靜力學問題，平面應力，最簡單的線彈性問題。
為了得到問題的真實解，需要細分網格。
如果對整體細分網格，則會面臨一個問題：在左邊固定端的上下角點處，由于應力集中，此處的應力會隨著網格劃分細密而無限增大。真正應該細分的是中間空周圍。
如果是手工劃分方式來細分網格，也是可行的。不過這要手工細分多次，這里使用自適應網格劃分方法來自動細分網格。
為了只對中間關注區域進行網格細分，這里把整個面分為三部分，然后選中中間一塊面，對它進行自適應網格劃分。
計算的結果就是收斂的結果，不需要再次細分網格。
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1.
展開 ANSYS經典界面自適應網格案例—帶孔板受力
我們知道，有限元技術的基本思想是用分片插值來逼近真實的函數。在一般情況下，真實函數是什么樣的這很難知道，但是通過縮小單元尺寸可以越來越逼近真實解。上述思想在有限元分析中就體現在加密網格以得到精確解。
為了進行網格加密，一般有限元軟件提供了具備網格加密的方式，有些也提供了自適應網格劃分方法來幫助用戶迅速找到收斂解。
本文說明ANSYS是如何使用自適應網格劃分技術來自動得到收斂解的。
【問題描述】
一塊帶孔方板，一端固定，另外一端施加分布壓力，要求其中的應力分布。
已知方板長200mm,寬100mm，在正中間鉆一通孔，半徑為10mm。
【問題分析】
靜力學問題，平面應力，最簡單的線彈性問題。
為了得到問題的真實解，需要細分網格。
如果對整體細分網格，則會面臨一個問題：在左邊固定端的上下角點處，由于應力集中，此處的應力會隨著網格劃分細密而無限增大。真正應該細分的是中間空周圍。
如果是手工劃分方式來細分網格，也是可行的。不過這要手工細分多次，這里使用自適應網格劃分方法來自動細分網格。
為了只對中間關注區域進行網格細分，這里把整個面分為三部分，然后選中中間一塊面，對它進行自適應網格劃分。
計算的結果就是收斂的結果，不需要再次細分網格。
1. 建模
1.1創建單元類型，設置材料模型
/PREP7
ET,1,PLANE42
MP,EX,1,2e11
MP,PRXY,1,0.3
上述命令確定用PLANE42單元來建模，并給出了彈性模量和泊松比。
展開 【免費】Workbench中金屬沖壓成型仿真-自適應網格技術
本實例主要講解了金屬擠壓成型的模擬仿真，在ANSYS Workbench中由于擠壓成型往往伴隨著大變形，而大變形沒有顯著的改變零件的形狀，則可以通過調整更細的時間步和加載力的方式來取得收斂，比如釣魚竿的彎曲變形，彈簧的壓縮大變形，但是對于壓鑄成型一類的仿真，通過常規的大變形時不能實現的，必然會導致零件擠壓過程中網格發生畸變，導致不收斂，得不到所要的結果。（公眾號:CAE_ANSYS）
而ANSYS新版本推出的網格自適應功能，完美的解決了這一問題，將網格在大變形的時候，單元會發生畸變，此時根據網格形狀準則使之重新劃分網格，會避免網格的畸變，進而進行后續計算，獲取所需要的大變形結果。
本次實例采用二維軸對稱方式選擇片體結構進行分析，動模在上，向下移動，工件受到擠壓變形，中間過程產生重畫網格，最終工件達到所需要的形狀
1.模型
繪制3D模型，然后，提取成片體結構，采用2維的軸對稱模型，最終的模型如圖所示
2.材料
材料要產生變形，且不可恢復，所以只能選擇塑形材料，本實例設置雙線性塑形材料，如圖所示
3.接觸
接觸采用摩擦或者無摩擦接觸，可以根據實際情況確定，設置相應的邊界位置進行接觸
4.邊界條件
上模型移動，下模型固定，移動距離根據多次的計算結構來確定
5.重畫網格設定
重畫網格的限制條件較多，一般需要大變形打開，關鍵是節點必須采用低階單元，自適應網格設置如圖所示。
展開 自適應網格（ALE）技術模擬攪拌摩擦焊接
自適應網格（ALE）技術模擬攪拌摩擦焊接
