網(wǎng)格密度
關(guān)注創(chuàng)建者：博集華仿 創(chuàng)建時(shí)間：2019-09-16
網(wǎng)格密度的視頻教程
【案例】-軸與法蘭多道焊接溫度場及應(yīng)力場分析
本案例主要特點(diǎn)如下： 1，熱-應(yīng)力間接耦合 2，通過輸入IGS體文件，對特定焊縫區(qū)域線進(jìn)行網(wǎng)格密度控制，進(jìn)而劃分過渡網(wǎng)格 3，生死單元+體生熱率熱源 4，兩道環(huán)焊縫，利用柱狀坐標(biāo)系逐步激活單元 5，殘余應(yīng)力計(jì)算結(jié)束后，讀入應(yīng)力結(jié)果進(jìn)行了一個(gè)簡單的模態(tài)分析。 具體命令流及相關(guān)IGS文件，請購買后聯(lián)系我，QQ：359786990
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ABAQUS子模型-詳細(xì)演示教程
在有限元分析中往往出現(xiàn)這種情況，即對于用戶關(guān)心的區(qū)域，如應(yīng)力集中區(qū)域，網(wǎng)格太疏不能得到滿意的結(jié)果，而對于這些區(qū)域之外的部分，網(wǎng)格密度已經(jīng)足夠了。要得到這些關(guān)注區(qū)域的精確的解，可以采取兩種辦法：(a)用較細(xì)的網(wǎng)格重新劃分并分析整個(gè)模型；（b)只在關(guān)心的區(qū)域細(xì)化網(wǎng)格并對其分析 ，顯而易見，方法a太耗費(fèi)機(jī)時(shí)，方法b即為子模型技術(shù)。子模型是在全局模型分析結(jié)果的基礎(chǔ)上研究局部模型的方法。
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網(wǎng)格密度的實(shí)例教程
摘要：本文通過對不同網(wǎng)格密度、不同單元類型的有限元力學(xué)模型計(jì)算結(jié)果與精確解的分析比較，探索研究單元網(wǎng)格劃分與有限元求解精度的內(nèi)在聯(lián)系，為在保證有限元解滿足工程實(shí)際精度要求的前提下，確定合理的網(wǎng)格密度，提高有限元分析效率進(jìn)行了有益的探索。
關(guān)鍵詞：有限元 網(wǎng)格劃分密度求解精度
0 引言
有限單元法的基本思想是把一個(gè)連續(xù)體人為地分割成有限個(gè)單元，對通過節(jié)點(diǎn)連接的單元進(jìn)行單元分析，然后再把這些單元組合起來代表原來的結(jié)構(gòu)。從數(shù)學(xué)的角度來看，有限元法是將一個(gè)偏微分方程化成一個(gè)代數(shù)方程組，并利用計(jì)算機(jī)求解的一種數(shù)值分析方法。它的分析過程可以分為建立力學(xué)模型(前處理)、計(jì)算及后處理三個(gè)階段。其中，根據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)際形狀和實(shí)際工況條件建立有限元分析的計(jì)算模型，為有限元數(shù)值計(jì)算提供必要的原始輸人數(shù)據(jù)，是整個(gè)有限分析過程的關(guān)
鍵。由于工程結(jié)構(gòu)形狀和工況條件的復(fù)雜性，要建立一個(gè)符合實(shí)際的有限元模型不僅需要考慮多種因素，而且輸入數(shù)據(jù)的誤差也將直接決定計(jì)算結(jié)果的精度。所以，其力學(xué)模型的正確性和求解精度就成為衡量有限元分析結(jié)果精確與否的重要指
標(biāo)。對于有限元這樣一種數(shù)值分析方法，在單元形狀確定之后，當(dāng)單元網(wǎng)格劃分越來越細(xì)時(shí)，位移近似解將收斂于精確解。增加網(wǎng)格數(shù)量和密度，計(jì)算精度一般也會隨之提高。但是，如果盲目地增加網(wǎng)格數(shù)量，將會大大增加單元網(wǎng)格劃分時(shí)間及求解方程時(shí)間。有時(shí)還會因計(jì)算的累積誤差反而會降低計(jì)算精度。所以，在實(shí)際工作中，如何劃分網(wǎng)格才能既保證計(jì)算結(jié)果有較高的精度，又不致使計(jì)算量太大，一直困擾著許多分析人員。本文將通過對不同網(wǎng)格密度、單元類型的分析比較，確定出合理的網(wǎng)格密度，期望能為提高有限元求解精度提供參考依據(jù)。
展開 求解的位移結(jié)果一般來說對網(wǎng)格密度不敏感。
應(yīng)力梯度較小位置一般來說對網(wǎng)格密度不敏感。
應(yīng)力梯度較大位置需要使用高階單元適當(dāng)加密。
規(guī)整幾何模型上盡量使用高階六面體單元或四邊形單元。
不要擔(dān)心在復(fù)雜幾何模型上使用高階四面體單元或三角形單元，只要網(wǎng)格密度足夠，求解結(jié)果一樣可靠。
不必太在意全場的網(wǎng)格質(zhì)量，只需要關(guān)注重要位置的網(wǎng)格質(zhì)量。
在網(wǎng)格質(zhì)量，規(guī)模，和劃分網(wǎng)格時(shí)間上，要取一個(gè)好的平衡，工業(yè)領(lǐng)域上，效率是最重要的。
在學(xué)習(xí)有限元分析時(shí)，為了確保不在網(wǎng)格問題上踩坑，會被告知需要進(jìn)行“網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證”。然而當(dāng)真正進(jìn)行一個(gè)復(fù)雜裝配體分析時(shí)會發(fā)現(xiàn)，能夠按時(shí)得到一個(gè)相對說得通的結(jié)果已是萬幸，可能根本沒有時(shí)間和心力去進(jìn)行后面的校對工作。因此，這系列文章會對一些典型結(jié)構(gòu)類型在常見工況不同網(wǎng)格密度下的剛強(qiáng)度進(jìn)行一定的對比，希望結(jié)果對大家有所借鑒。
梁
日常生活中有大量的結(jié)構(gòu)是基于桿梁體系建造的，小到晾衣架、板凳，大到房屋、橋梁，對于有限元分析來說，雖然理論上都可以使用實(shí)體單元進(jìn)行計(jì)算，但是一旦模型規(guī)模龐大，我們還是不得不使用梁單元對這類結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化。
那么對于使用梁單元搭建的模型，多大的網(wǎng)格密度才能捕捉到結(jié)構(gòu)的靜剛度呢？本文主要遵循由簡到繁的思路，通過案例對比的方式，和大家一起探討下其中的問題。
需要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是：本文案例使用的求解器為HyperWorks的結(jié)構(gòu)分析優(yōu)化求解器OptiStruct，單元類型為cbeam，對應(yīng)的分析問題為靜剛度問題，對于不同求解器中的梁單元，可能由于單元性質(zhì)的不同得到不一樣的結(jié)論，比如筆者試過使用ANSYS的beam188計(jì)算得到的部分結(jié)論與本文并不一致。
靜剛度
一般結(jié)構(gòu)分析的目的是為了得到結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度信息，每種根據(jù)對應(yīng)的工況類型又有靜力和動(dòng)力之分，其中靜剛度是最為基本也是最為重要的分析內(nèi)容，所以文章選擇以此為切入點(diǎn)展開探討。
展開 這不連續(xù)的程度在網(wǎng)格足夠密的時(shí)候回很小或不存在，而在網(wǎng)格較粗時(shí)會很大。由于PLNS結(jié)果是一個(gè)平均值，所以它總是比用PLES命令得到的結(jié)果要小，它們的差可以較好的表示網(wǎng)格的密度，而且，由于PLNS是一種平均結(jié)果，所以它比PLES命令欠保守，對結(jié)果估計(jì)不足。由PLES命令顯示的結(jié)果比較保守，而且要比PLNS命令得到的結(jié)果精確。
在最近幾年，ANSYS提供了兩個(gè)誤差估計(jì)顯示選項(xiàng)，SDSG是針對結(jié)果問題的、TDSG是針對熱問題的。SDSG和TDSG提供了對每個(gè)單元的絕對誤差估計(jì)，可以用PLES命令來顯示，SDSG和TDSG可以很好的估計(jì)誤差。你不僅可以用PLES命令來顯示，你也可以用ETAB命令把他們調(diào)入單元表中，然后用PLET命令顯示它們，通過把SDSG和TDSG儲存在單元表中，你可以將其它結(jié)果也存入單元表中，然后將SDSG或TDSG與它相加，得到考慮網(wǎng)格誤差得到的結(jié)果有多大。下面給出了如何使用它的一個(gè)例子：
命令：ETAB，SDSG，SDSG
含義：儲存SDSG值到單元表
命令：ETAB，VM，S，EQV
含義：儲存Vo* ***es應(yīng)力到單元表
命令：SADD，VMMAX，VM，SDSG
含義：將SDSG和Vo* ***es相加，結(jié)果儲存在VMMAX中
命令：PLET，VMMAX
含義：顯示Vo* ***es應(yīng)力最大的估計(jì)值
一種更新的估計(jì)網(wǎng)格密度的方法是比較用PowerGraphics得到的結(jié)果和用Full Graphics得到的結(jié)果，這種技術(shù)僅限于實(shí)體模型采用四面體單元的情況，但它十分有效和精確。
為了了解它的原理，讓我們來看一下PowerGraphics和Full Graphics的差別。
展開 01 前言
前文我們對結(jié)構(gòu)剛度計(jì)算問題需要的實(shí)體單元數(shù)量進(jìn)行了一個(gè)基本的探討，通過實(shí)例計(jì)算和對比大家會發(fā)現(xiàn)：高階單元和低階六面體單元，只要按照常規(guī)去劃分網(wǎng)格，單零件的靜剛度問題計(jì)算并不困難（薄壁問題需要特別注意）。
但好像平時(shí)分析大家總是擔(dān)心自己的網(wǎng)格精度不夠，并且強(qiáng)調(diào)網(wǎng)格無關(guān)性的重要性，這又是為什么呢？
實(shí)際上，通常我們擔(dān)心的并不是網(wǎng)格對于剛度（變形）計(jì)算精度不夠，而是擔(dān)心網(wǎng)格對于強(qiáng)度（應(yīng)力）計(jì)算精度不夠，這是由于剛度問題是一個(gè)全局問題，而強(qiáng)度問題是一個(gè)局部問題，這也就意味著，需要在局部劃分足夠的網(wǎng)格才能捕捉到詳細(xì)的應(yīng)力變化情況
然而具體要?jiǎng)澐侄嗌?em>網(wǎng)格才能夠捕捉到局部應(yīng)力呢？說實(shí)話，這個(gè)問題非常復(fù)雜并且沒有定論，因?yàn)槿魏我粋€(gè)結(jié)構(gòu)局部應(yīng)力的變化和結(jié)構(gòu)的形狀以及受載方式息息相關(guān)，我們基本只能通過網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證去得知當(dāng)前的網(wǎng)格密度是否合適。
可是，大家會發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證工作量巨大并且對于裝配體分析往往不太現(xiàn)實(shí)。因此，對于一些典型的結(jié)構(gòu)特征如果能夠得到一個(gè)大致的參考規(guī)律，那么很多時(shí)候就不必再進(jìn)行網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證或者只用進(jìn)行少數(shù)的驗(yàn)證。
針對這樣一種需求，本文包括以后一些文章會間斷地針對一些典型的特征進(jìn)行分析對比，意圖得到哪怕一丟丟對于應(yīng)力計(jì)算有用的經(jīng)驗(yàn)結(jié)果。由于圓角是最為常用的一類幾何特征，因此本文主要就圓角的應(yīng)力計(jì)算進(jìn)行一定的對比說明并試圖得到些許規(guī)律。當(dāng)然，我并不希望大家直接翻到最后看結(jié)果，而希望能夠關(guān)注于探討的過程和方法，因?yàn)榫拖袂拔乃f，應(yīng)力問題千千萬，知道這個(gè)問題的結(jié)果并不會對自身的能力有多大幫助。
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VPG軟件支持用戶創(chuàng)建多種型號和網(wǎng)格密度的輪胎模型
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VPG提供參數(shù)化輪胎方案，可快速定義輪胎模型
5虛擬載荷數(shù)據(jù)的應(yīng)用場景
在虛擬模型內(nèi)生成虛擬載荷數(shù)據(jù)適用于多種場景，包括車身與底盤的分析與校核、整車耐久性驗(yàn)證、懸架耐久驗(yàn)證及零部件疲勞耐久試驗(yàn)等。
Intel Xeon W7-2475X（20核40線程）或 AMD Threadripper PRO 7945WX（16核32線程）
GCI 需多次串行/并行求解，20-24 核是中小模型的效率甜點(diǎn)
內(nèi)存
128GB DDR5-4800 ECC RDIMM（4×32GB）
支撐中等密度網(wǎng)格
檢查網(wǎng)格密度：特別是螺旋路徑上的網(wǎng)格份數(shù)，建議至少3-4 層單元。
檢查大變形設(shè)置：如果位移較大（如 20mm），建議在 Analysis Settings 中打開 Large Deflection（大變形）
如何得到彈簧剛度？
直接將反力（471N）除以位移（20mm），得到剛度 K=23.55 N/mm。
所以，工程師必須在“算得準(zhǔn)”和“算得快”之間找平衡，具體表現(xiàn)就是對網(wǎng)格密度的精細(xì)調(diào)控。物理規(guī)律決定了調(diào)控原則是：物理場變化越劇烈的地方，網(wǎng)格就越密。比如：
● 邊界層：流體緊貼壁面處存在巨大速度梯度，垂直壁面方向網(wǎng)格應(yīng)極度細(xì)化。
● 激波與渦流：在壓力陡增或流場劇烈旋轉(zhuǎn)的區(qū)域，粗糙的網(wǎng)格會捕捉不到關(guān)鍵物理特征。
如何提高模擬分析的準(zhǔn)確性-網(wǎng)格篇1個(gè)月前
-邊長不大于產(chǎn)品的平均壁厚
-確保平均縱橫比小于 3，最大縱橫比小于 20
合適的網(wǎng)格密度--關(guān)鍵區(qū)域必須最小要有3排網(wǎng)格。
4、精確的網(wǎng)格劃分和邊界條件設(shè)置
為了確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，Marc軟件提供了靈活的網(wǎng)格劃分功能，用戶可以根據(jù)焊接接頭的幾何形狀和復(fù)雜程度，自定義網(wǎng)格密度和分布。同時(shí)，軟件還提供了豐富的邊界條件設(shè)置選項(xiàng)，能夠模擬實(shí)際焊接過程中的各種約束條件，如固定邊界、對稱邊界等。
這種思路得到纖維網(wǎng)格是不光滑的，當(dāng)網(wǎng)格密度低的時(shí)候，還會出現(xiàn)纖維不連續(xù)的現(xiàn)象。</p><p>前面的方法，算法難度高，但是網(wǎng)格量可控，纖維網(wǎng)格質(zhì)量高。體素方法，算法難度低，對開發(fā)人員來說友好，但是網(wǎng)格量巨大，纖維網(wǎng)格質(zhì)量差，不適用于宏觀尺度。</p><p>一般來說，容易開發(fā)的算法，用起來都不好用。
網(wǎng)格的密度也做參數(shù)化，可以調(diào)節(jié)網(wǎng)格數(shù)量和分布。
仿真效果
我們把模型導(dǎo)入到ABAQUS中，簡單仿真一些工況。可以看到材料方向賦予正確，嵌入式約束可以完成耦合。
作為一個(gè)網(wǎng)格生成器來說基本功能是都有了。
封裝
最后我們把軟件做了加密和封裝，方便你我他。
Moldex3D仿真分析之Shell建模的厚度5個(gè)月前
如果網(wǎng)格密度不足，幾何有可能會偏離原始形狀，例如在導(dǎo)圓角區(qū)域。網(wǎng)格密度越高代表系統(tǒng)仿真實(shí)際幾何的成功率越高。但是網(wǎng)格密度越高，則需要更多的運(yùn)算資源。
在仿真作業(yè)中，可利用幾何簡化預(yù)估澆口的流動(dòng)模式，同時(shí)保持系統(tǒng)的主要行為。如圖所示，通常建議在小面積與導(dǎo)圓角區(qū)域，使用更多元素來取得更好的結(jié)果，但計(jì)算時(shí)間也會增加。使用者應(yīng)依據(jù)其網(wǎng)格劃分經(jīng)驗(yàn)權(quán)衡上述考慮。
腳本的主要功能如下：
模型簡化，主體簡化為長方體，引腳保留主要幾何形狀；
網(wǎng)格密度設(shè)置；
網(wǎng)格位置重置；
網(wǎng)格質(zhì)量檢查；
效果如下：
