網格收斂尺寸的案例
基于模態分析的網格收斂尺寸的研究與確定 ￥10
摘要：針對車載導航的模態分析，以其中單個零件的網格尺寸作用變量，而其余零件的網格尺寸不變，然后進行模態分析，通過對計算結果的比較，確定模型最終的網格收斂尺寸，解決計算精度與計算時間成本這一矛盾。
關鍵字：模態分析；網格尺寸；收斂；固有頻率；車載導航
一、前言
由于公司產品做的最多的是動力學分析，動力學分析需要基于模態特征值上進行計算的，所以我們以最有代表性的模態分析作為網格收斂尺寸研究課題的分析類型。
相對于靜力分析而言，動力學分析的模態求解過程所需要的CPU計算時間更長，我們一般會通過控制網格的尺寸來調整計算時間成本，即粗化網格。但是如果網格太粗，則網格模型必會忽略或簡化結構上的細節，從而影響計算的精度。
面對計算精度與計算時間成本這一矛盾，則需要對模型的網格收斂尺寸、計算耗時等數據進行研究。
二、計算模型
計算模型采用某一車載導航屏模型，零件包括觸摸屏玻璃、前后面板、SECC支架，另外TFT顯示屏簡化為只包含質量的點。
三、網格尺寸控制
導航產品的前后面板為PC+ABS注塑件，結構特征多且比較復雜，為了盡可能詳盡地模擬結構的細節，如圓角、肋骨、凹凸臺、小圓孔等），縮小網格模型與原幾何模型的差距，因此網格不能過于粗糙。此外，根據模型的整體尺寸，最終確定模型的網格研究尺寸為1mm、2mm、3mm、4mm。這四種網格尺寸中，以所有零件的網格尺寸都為3mm的計算結果作為不變量，而其中單一個零件的網格尺寸作為變量，變量值即為1mm、2mm、3mm、4mm。
部分網格模型圖如下：
四、模型建立及求解的軟件
建立三維有限元模型，用Lanzos方法求解特征值。
展開 HyperMesh中畫網格修改最小網格尺寸限制
有時候畫網格發現想要設置的網格尺寸比較小，修改后恢復到系統默認的一個值。那么如何調整這個最小網格尺寸的默認值呢？那就是修改節點識別容差，但是不建議太小比如整體劃分到0.001這種，可以考慮換單位制。如果只是局部細化調整節點容差就行。
具體的操作就是：
容差調整應該在菜單欄preference下的Meshing Options，然后如圖設置
ANSA極簡案例｜03 網格尺寸控制（CFD網格）
ANSA中網格尺寸控制主要有兩種方式：線面尺寸指定以及使用Size Box。這里主要描述線面尺寸控制。
在幾何清理完畢后，可以對幾何元素（主要是幾何邊線與幾何面）指定網格尺寸。在生成CFD網格時，還可以進行Curvature及Proximity控制。
1 均勻尺寸指定
可以利用Mesh面板中的Perimeters > Length按鈕可以打開網格尺寸指定對話框。
——
此時會打開一個新的對話框，其中包括兩個選項Perimeters及Macros，分別對應著幾何邊與幾何面。
當選擇
Perimeters時，可以在圖形窗口中選擇一條或多條幾何邊線，并指定網格尺寸參數
Length：指定網格尺寸
Distortion distance：任意兩個節點的連線與它們之間的CAD曲線之間的最大法向距離。該值越小則網格越密，默認情況下設置為網格單元尺寸的15%，一般情況下保持默認即可。注意該參數可以設置為百分數或小數，如設置為
10%或
0.01，該參數不允許低于
0.01或1%。
Distortion angle：任意兩個連續節點的切線之間允許的最大角度。該值越小則網格越密。一般情況下保持默認即可。注意此參數輸入值必須
大于10度以避免節點數過多。若輸入0則不采用此控制參數。
注意：Distortion參數會導致網格尺寸低于所設置的最小網格尺寸，有可能會造成網格數量飆升。
展開 ansa里CFD網格劃分不同尺寸網格如何完美過渡
ansa里CFD網格劃分不同尺寸網格如何完美過渡
關于Fluent網格尺寸的疑惑
最開始用ansys meshing畫了一套網格，可以在fluent中運行，似乎沒啥問題，后來想著把網格畫粗一點，是不是算的更快。在調整網格大小的時候發現一個問題，似乎網格大小有一個坎兒，大于這個尺寸就要發散，小于這個尺寸就可以計算，我感到非常疑惑，下面把這個過程記錄一下，希望大家給點寶貴意見
先大致描述一下模型，大概就是一個箱子里面有一個泄漏孔inlet（圖中圓形上沿圓弧的一段，可大概看成長方形，尺寸1mm*0.1mm）向箱子內部釋放氫氣，箱子表面有兩個通風孔作為outlet。泄漏孔上方有個氫氣濃度傳感器，模擬的目標是看域內的氫氣濃度和傳感器示數變化。箱子體積約為2.5立方米。
我第一次畫網格時，全局尺寸0.02m，泄漏口處分二級加密，內層2e-5m，外層2e-4m，網格數量392萬，導入fluent（瞬態，可壓氣體，k-w SST，PISO）后轉為多面體網格，可以正常計算，沒有任何問題
隨后將全局網格尺寸調為0.05m，泄露口處加密尺寸不變，此時網格數量271萬，導入fluent后轉為多面體，大約幾十步后發散
又將全局尺寸調為0.04m，其他不變，發散
又將全局尺寸調為0.03m，其他不變，發現又可以計算了，一切正常，現在正在計算
感覺很好奇，可以讓fluent正常計算的網格尺寸是不是有個極限？那只要每次計算時找到這個極限就能讓電腦算的快一點了
至于兩種網格的計算結果，等0.03m這個算完了再來比較
展開 網格尺寸與產生負體積的關系？
探究問題之前，為了盡快解決參數設置錯誤，建模時用的網格尺寸較大，修修改改后模型可以正常計算了。
當細化巖石網格進行深入分析時，計算卻總是出現上述問題。還請了解該問題的大佬解疑答惑，在此不勝感激。
網格尺寸對爆炸沖擊仿真計算的一些影響
工況：
500g球形裝藥TNT炸藥在空氣中爆炸：（autodyn材料庫為TNT2材料），使用1D的楔形網格進行計算。其在1m出的沖擊波如下圖所示：
Figure 1計算模型
Figure 2 1D模型計算1m處不同網格尺寸大小對應的沖擊波壓力峰值
可以看出對于1維空氣中爆炸網格來說，網格尺寸為1mm時候能夠滿足基本的計算需求，網格大小為5mm及以上，其計算的結果較0.5mm網格有15%誤差，其網格為1mm的計算結果較0.5mm網格誤差為3%左右。不同的網格其到達壓力峰值的時間也略有區別，網格尺寸較小的話，計算較早到達壓力峰值。
2D網格中的計算：
通過采用歐拉域進行填充后的計算如下列圖所示，一次為5mm、2mm、1mm、0.5mm。隨著網格尺寸的減小其邊界擬合的越來越精確。
2D中的計算的不同網格尺寸爆炸后形成的圖：
Figure 3 2D模型計算1m處不同網格尺寸大小對應的沖擊波壓力峰值
2D的計算結果基本同1D一樣，采用1mm的網格可以滿足計算精度的要求。
計算結果正不正確，其實可以通過美學也是可以一窺究竟，如下圖是我覺得最美的。其結果也是比較好的。美的不一定是對的，但是不美的一定不對。
來源：賓果仿真
展開 準確性、收斂性和網格質量
這種精度對網格質量的不敏感性支持 Mueller 的立場，即細胞質量差是一個穩定性問題。因此，STAR-CCM+ 的方法是保守的——選擇穩健性而不是準確性。具體來說，他們正在尋找將導致求解器中被零除的指標。影響擴散通量和線性化的偏度就是這樣的一個例子。
Mesher 的觀點
John Steinbrenner 博士和 Nick Wyman 博士采用違反直覺的方法分享了 Pointwise 對與解決方案無關的質量指標的看法。您會認為網格生成開發人員會提升先驗指標的功效。但 CFD 解中的誤差包括幾何誤差、離散化誤差和建模誤差。幾何錯誤類似于 Dannenhoffer 和 Mueller 關于正確表示形狀的觀點。建模誤差來自湍流、化學和熱物理特性。離散化涉及求解器數值的退化。離散化誤差是由網格和求解器的數值算法之間的耦合驅動的。
圖 3：此表總結了 Pointwise 中可用的網格質量指標。從參考 1h。
因此，盡管 Fidelity Pointwise 可以計算和顯示許多指標，但需要注意的是，其中許多指標與求解器的數值沒有直接關系，因此它們只是解決方案準確性的松散指標。另一方面，這些指標計算方便，可以解決 Dannenhoffer 的網格有效性問題，并提供啟動網格改進技術的機制。它們還構成了用戶開發領域專業知識的能力的基礎——與他們的特定應用領域相關的指標。
結論
CFD 求解器開發人員認為網格質量對收斂的影響遠大于精度。因此，由于收斂不良或不完全收斂而導致的求解誤差不容忽視。
一位研究人員能夠證明網格質量與求解精度之間完全沒有相關性。為其他求解器和流動條件重現此結果將很有價值。
使用盡可能多的網格點 (Dannenhoffer, McDaniel)。在許多情況下，分辨率勝過質量。
展開 網格尺寸對KB44聚能裝藥射流成型影響 ￥30
本文通過LS-DYNA利用S-ALE方法，主要探索了網格尺寸（徑向/軸向）對KB44裝藥聚能射流成型的影響。相關結論可為聚能裝藥網格尺寸劃分提供參考。
Abaqus有限元解與理論解對比_[5個材力題目，不同網格尺寸與單元類型]
今天整理資料發現17年在老東家上班時做的一個文檔，通過一系列計算對比了不同網格尺寸和單元類型下材料力學5個試題的有限元解和理論解，貼出來跟大家分享一下，雖然都是非常簡單的題目，但這些表格對理解有限元解的網格無關性有一定的幫助。
第1題、懸臂梁撓度
懸臂梁A-B的截面形狀為正方形，寬、高h=b=100mm，長度l=1000mm，末端作用豎直向下集中力F=1000N，求B點（懸臂梁末端）向下的撓度。
關鍵字實現LS-DYNA導入幾何尺寸（網格模型）自動縮放和平移（私信我可答疑） ￥10
在進行有限元分析時，首先是前處理，然而前處理軟件有很多，比如HyperMesh，TrueGrid等等，而且我們的模型尺寸可能是mm建模（幾何模型直接導入HyperMesh進行畫網格處理），其生成model.k文件結合main.k主控文件進行求解計算。這時候就容易忽略單位制的一致性導致求解報錯（計算單位制一般采用cm-g-us）。
或者使用TG建模，需要旋轉一定角度，都不需要特意在前處理軟件進行旋轉操作
一般來講，需要在畫完網格進行一步縮放或者旋轉，比如模型整體縮小10倍，再導出model.k，當然我們也可以直接通過使用LS-DYNA的相關關鍵字來實現縮放或者平移的效果——這兩個關鍵字就是*DEFINE_TRANSFORMATION和*INCLUDE_TRANSFORM
接下來是兩個關鍵字的詳細介紹與使用注意事項！
展開 
橡膠件軸向壓縮模擬
分析時遇到的問題：壓縮700mm不收斂，網格尺寸為20mm時壓縮到330mm就不再收斂，網格尺寸65mm時設定壓縮到550mm能收斂。
求教：還是想用細網格20mm到30mm的，如何能讓壓縮收斂？
附件中是inp文件
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Job-cone1000-4.rar
975101010.rar
橡膠壓縮前
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壓縮前
壓縮中...
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壓縮550mm后
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我們真的會做最基本的CAE分析嗎 ？
比如一個鑄造件，拿四面體單元劃分一下網格，加上載荷和約束，用Nastran的Sol 101求解器分析一下，最后拿Hyperview看一下von Mises應力，好像就完成分析任務了。但實際上，靜強度分析過程中，還有很多關鍵問題值得推敲。
首先一個問題是網格尺寸如何設置。四面體單元的精度是非常低的，尤其是一階四面體單元。對于一些薄壁鑄造件，要達到勉強可接受的應力精度，厚度方向需要采用十層以上的一階四面體單元，即使采用二階四面體單元，厚度方向也要保證至少五層單元。
我們實際使用四面體單元建模時，網格細化程度離上述要求差距甚遠。表1是我給某家醫療器械企業做強度分析時做的網格尺寸收斂性測試，用的二階四面體單元。從表中數據可以看到，網格從2mm細化到0.5mm，應力計算結果才真正收斂。可惜的是，我們汽車行業很少做網格收斂性測試，網格尺寸的設定都很隨意，且普遍過于粗糙。
第二個問題是應該用何種等效應力評價。對于塑性材料，用von Mises評價是公認的比較合理的做法，但von Mises應力有一個缺點是不能區分拉壓狀態，而實際上大部分材料的抗拉能力遠低于抗壓能力，所以可能采用Signed von Mises應力來評價更為合適。
對于脆性材料，按第一強度理論，采用最大主應力來評價似乎比較合適，但這種評價方式只適用于材料受拉的情況。而且究竟何種材料算是脆性材料也不太好界定，比如球墨鑄鐵中的QT400-15、QT450-10、QT500-7，鑄鋼中的ZG270-500、ZG310-570，斷后延伸率都大于5%，所以都不能算脆性材料。
還有一個問題是應力梯度的影響如何考慮。我們通常都是拿von Mises應力的最大值來計算安全系數，進而判斷強度是否合格。但其實決定結構強度的不僅僅是峰值應力，應力的分布情況也是重要因素。
展開 案例36-基于VCCT的復合材料疊層T形接頭裂紋擴展模擬
邊界條件和載荷與VCCT模型中的相同，預定義的裂紋模型用于相同的裂紋尺寸。
下表顯示了CZM模型的輸入參數：
以下示例輸入定義了粘性區模型：
下圖顯示了具有相同網格的VCCT和CZM模型中的Y分量應力。
與VCCT模型類似，CZM中的脫粘從彎曲裂紋部分開始，然后與水平裂紋部分的脫粘合并，從而分離層壓板。
下圖顯示了兩種模型的分層力-撓度（Y力對Y位移）響應：
對于這兩種模型，力隨著施加的位移而增加，并在裂紋開始增長之前迅速達到峰值。然后，反作用力在裂紋擴展的初始階段迅速減小，然后隨著隨后的裂紋擴展而減慢。
結果略有不同，因為用于VCCT裂紋擴展的斷裂標準僅基于線性和臨界斷裂能量，而CZM模型的分層基于層間強度和臨界能量。人工阻尼系數也會影響CZM模型的收斂性。此外，在VCCT模型中，當達到斷裂標準時，節點瞬間分離，這意味著承載能力比CZM模型中下降得更快。
建議
當建立基于VCCT的裂紋擴展分析時，請考慮以下提示和建議：
• 裂紋尖端/前端前后單元尺寸的差異會影響能量釋放率計算的準確性。盡可能對沿預定義裂紋路徑的單元使用大小相等的網格。
• 網格大小本身也會影響求解。在嘗試有限元解之前，檢查網格尺寸收斂性。
• 為了確保能量釋放率計算的準確性，請仔細定義裂紋擴展。
• 以下假設適用于VCCT計算：
–當裂紋少量前進時釋放的應變能與閉合裂紋所需的能量相同。
–裂紋尖端/前端位置處的裂紋尖端場/變形與裂紋少量擴展時發生的變形相似。
展開 文獻分享 | 使用 ANSYS 進行偏置軸承建模、靜態和動態分析
圖1（a）是偏置軸承的尺寸表示，圖1（b）是在Solidworks中準備的模型。
圖1 . (a) 偏置軸承尺寸
(b) Solidworks 中的偏置軸承模型
3.2 . 項目靜態分析
偏置軸承的靜態分析在Ansys工作臺中進行，幾何形狀從Solidworks導入，通過網格類型從粗到細的變化，比較網格結果，包括各種網格度量因子、網格收斂性研究通過考慮不同的單元長度來完成，并且觀察到在 1 mm 單元長度時獲得了網格收斂。改變偏心軸承的材料，然后分別進行計算，得到變形結果，并進行von-mises應力和應變的比較，進行研究。方程(1)、(2)代表了計算變形的靜態分析的基礎。
其中，F 表示施加的力，K 表示剛度矩陣，× 表示偏置軸承中的變形。
3.3 . 項目動態分析
執行動態分析的目的是在運行時評估應用程序。特征值分析 通過求解由質量矩陣和剛度矩陣組成的特征方程來提供結構的動態特性。動態特性包括自然模態（或振型）和自然周期（或頻率）。等式(3)、(4)表示固有頻率計算的基礎。
3.4 . 施加約束
進行固定分析，將切向力施加在朝外偏移量為 5000 N 的圓孔上，并將基板上的四個孔固定。所施加的約束如圖2所示。
圖2 .
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