abaqus網(wǎng)格劃分之美
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-02-27
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abaqus之球體網(wǎng)格劃分
在ABAQUS中，球體網(wǎng)格劃分是一個(gè)技術(shù)性挑戰(zhàn)。球體作為常見(jiàn)的幾何形狀，在有限元分析中頻繁出現(xiàn)。針對(duì)球體的網(wǎng)格劃分，關(guān)鍵在于采用合適的策略以實(shí)現(xiàn)精確且高效的網(wǎng)格生成。一種常見(jiàn)的方法是將球體剖分成兩半，再將每個(gè)半球體均勻劃分成四份，通過(guò)這種方法可以有效地控制網(wǎng)格的密度和分布。此外，網(wǎng)格劃分技術(shù)的選擇也至關(guān)重要，包括結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格、掃掠網(wǎng)格和自由網(wǎng)格等，每種技術(shù)適用于不同的幾何特征和分析需求。
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但是今天要講的是abaqus/CAE里面的前處理。作為專業(yè)、大型、通用的CAE分析軟件，abaqus/CAE的前處理功能也算上是十分強(qiáng)大了。其網(wǎng)格劃分技術(shù)主要有自上而下的網(wǎng)格劃分以及自下而上的網(wǎng)格劃分技術(shù)。如果掌握這兩個(gè)分網(wǎng)技術(shù)，那么在abaqus/CAE中的前處理也就簡(jiǎn)單的多了。
在自上而下的分網(wǎng)技術(shù)中，abaqus/CAE中的分網(wǎng)技術(shù)有：自由分網(wǎng)技術(shù)、結(jié)構(gòu)化分網(wǎng)技術(shù)、掃略分網(wǎng)技術(shù)。
自由分網(wǎng)技術(shù)
對(duì)于二維區(qū)域使用自由分網(wǎng)技術(shù)，主要有四邊形單元、四邊形為主三角形作為過(guò)渡.三角形單元。
四邊形單元
四邊形主，三角形為過(guò)渡
三角形單元
對(duì)于三維區(qū)域模型采用自由分網(wǎng)技術(shù)，可用的單元類型為四面體單元，如果網(wǎng)格不是太粗糙，利用四面體單元可以為任意的幾何體劃分單元。
四面體單元
結(jié)構(gòu)化分網(wǎng)技術(shù)
結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)格劃分技術(shù)使用簡(jiǎn)單的、預(yù)定義的網(wǎng)格拓?fù)潢P(guān)系劃分網(wǎng)格。Abaqus將規(guī)則形狀區(qū)域的網(wǎng)格，比如正方形或立方體，變換到需要進(jìn)行網(wǎng)格劃分的幾何體。此外，結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)格劃分通常給出了對(duì)網(wǎng)格的最大的控制。主要是采用六面體單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
六面體結(jié)構(gòu)化分網(wǎng)技術(shù)
掃略分網(wǎng)技術(shù)
網(wǎng)格在區(qū)域的一個(gè)表面被創(chuàng)建，該表面被稱為源面。網(wǎng)格中的節(jié)點(diǎn)沿著連接面，一次拷貝一個(gè)單元層，直到達(dá)到目標(biāo)面。Abaqus自動(dòng)選擇源和目標(biāo)面。
但是在使用掃略分網(wǎng)技術(shù)的時(shí)候，必須滿足以下條件：
1.源面可以由多個(gè)面組成，但目標(biāo)面只能由一個(gè)面組成
2.連接面可以由多個(gè)面組成
3.在源面中，相鄰面之間的二面角不能和180°相差太遠(yuǎn)。
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</div><p>3 為步驟2中的幾何體重新劃分網(wǎng)格，并設(shè)置分析步（分析步可以命令為Step-2，便于與步驟1中的分析步區(qū)分）、材料、邊界條件、相互作用等（這些要與步驟1中的設(shè)置一樣），施加完整載荷的后半段，輸出inp文件。</p><p>4 打開(kāi)步驟3中輸出的inp文件，在分析步前面添加*map solution, step=1命令。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/201812/264b608ea5f34f5c9a5b71178f6f21ba.jpg" alt="3.jpg"></p><p>5 打開(kāi)Abaqus Command，使用命令方式提交步驟4中修改的inp文件。</p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/201812/c48c83fce01247aea790ab0a90630257.jpg" title="4.jpg" alt="4.jpg" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/201812/c48c83fce01247aea790ab0a90630257.jpg?
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復(fù)合材料多尺度力學(xué)仿真中，代表性體積單元（RVE）的幾何建模與網(wǎng)格劃分是前處理階段的主要工作之一。受周期性邊界條件的約束，纖維在模型邊界處的切割精度直接影響后續(xù)網(wǎng)格匹配。當(dāng)纖維端面與基體表面未能完全共面時(shí)，往往產(chǎn)生微小幾何階躍，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)投影誤差。這些問(wèn)題在手動(dòng)腳本處理時(shí)出錯(cuò)的概率較高。
HyperMesh支持幾十種主流求解器（ANSYS、ABAQUS、LS-DYNA等）的無(wú)縫對(duì)接，劃分好的網(wǎng)格可直接導(dǎo)出為對(duì)應(yīng)求解器格式，無(wú)需二次轉(zhuǎn)換，徹底解決跨平臺(tái)協(xié)作難題；同時(shí)，其與CAD系統(tǒng)、PDM系統(tǒng)的集成度更高，可實(shí)現(xiàn)模型的快速導(dǎo)入、修訂與共享，構(gòu)建端到端的仿真工作流。相比之下，同類軟件要么兼容性有限，要么需額外插件才能實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)集成，增加了工作復(fù)雜度。
在 Abaqus/Standard 模擬中，解映射分析從第一步結(jié)束處使用一個(gè)新網(wǎng)格重新啟動(dòng)，并繼續(xù)進(jìn)行直至達(dá)到 60% 的壓下量。
Abaqus/Explicit 中的自適應(yīng)網(wǎng)格劃分
自適應(yīng)網(wǎng)格劃分包含兩個(gè)基本任務(wù)：創(chuàng)建新網(wǎng)格，以及通過(guò)一個(gè)稱為“輸運(yùn)”的過(guò)程將解變量從舊網(wǎng)格重新映射到新網(wǎng)格。系統(tǒng)會(huì)按指定的頻率為每個(gè)自適應(yīng)網(wǎng)格域創(chuàng)建新網(wǎng)格。
· 極速幾何修復(fù)、中面提取、細(xì)節(jié)簡(jiǎn)化，自動(dòng) / 半自動(dòng)網(wǎng)格劃分，質(zhì)量遠(yuǎn)超行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；
· 無(wú)模型規(guī)模限制，百萬(wàn)級(jí)、千萬(wàn)級(jí)網(wǎng)格快速生成，兼容所有主流 CAD/CAE 格式；
· 批處理建模、連接器智能管理、參數(shù)化編輯，大幅縮短前處理周期，讓工程師從繁瑣建模中解放出來(lái)。
2.
從歐拉域的網(wǎng)格劃分、體積分?jǐn)?shù)填充，到攪拌頭的剛體設(shè)置、下壓/旋轉(zhuǎn)/移動(dòng)的邊界條件加載，再到使用Meta進(jìn)行后處理，全流程無(wú)死角覆蓋。
?? 為什么你需要這份南？
實(shí)戰(zhàn)導(dǎo)向：不是枯燥的幫助文檔翻譯，而是基于真實(shí)案例的操作手冊(cè)。
圖文并茂：關(guān)鍵步驟均有軟件截圖，參數(shù)設(shè)置一目了然。
/屬性/分析步/網(wǎng)格等等清晰明了）確實(shí)比ANSYS好些，但是ABAQUS/ANSYS的所有幾何模型要完全純手搓（像那些復(fù)雜點(diǎn)的螺旋彈簧、空心橢圓環(huán)等等），但是LS-prepost可以直接調(diào)用（類似于調(diào)用庫(kù)一樣方便）；
③有限元軟件都是沒(méi)有返回鍵的（沒(méi)有后悔藥），一旦網(wǎng)格劃分的有點(diǎn)問(wèn)題（多/少了，有冇共節(jié)點(diǎn)），ANSYS/ABAQUS刪改網(wǎng)格和分離&檢查共節(jié)點(diǎn)都非常不方便，但是LS-prepost可快速對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行類似于外科手術(shù)那樣
在選擇 ABAQUS 流固耦合課程時(shí)，“權(quán)威” 是核心考量因素，而權(quán)威的背后，離不開(kāi)專業(yè)師資、實(shí)戰(zhàn)服務(wù)、結(jié)果保障三大支撐 —— 技術(shù)鄰憑借 10 余年 CAE 工程領(lǐng)域深耕經(jīng)驗(yàn)，打造的 ABAQUS 流固耦合定制培訓(xùn)，從根源上解決 “課程不專業(yè)、學(xué)完不會(huì)用” 的痛點(diǎn)，成為行業(yè)內(nèi)權(quán)威之選。
</p><p class="ql-align-center"><strong>02</strong>內(nèi)聚力單元的易錯(cuò)點(diǎn)——網(wǎng)格行為</p><p>根據(jù)本人項(xiàng)目經(jīng)歷與同學(xué)們反饋的問(wèn)題，喵星人總結(jié)了使用內(nèi)聚力單元時(shí)可能出現(xiàn)的易錯(cuò)點(diǎn)：</p><p>1、由于內(nèi)聚力單元必須劃分或指派粘結(jié)層網(wǎng)格，為了識(shí)別粘結(jié)層方向，必須掃掠指派厚度方向，若未正常掃略網(wǎng)格，則按照網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)序號(hào)進(jìn)行識(shí)別厚度方向，這將使得內(nèi)聚力粘結(jié)方向可能存在問(wèn)題
在計(jì)算效率方面，S4R 單元由于節(jié)點(diǎn)少、自由度適中且采用減縮積分，計(jì)算效率最高；SC8R 次之；CSS8 再次之；C3D8I 由于完全積分和三維計(jì)算，計(jì)算效率最低。
2. 網(wǎng)格劃分要求對(duì)比
四種單元對(duì)網(wǎng)格劃分的要求不同，這也間接影響了整體計(jì)算成本，特別是在處理復(fù)雜幾何形狀時(shí)。
C3D8I 單元在網(wǎng)格質(zhì)量良好的情況下精度高，但對(duì)單元扭曲敏感，需要特別注意網(wǎng)格劃分。
完
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