網格重劃分技術的案例
設計仿真 | Marc 基于網格重劃分技術的裂紋擴展分析
MARC基于網格重劃分技術的裂紋擴展分析
裂紋萌生和擴展研究對于核工業、石油和天然氣工業、航空航天和其它工業都非常關鍵，安全問題十分重要。本案例介紹了VCCT方法使用網格重劃分技術進行裂紋擴展，針對橡膠塊的裂紋進行分析，觀察裂紋在加載過程中的增長。
01
設 置 方 法
圖1 橡膠塊模型
使用的模型（如圖1所示）是一個橡膠件，每側都有初始裂紋。采用單位厚度的平面應變。橡膠塊的底面粘在固定的剛體上，其上側也粘在另一個剛體上，這個剛體可移動，以便加載結構。初始網格也如圖1所示。初始模型中只使用了九個元素，該網格只需要描述幾何結構。
圖2 橡膠件材料參數
使用典型的Mooney材料模型。所用的材料特性參數為c10=0.8 MPa和c01=0.1 MPa
圖3 裂紋擴展設置
加載-卸載序列的時間段為1秒，該序列重復20次。VCCT選項中輸入的時間段為1。然后程序將記錄載荷序列內的最大能量釋放率以及相應的估計裂紋擴展方向。在每個加載序列結束時，進行重新網格化，裂紋沿裂紋擴展方向擴展。VCCT選項中規定的0.05的量。這兩種裂縫的設置相同。
圖4 網格重劃分功能
每個加載序列結束時的重新網格為自動觸發。重新網格設置的唯一輸入是要使用的元素數量應進行網格重劃分。
02
仿 真 結 果
圖5~10顯示了疲勞情況下裂紋擴展的結果。演出了裂紋在生長中采取的路徑。從水平方向出發，轉向邊界，然后轉向再次返回。注意到裂縫尖端周圍的精細網格。此網格密度比用于網格重新更新。當增長增量小于默認網格密度時，它將覆蓋最小邊長度以允許在不斷增長的裂紋尖端周圍形成精細的網格。它還可以在每個裂紋尖端周圍設置更精細的網格。
展開 原創#基于python二次開發的圍線積分+網格重劃分+結果映射聯合使用的裂紋隨機擴展
<p><strong>基于python二次開發的圍線積分（contour integral）+網格重劃分（remeshing）+結果映射（map solution）聯合使用的裂紋隨機擴展</strong></p><p><br></p><p>前面帖子已經詳細介紹了如何使用圍線積分（contour integral）+網格重劃分（remeshing）來模擬裂紋的任意路徑擴展，并提取裂紋擴展路徑上的應力強度因子。
ABAQUS網格重劃分插件 ￥1
針對大變形扭曲，破壞導致的網格質量很差，通過這個插件可以運算結束后重新劃分網格，達到收斂的目的。
插件無法正常使用的原因：
（1）ABAQUS版本過低，尚未能支持這個plugin，現測試2020和2021版本是可以用的。
（2）ABAQUS內置的python版本過低，與py不兼容，正常情況下都能使用。
（3）模型存在問題，可以自己測試下其他orphan mesh的部件是否可用。
PS：我自己嘗試二維模型無法正常使用，三維的大部分可以，具體原因還不清楚。會出現如下錯誤提示： max() arg is an empty sequence。
安裝方法和插件如下：
晶體塑性模擬中的大變形網格重劃分
相關做法完美的集中到damask3.0版本里面，然而需要指出的是：DAMASK/譜方法更偏向規則網格與RVE范式，而工程里經常需要：任意幾何與復雜邊界（非周期、接觸、局部細化等），以及不同工藝路徑（多道次、換向、局部約束），Abaqus CPFEM（UMAT/VUMAT）在這些方面更“通用”，所以把“remesh + 狀態變量映射”做成一套工作流，就能把大變形晶體塑性更穩地推進到更高壓縮/更大應變階段。
因此結合作者提供的思路，嘗試把相關方法遷移到abaqus，并初步實現了理想的效果。
這里展示模擬的案例的效果，初始模型尺寸0.1*0.03mm的二維模型，并沿著RD方向壓縮40%.vs.20%（remesh）+20%使用簡單的唯象模型測試
初始模型如下圖所示：
壓縮20%后應力分布如下：
累計剪切滑移如下：
晶粒旋轉角度：
在20%變形后進入網格重劃分，重劃分后的變量傳遞：
累計剪切滑移分布如下：
晶粒旋轉角度如下圖：
可以看到所有相關變量良好的映射到規則網格上面。
接下來對比單次壓縮40%（左側）和20%remesh（右側）之后再壓縮20%的結果對比：
應力分布結果：
累計剪切滑移分布：
晶粒旋轉角度分布：
累計剪切滑移------應力曲線分布
重劃分后應力略低于不劃分單次壓縮的結果，其余結果網格重劃分和原始模型基本一致，驗證了作者提出方案的準確性。做成型和大變形相關內同可以參考文章進行對應的嘗試
展開 
DEFORM網格重劃分失敗，運算停止！
到了最后一個，網格變形太大出錯，然后軟件立馬就報錯，然后運算停止了。而且也沒有進行重劃分，或者說重劃分失敗了，試了很多了都這樣。懇請各位大佬能指點下，實在是沒辦法了！
DEFORM Spinning輪轂旋壓仿真新技術
針對于旋壓成型仿真分析，Deform軟件具備以下功能：
■ 可進行普通拉伸旋壓、強力旋壓、縮孔旋壓等旋壓工藝的計算；
■ 具有Spinning，Flowforming旋壓類型的專用模塊及操作流程；
■ 具有專用筒形件、彈殼等深沖壓、旋壓模板，操作方式流程化，簡單易學；
拉伸旋壓及流動成型工藝模板
■ 具有筒型坯模型及軋具模型自動產生方式；
■ 能夠設置多組旋輪的同時運動，實現復雜運動軌跡的計算；
■ 復雜及多數量軋具可實現準確自動定位；
旋壓模具定位
■ 可完全采用全六面體網格及重劃分技術，保證模擬結果的高精度；
■ 具備Lagrange，ALE，Explicit等計算方法，快速實現復雜旋壓過程分析；
■ 可任意定義旋輪旋壓路徑，通過空間運動軌跡或G代碼進行設置或導入；
■ 具有拉伸旋壓多道次旋壓模擬功能，可以一次性設置旋壓流程表，實現全流程模擬；
■ 優化工具旋轉速度、進給深度、旋輪尺寸等參數，預測成型形狀、成型缺陷等。
多道次旋壓工藝流程表
六面體網格劃分及自動重劃分技術
鑄造之后的輪轂坯料形狀復雜，考慮到旋壓過程只對下半部分輪輞進行旋壓分析，而該部分在Deform軟件中可以劃分六面體網格，減少計算量，提高計算精度。由于旋壓過程中涉及幾何非線性、材料非線性和接觸非線性等問題，因此六面體網格重劃分技術非常重要。Deform軟件針對于旋壓分析開發了專業的六面體劃分和自動網格重劃分技術，使得大變形計算能夠順利進行。
六面體網格劃分如下圖所示：
六面體網格劃分技術
輪轂旋壓成型仿真應用案例
輪轂旋壓成型過程及旋輪運動方式等均比較復雜。
展開 案例27-帶有3D網格重劃分的結構鋼熱軋分析
如果網格重劃分之后在初始運行的不收斂時間之前又不收斂了，則新劃分的網格質量不夠好，或者存在其他與網格畸變無關的問題（如幾何或材料失穩）。
建議
要使用網格重劃分進行類似的三維模擬，請考慮以下提示和建議：
• 熱軋過程可以通過兩個載荷步的靜態分析進行模擬。第一個加載步驟推動鋼坯，直到鋼坯與輥子建立接觸，第二個加載步通過旋轉輥子拉動鋼坯。
• 網格重劃分之前，備份結果并在單獨的目錄中新啟動與初始運行相關的文件。重劃分會更新結果并重啟動文件，因此如果希望在另一個子步中嘗試重劃分，則原始文件將不再可用。
• 如果在原始網格過于扭曲的子步驟中執行網格重劃分（其中形狀檢查[SHPP或CHECK]指示錯誤），則網格重劃分將不起作用。因此，應在更早的子步中重劃分。
• 與原始網格相比過于精細的新網格可能會導致映射（MAPSOLVE）錯誤。
• 新網格的主要要求是它應正確捕捉變形模型的外表面幾何圖形。
• 重劃網格（REMESH、FINISH）后檢查模型，以驗證所有邊界條件、接觸對，并且載荷已經從原始網格正確地轉移到新網格。
• 重劃分后，如果分析在經過初始運行的發散時間后再次發散，則多次重劃分可能是必要的。如果分析在通過初始運行的發散時間之前再次發散，則新網格質量不足，或其他與網格變形無關的問題（如幾何和材料不穩定性）。
展開 APDL Showcase4: 圓盤鍛造-網格重劃分分析
但是我運行了一下那個案例，發現它使用的是ALE網格，并沒有像本例那樣進行兩次網格重劃分。所以我還需要學習Abaqus中使用網格重劃分的方法。
學海無涯，下次再見咯
在marc運行中的網格重劃分問題---不錯的帖子
Q:各位同志好，現有一問題請教大家：在程序運行中，網格自適應 local adaptivity 這一項是否可與globe remeshing這一項同時使用，或者又有其它用法，望大家幫忙解疑。
A:個人認為，目前在mentat中還不行。網格自適應是在分析過程中，通過某種誤差識別自動地將網格的密度根據需要進行調整，以提高分析的精度和效率。而網格的重劃是由于網格發生干涉或網格發生畸變導致結果不準確甚至不能繼續分析而采取的措施。目前在mentat中只能進行整體網格重劃（局部重劃也可以，但是要通過從。dat中輸入），新網格的生成是在舊網格的基礎上生成的（主要是單元的幾何形態相對較好）。此外，還想請大家注意以下幾點：
1。頻繁地進行網格重劃對結果的精度有影響，這主要是由于新舊網格之間進行場量傳遞的過程會有誤差。
2。在marc2001版以后，網格整體重劃中的接觸不能用解析描述。
3。marc中的網格重劃是基于更新的拉格朗日描述法，在job中要注意選中相應的選項。
4。在job中還要定義最大接觸節點數、設定最大最小單元/節點數等。
5。對稱問題請大家也要注意，由于網格重劃后，會導致單元的不對稱，可能會得出意想不到的結果，建議先將對稱問題簡化。
6。不同材料在analysis option里的參數設置不同。
7。三維重劃問題，要定義最小單元邊長。
8。選擇重劃判據時也要注意，如接觸問題既要防止穿透，還要防止內部單元畸變。
展開 #ABAQUS圍線積分+網格重劃分--模擬裂紋任意路徑擴展
image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_760" data-initial-src="https://img.jishulink.com/upload/201811/076da1e6bd9d4a02bb0d52f71b69dbb8.jpg">
</div><p>前面的帖子已經介紹過在ABAQUS中模擬裂紋都有哪些技術，事實上，目前各大商業軟件對于裂紋擴展的模擬還是有很多很多限制的，更不要說模擬裂紋的任意路徑擴展了，截止目前，分析裂紋任意路徑擴展的方法主要包括以下幾種方法：</p><p>1 使用ABAQUS（或者ls-dyna等）自帶材料損傷本構，達到失效的單元會被刪除；</p><p> 例如：brittle cracking、ductile damage等</p><p>2 使用ABAQUS自帶的擴展有限單元法xfem模擬裂紋任意路徑擴展，裂紋可以穿過單元；</p><p> 例如：基于LEFM或者粘性片段法的xfem</p><p>3 在實體單元間批量插入cohesive單元模擬裂紋的任意路徑擴展；</p><p> 例如：在所有實體單元間批量插入cohesive單元</p><p>4 使用圍線積分+網格重新劃分模擬裂紋的任意路徑擴展；</p><p> 例如：自己編程實現圍線積分+網格重新劃分，或者franc2d/3d，zencrack3d，ALOF，adapcrack等</p><p>********</p><p>前三種其實目前用的比較多，各種例子視頻講解都有，但是對于第四種方法，往往由于使用起來太復雜被大家所拋棄，下面我們就重點講解一下這種方法，為大家提供一種思路，有興趣的可以自己使用python二次開發來完成。
展開 #任意裂紋擴展---圍線積分（+網格重劃分+結果映射）與XFEM結果對比
<p>前面介紹過如何采用圍線積分（+網格重劃分+結果映射）來模擬裂紋的隨機擴展，同時輸出裂紋擴展路徑上裂紋尖端的應力強度因子K等斷裂參數變化，那么我們有必要對結果進行驗證，事實上，我們在上個帖子已經驗證了中心平裂紋、中心斜裂紋的結果，在此我們采用雙孔邊裂紋模型進行再次驗證，驗證結果表明：圍線積分（+網格重劃分+結果映射）極端的裂紋擴展路徑與XFEM獲得的擴展路徑非常吻合，而且與文獻結果也一致，這證明了方法的可行性和正確性。</p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/201901/29bc4fb9bc1e48a2a0da187bd7286f96.jpg" title="結果對比.jpg" alt="結果對比.jpg" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/201901/29bc4fb9bc1e48a2a0da187bd7286f96.jpg?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/201901/29bc4fb9bc1e48a2a0da187bd7286f96.jpg?
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#ABAQUS中網格重劃分模擬大變形之*map solution的具體使用方法
</p><p>（特別需要注意的是：在step分析步設置重啟動輸出）</p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/201812/219f3ea3059d40abbb34fe7b36deecdf.jpg" title="1.jpg" alt="1.jpg" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/201812/219f3ea3059d40abbb34fe7b36deecdf.jpg?image_process=/format,webp/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/201812/219f3ea3059d40abbb34fe7b36deecdf.jpg?image_process=/format,webp" data-initial-src="https://img.jishulink.com/upload/201812/219f3ea3059d40abbb34fe7b36deecdf.jpg">
</div><p>2 運行‘二維孤立網格轉換為幾何體---Part2DGeomFrom2DMesh.py’程序，提取步驟1中的變形幾何體，提取后可以通過合并短邊命令將一些小的邊合并為長邊。
展開 deform網格重劃分后，自定義場變量數據傳遞出錯怎么處理呢
二次開發建了一個組織模型，追蹤變形過程中的各種組織演變，但網格重劃分之后自定義場變量的再分配比較混亂，該如何處理呢
#裂紋任意路徑擴展---擴展有限元單元法XFEM與圍線積分（+網格重劃分）對比
image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_760" data-initial-src="https://img.jishulink.com/upload/201812/2c49b1343833446bb72c8c083045b0ab.jpg"></div>
</div><p> 擴展有限元單元法XFEM與圍線積分（+網格重劃分）結果對比</p><p>*********************************************************************************************************</p><p>前面已經講述了模擬裂紋沿著任意路徑擴展的幾種方法，包括擴展有限元XFEM與網格重劃分，批量插入cohesive單元，自帶材料損傷等，在上一個帖子我們重點介紹了圍線積分（+網格重劃分）來模擬裂紋擴展的整體思路及做法，并給出了初步的結果，那么有人說了：你這個二次開發程序模擬的結果的準確性如何呢？
展開 COMSOL分塊網格劃分技術（SolidWorks分塊導入劃分詳細版） ￥10
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3 SolidWorks 多實體模型導入 COMSOL 劃分網格 18
實例 1 ：橢球模型的分塊技術和網格劃分。 18
實例 2 ：球頭狀油缸頭模型的分塊技術和網格劃分。 30
4 總結 40
1 簡介
使用過多個有限元軟件的人都感受得到，每個有限元軟件幾乎都有自己的一套使用習慣或慣用技法，又或者叫做使用文化。在COMSOL使用文化中，COMSOL有個鮮明的特色就是參數化掃描分析功能——對模型的多個變量進行求解，這自然要求幾何模型采用COMSOL自帶的幾何建模功能，以便于對幾何特征進行參數化。這樣子建模對于幾何結構簡單的精細化研究特別有用。然而對于工程分析來說，幾何模型一般是非常復雜的，采用COMSOL建立參數化幾何模型可能會變得不實際。這在其他偏工程應用的有限元軟件中體現得特別明顯——其他常常用于工程的有限元軟件慣用技法是采用CAD軟件建立幾何模型，導入到有限元軟件建立網格模型和力學模型，甚至網格模型和力學模型都采用第三方軟件進行，而把有限元軟件僅作為求解器。這樣做的目的是因為工程分析對工作效率要求較高，每一款軟件都做它自己擅長的事情。
SolidWorks對三維幾何建模是公認比較有效率的軟件，可以快速而優雅地建立出有限元軟件需要的二維幾何模型或三維幾何模型。SolidWorks作為專業的三維設計軟件平臺，具有大量的幾何工具。SolidWorks的多實體零件技巧與COMSOL的區域概念也是對應的，運用SolidWorks的多實體建模技巧，生成具有多個幾何體的模型，導入COMSOL中形成多個幾何域——便于在COMSOL中劃分規則網格。
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