高階四面體單元
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
高階四面體單元的實例教程
00 網格怎么選
四面體網格適應性強，自動化高。六面體網格雖然質量高，但劃分起來更麻煩。到底該怎么選擇？本文用一個例子進行對比研究。
01 幾何模型
02 部分網格展示
04 用低階六面體單元進行仿真計算
某兩點的位移隨節點數的變化趨勢：
某應力梯度較小位置的應力隨節點數的變化趨勢：
某應力梯度較大位置的應力隨節點數的變化趨勢：
05 用高階六面體單元進行仿真計算
某兩點的位移隨節點數的變化趨勢：
某應力梯度較小位置的應力隨節點數的變化趨勢：
某應力梯度較大位置的應力隨節點數的變化趨勢：
06 六面體單元的相關結論
01 位移結果可靠，節點數和單元階數的影響較小；
02 應力梯度較小位置的應力結果可靠，節點數和單元階數的影響較小；
03 應力梯度較大位置的應力結果不可靠，節點數和單元階數的影響較大；
07 四面體單元仿真計算與相關結論
01 高階四面體單元的位移結果可靠，節點數的影響較小；
02 低階四面體單元的位移結果不可靠，建議不要使用；
03 高階單元在應力梯度較小位置的應力結果可靠，節點數的影響較小；
04 低階單元在應力梯度較小位置的應力結果不可靠，建議不要使用；
05 應力梯度較大位置的應力結果不可靠，節點數和單元階數的影響較大；
08 總結論
01 在結構有限元分析中，建議不要使用低階四面體單元；
02 對于位移結果來說，六面體單元，高階四面體單元的求解都是可靠的，并且節點數影響較小。
展開 Pointwise可以生成結構化、非結構化、混合化、超集和高階網格。其生成的元素類型包括三角形、四邊形、四面體、金字塔、棱柱體和六面體。Pointwise將整個計算空間劃分為一個或多個子區域，稱為塊。二維塊完全由表面單元組成，而三維塊則完全包含體積單元。
每個區塊的類型可以是結構化、非結構化或混合型。結構化區塊完全由四邊形（二維）或六面體(三維)單元組成，這些單元被排列成有序的IxJxK陣列。非結構化區塊由三角形和四邊形(二維)或四面體、金字塔、棱柱和六面體單元(三維)組成，沒有隱含的順序。如果一個網格中的所有塊都是結構化的，那么整個網格類型就被稱為結構化。當一個網格中的所有區塊都是非結構化的，那么整個網格類型就被稱為非結構化的。如果網格由結構化和非結構化的塊組成，那么整個網格被稱為混合型，是一種特殊的非結構化網格。
4 HyperMesh
HyperMesh現在是HyperWorks的一部分，這是國內一個相對流行使用的有限元網格劃分軟件。
5 3DEC的高階四面體單元
Pointwise中有一種單元類型為高階元，因此聯想到3DEC中的高階元。標準的3DEC單元是4節點的四面體，假設為線性位移插值函數。高階四面體(Higher-Order Tetrahedra)單元比標準的四面體單元更精確，因為在單元內有額外的網格點節點。高階四面體單元有10個節點，基于二次位移插值函數。為此，在每個單元邊的中點都會創建新的節點。
為了產生高階四面體單元，必須首先使用配置命令model configure hotetra，然后使用普通的單元劃分命令劃分單元，最后使用命令 block zone generate higher-order-tetra將標準單元網格轉換成高階四面體的網格。
展開 隨著現在計算能力的提高，分析者完全沒有必要為了降低求解規模而使用低階單元。并且某些情況下，應該盡量避免使用低階單元，比如，低階四面體單元是被嚴格限制使用的。
對結構分析來說，分析者不必太在意全場的網格質量，應該多關注重要位置，關心位置，應力梯度較大位置的網格質量，只要這些地方的網格質量有了保障，求解精度就有了保障，這是一種經濟且高效的選擇。
3 一個實例展示
分析對象：
六面體單元總結：
單元階數和網格密度對位移結果影響較小。
單元階數和網格密度對應力梯度較小位置的應力結果影響較小。
單元階數和網格密度對應力梯度較大位置的應力結果影響較大。
四面體單元總結：
高階四面體單元的位移結果可靠，網格密度對位移結果影響較小。
低階四面體單元的位移結果并不可靠，建議不要使用。
高階四面體單元在應力梯度較小位置的應力結果可靠，網格密度對應力結果影響較小。
低階四面體單元在應力梯度較小位置的應力結果不可靠，建議不要使用。
應力梯度較大位置應該使用高階單元適當加密，才能獲得應力收斂解。
4 總結
盡量使用高階單元。
求解的位移結果一般來說對網格密度不敏感。
應力梯度較小位置一般來說對網格密度不敏感。
應力梯度較大位置需要使用高階單元適當加密。
規整幾何模型上盡量使用高階六面體單元或四邊形單元。
不要擔心在復雜幾何模型上使用高階四面體單元或三角形單元，只要網格密度足夠，求解結果一樣可靠。
展開 各位大蝦,小弟采用四面體劃分實體模型的時候,hypermesh默認的是tetra 4 ,我想采用tetra 10,通過order change 可以轉換但會出問題.我想問一下能不能讓hypermesh進行四面體劃分的時候直接就采用tetra 10,謝謝~~
01
前言
在文章【CAE前處理 | 高階單元在薄板網格劃分時的注意事項（1）】中，筆者對比了不同長厚比下，厚度方向網格數量對薄板結構的剛度及強度影響
根據計算結果初步判斷，1層高階全積分單元是能夠滿足薄板結構常規計算需求
這里可能有伙伴會想，“高階單元既然精度這么高，豈不是網格隨便劃分下就能進行計算？”
這里暫且不討論其它，單就薄板結構網格劃分而言，還有很重要的一部分數據沒有進行對比，那就是“長度方向網格數量對計算精度有著怎樣的影響？”
高階四面體單元的相關專題、標簽、搜索
高階四面體單元的最新內容
/2199e02198a5bca776b455db287a8028.png"></p><p>（2）模型導入：將catia模型轉成xt格式導入到ansys中</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202505/58c2849cfc0d21c2af4912a2aae1c19a.png"></p><p>（3）網格劃分：由于涉及到接觸，因此采用高階四面體單元進行網格劃分
/2199e02198a5bca776b455db287a8028.png"></p><p>（2）模型導入：將catia模型轉成xt格式導入到ansys中</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202505/58c2849cfc0d21c2af4912a2aae1c19a.png"></p><p>（3）網格劃分：由于涉及到接觸，因此采用高階四面體單元進行網格劃分
穩態分析
03
案例分析
網格模型
電磁爐有限元模型如圖1所示，電磁場網格與溫度場網格是兩套不同的網格，電磁場網格采用高階四面體單元
為了產生高階四面體單元，必須首先使用配置命令model configure hotetra，然后使用普通的單元劃分命令劃分單元，最后使用命令 block zone generate higher-order-tetra將標準單元網格轉換成高階四面體的網格。
01
前言
在文章【CAE前處理 | 高階單元在薄板網格劃分時的注意事項（1）】中，筆者對比了不同長厚比下，厚度方向網格數量對薄板結構的剛度及強度影響
根據計算結果初步判斷，1層高階全積分單元是能夠滿足薄板結構常規計算需求
這里可能有伙伴會想，“高階單元既然精度這么高，豈不是網格隨便劃分下就能進行計算？”
這里暫且不討論其它
公眾號、B站：[易木木響叮當]
關注可了解更多的有限元數值仿真技巧。問題或建議，請公眾號留言;
如果你覺得木木同學對你有幫助，歡迎贊賞。
本次給大家分享的是：如何使用有限元方法近似估計環形區域慣性矩？
主要圍繞以下內容進行展開：
直角坐標-極坐標-等參元坐標的相互轉換；
圖4 樹杈結構幾何模型
對上述幾何體采用高階四面體單元網格劃分，單元尺寸取為4mm，共劃分380864個單元。材料設置為鋁合金，求解分析設置中打開大變形選項，求解計算后，以下列出位移結構和等效應力結構，如圖5所示。
從圖5a)中可以看出，最大位移為25.087mm，發生在接近右上角的位置。該位置只有蒙皮，沒有樹杈和加強筋，所以位移較大。
如圖1給出了四面體187單元的示意圖，該單元為ANSYS單元庫中的10節點高階四面體單元，也是ANSYS Workbench環境中對復雜模型優先使用的單元。
圖2給出了四面體Solid285單元的示意圖，該單元為ANSYS單元庫中的4節點低階四面體單元。
如圖1給出了四面體187單元的示意圖，該單元為ANSYS單元庫中的10節點高階四面體單元，也是ANSYS Workbench環境中對復雜模型優先使用的單元。
圖1 四面體187單元的示意圖
圖2給出了四面體Solid285單元的示意圖，該單元為ANSYS單元庫中的4節點低階四面體單元。
四面體單元總結：
高階四面體單元的位移結果可靠，網格密度對位移結果影響較小。
低階四面體單元的位移結果并不可靠，建議不要使用。
高階四面體單元在應力梯度較小位置的應力結果可靠，網格密度對應力結果影響較小。
低階四面體單元在應力梯度較小位置的應力結果不可靠，建議不要使用。
