網格畸變控制
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網格畸變控制的視頻教程
網格畸變控制的實例教程
滲碳齒輪的熱處理畸變及其控制技術[J]. 熱處理, 2008, 23(3):8.
Ansys Workbench網格控制之——全局網格控制
在使用ANSYS Workbench進行網格劃分時，全局網格控制可以使用默認的設置，但要進行高質量的網格劃分，還需要用戶了解全局控制的常用設置，尤其是對于復雜的零部件。
網格全局控制的設置包含了7個組別，分別是Display（顯示）、Defaults（缺省設置）、Sizing（尺寸控制）、Quality（質量控制）、Inflation（膨脹控制）、Advanced（高級控制）、Statistics（網格信息）等信息，如下圖所示。
全局網格設置
1 顯示組
顯示組可以用于直觀地顯示網格質量，各選項的含義將在質量組中詳解。
顯示組設置
網格質量顯示
2 缺省設置組
缺省設置包括Physics Preference物理場選擇、Relevance關聯度、Element Midside Nodes網格中節點。
缺省設置組
2.1 Physics Preference物理環境選擇
劃分網格目標的物理環境包括結構分析（Mechanical）、電磁分析（Electromagnetics）、流體分析（CFD）、顯示動力學分析（Explicit）等
物理場選擇
不同物理場下默認設置如下圖
不同的物理環境的默認設置
2.2 Relevance關聯度
Relevance數值越小網格越粗疏，即可拖到也可輸入值，從-100至100代表網格由疏到密。
雖然Relevance Center是在尺寸參數控制選項里設置的，但由于Relevance需要與其配合使用，故在此一起介紹。
展開 最大拐角
Skewness畸變度（傾斜度），數值范圍0~1，0為理想值，1為最差值。
畸變度
Orthogonal Quality正交質量，數值范圍0~1,1代表最好，0代表最差。
5.Inflation膨脹控制
膨脹控制
5.1 Use Automatic Inflation使用自動膨脹
是否自動劃分邊界層，一般按默認設置的None。
自動膨脹
5.2 Inflation Option膨脹選項
膨脹選項
Smooth Transition（平滑過渡）該選項為默認選項，如下圖所示，表示使用局部四面體單元尺寸計算每個局部的初始高度和總高度，以達到平滑的體積變化比。每個膨脹的三角形都有一個關于面積計算的初始高度，在節點處平均。這意味著對于均勻網格，初始高度大致相同，而對于變化網格，初始高度是不同的。需要輸入Transition Ratio邊界層過渡比， Maximum Layers最大邊界層數，Growth Rate邊界增長率。
平滑過渡子項
Total Thickness總厚度：用來創建常膨脹層，其參數如下圖所示。可用Number of Layers邊界層數 的值和Growth Rate邊界增長率來控制，以獲得Maximum Thickness值控制的總厚度。不同于Smooth Transition選項的膨脹，Total Thickness選項的膨脹的第一膨脹層和下列每一層的厚度都是常量。
總厚度子項
First Layer Thickness第一層厚度：用來創建常膨脹層，其參數如下圖所示。可使用 First Layer Height第一層高度、Maximum Layers最大邊界層數和Growth Rate邊界增長率來控制生成膨脹網格。
展開 一直以來，這樣一個問題始終在困擾著CAE工程師及有限元仿真族們：在橡膠材料的大變形問題中，往往由于過于劇烈的材料變形，導致開始時劃分的網格畸變嚴重，不再適用于新的幾何形狀，局部應力集中，最終導致計算結果不收斂，分析無法繼續進行。如原本球形的橡膠材料最終變為立方體，又或者截面形貌發生劇烈變形等等，隨著變形的加劇，網格的不再適應對于大變形問題是一直是困擾工程師們的頭疼問題。
不需要的復雜拉格朗日-歐拉自適應網格技術，也不需要效果欠佳的自適應ALE劃分，今天，我們就通過一個實例來看看，如何運用ABAQUS的*map solution功能，聯合強大的前處理軟件ANSA，來快速、輕松、高效解決大變形中網格畸變的問題。
如圖所示，在ABAQUS/CAE中建立幾何模型并劃分網格定義接觸和邊界條件，在橡膠試樣頂部施加-Y方向50mm的位移，提交計算后可以看到，因為大變形導致的網格畸變使得計算無法完成。
可以看到隨著橡膠試樣被擠入左右的耳腔里，網格發生嚴重畸變，長寬比急劇增大，導致計算到0.89秒時，無法收斂而終止。我們可以將此分析分為以下兩步來完成：首先，對橡膠試樣下壓30mm（此時網格剛剛開始發生畸變，注意：不要用計算不收斂時的最后一步做為重構網格的初始模型，因為不收斂之前網格已經發生的劇烈的變形，局部應力集中，計算已經不再準確），隨后通過下壓30mm的odb結果文件導出最后一步中的part模型，在前處理軟件ANSA中進行網格重構。
重構后的網格較為規整，更加利于計算的收斂。接著將重構后的網格導入ABAQUS/CAE中進行前處理的重新定義，并寫入INP文件。
展開 在《解決橡膠大變形網格畸變，ABAQUS有絕招（上）》中介紹到，運用ABAQUS中的map solution功能和強大的前處理軟件ANSA以及ABAQUS/CAE聯合操作，可以實現大變形中由于網格畸變而導致的計算不收斂問題，本文將進一步介紹，map solution的實現方法和橡膠大變形實例的操作。
在上篇文章中講到，試樣被下壓30mm后進行重構網格，之后導入ABAQUS/CAE中進行前處理的重新設置，最后將map solution命令寫入INP文件中，如下圖所示。
提取試樣頂部中間節點的載荷曲線可以看到，由于map solution的將節點應力映射到新的網格上，兩個模型的載荷曲線基本達到首尾相連的狀態，少量的誤差也是在可接受范圍之內的，這樣就通過映射網格節點數據的方法，對畸變的網格進行重新劃分，使得模型能夠成功的完成整個下壓50mm的大變形過程。
變形后應力云圖如下圖所示，可以看到，由于重構了網格，橡膠的填充效果比較理想，并沒有出現大的畸變和因此導致的不收斂情況發生。
可見，對于大變形中的網格畸變問題，我們只要運用ABAQUS的map solution功能，并結合強大的前處理軟件ANSA以及ABAQUS/CAE聯合作用，便可以在網格發生畸變之前進行重構，并映射前一步結果，再通過重啟動分析使計算繼續的進行下去，使得網格畸變不再是影響大變形不收斂的限制性因素。
來源：有限元在線的博客，版權歸作者所有。
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本文利用STAR-CCM+演示控制閥的網格劃分。
本案例來自STAR-CCM+官方教程。
幾何模型
進口控制閥的幾何模型如下圖所示，這個閥門基本處于關閉狀態。
△ 閥門剖面圖
網格劃分
模型導入
俗話說做飯得先有米，我們先把幾何模型導入STAR-CCM+
</p><p><span style="color: rgb(25, 27, 31);"> </span>3）網格畸變控制：<strong><u>Distortion control: Length ratio=0.5</u></strong>，<strong><u>Hourglass control: Enhanced</u></strong></p>
<div contenteditable="false" width="100%">
<p style="text-align:center;margin-top:12.0pt;white-space:pre-wrap;"><span style="font-family:'華文楷體';font-size:15.0pt;font-weight:bold;white-space:pre-wrap;
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。
本文利用STAR-CCM+演示控制閥的網格劃分。
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進口控制閥的幾何模型如下圖所示，這個閥門基本處于關閉狀態
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在使用ANSYS Workbench進行網格劃分時，全局網格控制可以使用默認的設置，但要進行高質量的網格劃分，還需要用戶了解全局控制的常用設置，尤其是對于復雜的零部件。
網格全局控制的設置包含了7個組別，分別是Display（顯示）、Defaults（缺省設置）、Sizing（尺寸控制）、Quality（質量控制）、Inflation
文章來源：
[1]孫銘炎, 華公平. 滲碳齒輪的熱處理畸變及其控制技術[J]. 熱處理, 2008, 23(3):8.
趙樹炳
北京應力分析科技技術負責人
有限元網格劃分是有限元分析前處理的重要環節，有限元單元類型的選擇、單元尺寸大小控制、網格劃分方式都對分析結果的準確性有很大影響。不同的分析人員網格劃分的結果都不一樣，這也直接導致應力分析的結果不唯一。
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HFSS 一直以高精度和高可靠性著稱，而網格剖分的精度很大程度上決定了求解結果的精度，在經歷多個版本的迭代后，HFSS的網格技術取得了突破性進展。
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