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CFRP薄壁圓管軸向壓潰幾何模型包括上、下壓板和CFRP薄壁圓管（8層），其中圓管幾何特征為3D-Solid，選用C3D8R單元（8節(jié)點(diǎn)線性實(shí)體單元）對(duì)CFRP薄壁圓管進(jìn)行網(wǎng)格劃分，為了保證有限元模擬的精確性，網(wǎng)格基本尺寸定義為1.5 mm×1.5 mm。

最后進(jìn)行網(wǎng)格劃分。考慮到在復(fù)合材料層合殼模型中剪切柔度的影響，可采 用厚殼單元 S4R 來(lái)模擬它。所得到的模型如圖所示：圖 3-3 模型網(wǎng)格圖3.2.2 計(jì)算結(jié)果分析在 JOD 模塊中建立屈曲分析模塊進(jìn)行分析，可得到薄壁圓筒的六階屈曲失 穩(wěn)載荷因子。

針對(duì)薄壁構(gòu)件的特殊性，ANSYS的模型處理技術(shù)能夠快速地把CAD實(shí)體模型轉(zhuǎn)換成有限元?dú)つＰ汀Ｍㄟ^(guò)功能強(qiáng)大的模型處理技術(shù)，可以快速批量處理薄壁構(gòu)件。 模型簡(jiǎn)化后進(jìn)行網(wǎng)格劃分、施加載荷及約束，可以輸出到各種FEA求解器，包括ANSYS、CFX、LS-Dyna、ABAQUS和NASTRAN等。下載地址：王新敏ANSYS工程結(jié)構(gòu)數(shù)值分析講義

模塊 3 鑄件網(wǎng)格與對(duì)齊管理器：學(xué)習(xí)薄壁折疊板、塑料件等幾何模型網(wǎng)格劃分的必備工具，掌握在開(kāi)啟各類質(zhì)量判定標(biāo)準(zhǔn)的情況下，高效使用這些工具的方法。 模塊 4 殼單元批量網(wǎng)格劃分：通過(guò)配置批量網(wǎng)格劃分參數(shù)，實(shí)現(xiàn)殼單元網(wǎng)格的自動(dòng)化生成；掌握幾何簡(jiǎn)化技巧，在保證分析精度的前提下，避免生成低質(zhì)量網(wǎng)格單元。

4.結(jié)論 本文基于安世亞太自主結(jié)構(gòu)有限元軟件PERA SIM Mechanical屈曲分析模塊計(jì)算外壓薄壁圓筒的屈曲，實(shí)現(xiàn)了幾何建模、網(wǎng)格劃分、材料賦予、載荷及邊界條件設(shè)置、特征值求解到結(jié)果后處理的完整分析流程。

Uniform固定：控制網(wǎng)格尺寸最大與最小值，不會(huì)根據(jù)曲率或窄薄自動(dòng)劃分網(wǎng)格。

中性面網(wǎng)格Midplane (2.5D) - 適用于薄壁件，流動(dòng)寬度至少是厚度的四倍。 雙層面網(wǎng)格Dual Domain (Modified 2.5D) - 適用于薄壁件，流動(dòng)寬度至少是厚度的四倍。 實(shí)體網(wǎng)格 3D Tetrahedral elements - 適用于厚壁和 “矮胖” 類型的產(chǎn)品，寬厚比小于4:1。

殼單元的數(shù)學(xué)原理基于薄壁結(jié)構(gòu)的理論，其中厚度方向的變形通常被忽略，從而簡(jiǎn)化了模型的建立和求解過(guò)程。殼單元適用于考慮板、殼的彎曲、扭曲等變形行為。2. 實(shí)體網(wǎng)格（3D）實(shí)體網(wǎng)格是用于三維模型的網(wǎng)格類型。它將模型中的幾何體分割成許多小的立方體或四面體單元。這些單元可以是六面體、四面體或其他類型的體元。

步驟 8：劃分網(wǎng)格對(duì)殼體部件進(jìn)行網(wǎng)格劃分。為確保精度，特別是在彎管曲率較大的區(qū)域，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)?em>網(wǎng)格細(xì)化。案例中使用了S8R5（8節(jié)點(diǎn)四邊形殼）單元，并進(jìn)行了網(wǎng)格收斂性研究。步驟 9：提交作業(yè)與計(jì)算創(chuàng)建作業(yè)并提交計(jì)算。監(jiān)控求解過(guò)程（.sta文件），注意是否有收斂困難。

在文章【CAE前處理 | 高階單元在薄板網(wǎng)格劃分時(shí)的注意事項(xiàng)（1）】中，筆者提前給出了： 對(duì)于薄壁結(jié)構(gòu)，使用1層高階全積分單元即可滿足剛強(qiáng)度計(jì)算需求本文根據(jù)基本案例對(duì)比又給出：對(duì)于薄壁結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度方向劃分網(wǎng)格數(shù)量≥20份，如果薄板長(zhǎng)寬比大于100，建議根據(jù)比例進(jìn)一步細(xì)化但上述結(jié)論均是通過(guò)基本固定薄板得到，雖然所選模型具有一定的代表性，可結(jié)果對(duì)于更復(fù)雜的模型是否具有參考價(jià)值，

前述章節(jié)已示范如何處理比較薄的已射出塑件。從實(shí)際塑件的幾何角度來(lái)看，有時(shí)候無(wú)法正確判斷中間面，因此無(wú)法自動(dòng)化作業(yè)。此外，使用 2.5D 模擬會(huì)失去一些 3D 的流動(dòng)現(xiàn)象 (厚度)，例如流動(dòng)經(jīng)過(guò)擴(kuò)張與收縮的區(qū)域、通過(guò)球形、通過(guò)維度厚度比較小的區(qū)域，以及包含纖維的流動(dòng)材料。因此從 2.5D CAE 獲得的結(jié)果會(huì)較不精確，甚至?xí)斐烧`導(dǎo)。所以 3D (實(shí)體模型) CAE 分析的需求日益增加。

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)因素水平表在Procast軟件中可選取鑄件底部的網(wǎng)格，設(shè)置使其與底部模具之間的界面?zhèn)鳠嵯禂?shù)比其他模具與鑄件之間界面?zhèn)鳠嵯禂?shù)低，結(jié)合之前優(yōu)化后的澆注系統(tǒng)，得到如圖6所示的預(yù)測(cè)結(jié)果。可以明顯看出，使用保溫措施后，鑄件出現(xiàn)縮松、縮孔的部位減少，主要缺陷分布在鑄件底部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的位置，鑄件該位置結(jié)構(gòu)類似工字梁，另一處處在鑄件厚度突變處。

針對(duì)無(wú)人機(jī)特有的薄壁結(jié)構(gòu)（如厚度僅1.5mm的碳纖維機(jī)翼蒙皮），需在Geometry標(biāo)簽下使用Surface Repair工具修補(bǔ)缺失面片，特別是機(jī)翼與機(jī)身連接處常出現(xiàn)的0.2-0.5mm微小間隙。通過(guò)Merge Edges功能將相鄰曲面邊界的容差設(shè)置為0.01mm，消除拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的自由邊，這一過(guò)程需特別注意機(jī)翼前緣曲率突變區(qū)域（曲率半徑小于3mm）的幾何特征保留。

今天主要給大家?guī)?lái) Fluent 壁面?zhèn)鳠峤５膬煞N方法：網(wǎng)格壁面（Meshed wall）模型、薄壁（Thin wall）模型。1壁面?zhèn)鳠岬膬煞N方法針對(duì)壁面?zhèn)鳠酇nsys Fluent提供了兩種方法，分別是網(wǎng)格壁面模型、薄壁模型。

導(dǎo)入網(wǎng)格 因?yàn)楣俜桨咐呀?jīng)幫我們劃分好了背景網(wǎng)格和重疊網(wǎng)格，所以我們只需要將網(wǎng)格導(dǎo)入STAR-CCM+中即可，導(dǎo)入后的網(wǎng)格如下圖所示。 兩個(gè)旋轉(zhuǎn)葉輪網(wǎng)格相互重疊區(qū)域的細(xì)節(jié)圖如下圖所示，每個(gè)葉輪壁面都劃分了5層邊界層網(wǎng)格。可以看到靠近壁面的4層邊界層厚度隨著葉輪間隙減小而不斷變薄。

第一控制參數(shù)為Num Cells Across Gap狹窄處網(wǎng)格層數(shù)，默認(rèn)3層。細(xì)化的目標(biāo)是狹窄處和薄壁處的網(wǎng)格層數(shù)達(dá)到Num Cells Across Gap值，且小于Proximity Min Size(近距最小劃分尺寸)。近距控制（箭頭處為細(xì)化效果）P&C近距和曲率：即可以控制曲面處網(wǎng)格的變化，也可控制窄薄處網(wǎng)格層數(shù)。

沒(méi)有熬夜畫過(guò)網(wǎng)格，也不足以自稱CFD老手。網(wǎng)格民工不怕幾何大，怕的是它不同方向不一樣大。通俗地說(shuō)：害怕細(xì)長(zhǎng)條，害怕薄片，更害怕扎堆的薄片。比如熱交換器，石油化工、汽車船舶、航空航天哪哪都要用。看外觀，熱交換器可能長(zhǎng)這樣，一種粗獷的美：但其內(nèi)心相當(dāng)細(xì)膩，管翅犬牙交錯(cuò)，板翅交替排列，強(qiáng)迫癥渾身舒坦。但在CFD工程師眼中，這些結(jié)構(gòu)一點(diǎn)都不美。