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有限元网格划分的6个误区,建议收藏

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有限元网格划分,其中有六个知识点是很容易被工程师们误解,具体如下:


误区一: 好的网格就一直是好的


为获得高质量网格,CAE工程师们会花费大量时间和精力在改变网格尺寸、分解几何及简化几何等方面,仔细地检查网格划分软件中关于网格质量的输出报告并对网格划分过程进行精细的控制。



这有必要但不可取,因为好的网格并不一直都是好网格。网格好与坏取决于要模拟的物理问题。


例如,当你划分了一个非常好的网格,能够完美的捕捉翼型表面的流动,并且能准确的计算所有的力。但是如果当计算条件发生了改变,比如说流动攻角从0°变成了45°,之前好的网格还是好网格么?很有可能就不是了。


一个好的网格总是与具体的物理问题相关联。当计算条件发生改变(如改变边界条件或载荷条件,改变分析类型或流动模型)后,好的网格可能会变为不好的网格,虽然几何形状并没有发生任何改变。


误区二: 好的网格必须完全符合CAD模型


实际上,好的网格应该是能更好地反映物理本质,而不是完全贴合CAD模型。CAE仿真的目的是获取计算对象上的物理量分布,如应力、应变、位移、速度、压力等。



CAD模型只是物理对象的简单近似,包含了大量与分析不相关的细节,这些细节对于计算分析准确性贡献很小,却会极大地增加计算开销。因此,了解系统中的物理模型至关重要,好网格应当基于物理模型并对CAD模型进行简化。


误区三: 六面体网格总是优于四面体网格


实际做仿真分析时,对于实体模型,并不是六面体网格总是优于四面体网格,到底选择哪个还需要根据实际情况而定。


若划分六面体网格很容易,选择一阶六面体网格;因为其精度高而且计算量小,既能保证效率,保证精度,简直完美。



若很难划分六面体网格,建议直接用二阶四面体网格;若强行划分六面体网格,需要花费工程师大量的时间,不划算;直接划分二阶四面体网格,节省工程师的时间,多上几个核并行计算,可以抵消计算量大带来的低效率问题。


若存在结构大变形,如发动机橡胶悬置,四面体网格容易产生网格畸变,还是建议对模型进行简化,划分六面体网格。


误区四:所有区域都需要相同的网格密度


在有限元分析中,不同区域的物理特性和分析需求可能不同。因此,不同区域可能需要不同的网格密度。在应力集中或几何形状复杂的区域,可能需要更密的网格以获得更精确的结果。


误区五:映射网格总是比自由网格好


映射网格和自由网格各有其优缺点。映射网格具有规则的单元形状和更好的数值稳定性,但可能不适用于所有几何形状。


自由网格对单元形状无限制,可以应用于各种复杂的几何形状,但可能具有较差的数值稳定性。因此,在选择网格类型时,应基于几何形状和分析需求来确定。


误区六:网格划分是自动的,不需要人工干预


 


虽然许多有限元软件都提供了自动网格划分功能,但人工干预仍然是非常必要的。在网格划分过程中,可能需要进行一些调整和优化,以确保网格的质量和准确性。例如,可能需要调整网格密度、单元形状和大小等参数,以适应特定的分析需求。

 

通过避免这些常见的误区,我们可以更好地理解和应用有限元网格划分技术,从而获得更准确、可靠的分析结果。

来源:纵横CAE
动网格控制
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-03-14
最近编辑:1月前
纵横CAE
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在进行CAE仿真分析之初,首要任务并非急于去划分网格,而是需深入探究物理现象的核心,明确分析的具体类型。 这涉及判断问题的本质是线性还是非线性,属于静力学范畴还是动力学研究,并据此抉择采用显式算法以追求计算效率,或是选择隐式算法以确保计算的稳定性与精度。往往就是这一步骤的精准把握,为后续的CAE仿真分析奠定了坚实的基础。要想基础好,除了在项目中磨练,还有就是多学习多思考。最近有朋友问了一个纠结的问题,就是静力学分析和动力学分析究竟有什么区别?对于此类力学分析,如何选择分析方法?下面我们元王就为你整理了出来了,希望对你有所帮助。如需CAE相关服务,也可咨询我们。静力学分析与动力学分析是两种重要的力学分析方法,它们在研究对象、分析方法、适用条件以及应用领域等方面存在显著的区别。01研究对象静力学分析:主要研究物体在力的作用下处于平衡状态时的力学特性。这里的平衡状态包括静止状态和匀速直线运动状态。静力学分析关注的是物体在平衡状态下各部位的受力情况,如内力、应力等。 动力学分析:主要研究物体在外力作用下产生的运动状态变化,包括加速度、速度、位移等与时间相关的动态响应。动力学分析的对象是受到外力作用而产生加速运动的物体,需要考虑物体的质量、阻尼和刚度等特性。02分析方法静力学分析:其解决问题的遵循方程:Kx=F,其中K代表刚度矩阵,x为位移向量,F为外力向量。通过受力分析、力系简化和平衡方程的建立与求解等步骤,确定物体在平衡状态下各部位的应力分布和变形情况。静力学分析通常不涉及时间域的求解,因此计算相对简单。这种分析方法假设结构在给定的外力作用下处于静态平衡状态,分析结果仅关注结构在某一时刻的位移、应力等静态特性。动力学分析:基于方程:Ma+Cv+Kx=F,除了考虑静态力外,还考虑了惯性力Ma和阻尼力Cv。动力学分析需要考虑物体的质量、阻尼、刚度等特性,以及外力作用下的加速度、速度等动态响应。需要采用微分方程、差分方程或积分方程等数学工具进行求解。因此,动力学分析的计算量通常较大。03适用条件静力学分析:适用于静载荷作用下的响应研究。当物体处于平衡状态,且所受外力不随时间变化时,可以采用静力学分析进行评估。动力学分析:适用于动载荷作用下的响应研究。当物体受到随时间变化的外力作用,或需要考虑惯性影响时,应采用动力学分析进行评估。04应用领域静力学分析的应用:结构分析:用于确定结构在静态载荷下的应力、应变和变形情况,确保结构的安全性和稳定性。例如,桥梁、建筑物在重力等静态载荷下的受力分析。机械设计:在机械设计中,静力学分析用于评估零部件在静态工作条件下的强度和刚度,确保机械系统的正常运行。例如,齿轮、轴承的受力分析。稳定性分析:用于判断结构在静态载荷下是否会发生失稳现象,如柱子的屈曲分析。动力学分析的应用:振动分析:用于研究结构或机械系统在动态载荷下的振动特性,如固有频率、阻尼比等。这对于避免共振、减小振动噪声等具有重要意义。例如,汽车、飞机等交通工具的振动分析。 冲击分析:在冲击载荷作用下,动力学分析用于评估结构的响应和耐冲击性能。例如,汽车碰撞测试中的动力学分析。动态响应分析:用于研究结构或系统在随时间变化的载荷下的动态响应,如加速度、速度、位移等。这对于控制系统设计、动态性能评估等具有重要意义。例如,高层建筑在风载荷下的动态响应分析。通过上述详细的介绍,我们可以清晰地看到静力学分析与动力学分析在处理问题时的侧重点和适用场景。了解并熟练掌握这两种分析方法,对于工程设计和结构分析具有重要意义。如果你还想了解有限元分析其他方面,也可以在评论区给我留言。来源:纵横CAE

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