网格是有限元仿真的根基,网格质量直接决定仿真结果精度、计算收敛性与求解效率。劣质网格极易引发计算报错、结果失真、迭代不收敛等一系列问题。尤其是异形件、薄壁件、多特征复杂结构,网格划分难度会大幅提升。
HyperMesh作为行业主流CAE前处理工具,在复杂结构网格处理、网格质量管控方面能力突出。本文带大家搞懂网格质量评判标准,分享HyperMesh复杂结构网格划分实操技巧。
网格评判主要看单元形态、尺寸过渡、拓扑规范,是各类仿真项目通用校核标准。
雅克比:理想值为1,常规仿真最低建议大于0.5,数值越低代表单元畸变越严重。
长宽比:壳单元建议≤5,实体单元建议≤4,避免细长畸形单元。
翘曲度:针对四边形壳单元,常规结构控制在15°以内,防止应力计算出现偏差。
歪斜度:控制在0.8以内,规避锐角、钝角等劣质单元。
遵循关键区域加密、次要区域粗化的原则。
螺栓孔、圆角、焊缝等受力重点位置做网格细化,非承载的大平面可以适当粗化。
粗细网格之间过渡要平缓,相邻单元尺寸差不超过1.5倍,禁止断崖式突变,薄壁实体结构保证至少2-3层单元,保障刚度计算准确。
合格网格无自由边、重复单元、重叠、穿透问题,装配体网格贴合规整,连接位置使用共节点或者绑定接触,网格尽量贴合几何曲面走向,保证模型完整。
HyperMesh是西门子旗下Altair HyperWorks旗舰前处理软件,广泛应用于车企、高端制造、科研机构。
兼容多种CAD格式,强大几何容错与修复能力,快速处理破面、细小碎边。
拥有映射网格、自动网格、六面体剖分等多种算法,适配规则以及异形复杂结构。
支持批量质量检查、单元自动优化,快速修正畸变单元。
无缝对接Abaqus、OptiStruct等绝大多数主流求解器,显著提升前处理工作效率。
复杂模型中经常存在微小工艺孔、微型圆角、碎面等冗余特征。需要提前简化、抑制无效特征,避免生成大量细碎网格,同时修补破面、重叠曲面,完成拓扑修复,打好网格划分基础。
根据结构受力优先级分区设置网格大小。关键特征局部加密,主体大面使用基准尺寸控制整体单元数量,薄壁结构提前定义壳厚参数,提前规划网格过渡,平衡仿真精度和计算成本。
规则平面、规整曲面:优先映射网格,生成高质量结构化四边形网格。
异形自由曲面:使用自动网格生成,之后人工微调优化局部。
复杂实体:规整部位采用六面体,异形内腔、铸件使用四面体填充。
不要盲目追求全六面体,强行生成会造成严重单元畸变。
在质量面板设置好行业阈值,一键筛选超标单元。
畸变单元通过微调节点、拆分单元、局部重画完成优化,装配体完成网格之后,统一处理焊点、接触、共节点,排查消除网格穿透。
网格不是越密越好:全局过度加密会暴涨计算开销,只对关键受力区域做细化即可
复杂结构不必强求全六面体:合理搭配四面体网格,兼顾网格质量与工作效率
自动网格≠万事大吉:自动划分完成后,必须人工抽检尖角、窄缝位置,修正算法处理不到位的畸形单元。
高质量网格的核心:单元形态规整、尺寸过渡均匀、拓扑关系完整。用好HyperMesh的几何修复、分块划分、质量优化工具,就可以高效攻克复杂结构网格难题,保障仿真结果可靠。