CAE前处理 | 薄壁 实体结构 (1)

以下文章来源于仿真求知之路，作者ansys-聪聪

如图所示结构，右端面固定，左端面施加一集中力F，求结构在施力点处的位移值以及危险点处的应力值。

粗一看，这分析有啥好说的：直接①和②局部加密，其它部分“快乐网格”就解决了。但是将结构剖开，发现确实有些不一样：

典型特点是，该模型一部分属于薄壁结构，另一部分属于实体结构（壁厚0.6mm，跨度60mm），如果不加处理的一体划分很难同时保证两者的质量，不管怎样先用1mm尺寸看下效果：

好像有点粗了，不过不要紧，先提取一波结果：加载点位移值2.54mm，弯管部分应力值488MPa，圆角处应力值510MPa：

按照常规方式加密之后：

会发现，就算经过三轮加密，计算机已经快负担不起了，结果也很难在各方面达到预期。当然，大家可能会觉得奇怪，四面体数量已经到了五十万，怎么可能结果依旧不够完美？

这里需要说明下：结构特意构造的很特殊，首先薄壁，放大了实体单元的误差，其次较长，放大了低阶四面体的误差（这里不考虑高阶单元）。

【注意：大家可能注意到了随着网格加密结果应力趋势好像不太对，这里先不去深纠，明白问题并且以参考值为标准即可。】

不管怎样，问题到这里我们都得停下来思考下：对于这样一种薄壁 实体并且是结构中所关心的部位应该怎么去处理比较合适。

首先，我们对该问题有了一个大致的了解：该模型一部分适合使用壳单元处理，另一部分适合使用实体单元处理，但是恰好两者通过某种方式连接在一起并且连接处的强度较为关注，很难“分而治之”。

然后，进行了不同密度下结果的对比，发现整体使用“快乐网格”处理时具有天然的劣势。

最后，根据问题特点选择合适的方案：

①两部分截开，一部分使用壳单元，另一部分使用实体单元，两者在断面通过某种方法连接起来：

但是这种方案的问题是：壳的引入带来的误差；壳与实体连接的部位容易发生应力跳跃。

②两部分截开，一部分实体使用分层控制，另一部分使用常规网格，两者通过共节点连接：

这种方案的问题在于：处理起来可能会相对麻烦；连接处由于单元形状和密度的转变可能依然应力存在跳跃。

下面将依次针对上述方法在刚度以及强度问题上的不同进行对比分析，得到一定的可借鉴结果。

未完待续