從事有限元仿真分析的上至大神、大牛下至菜鳥、工人(泛指限于軟件操作的工程師),沒有一個能避開網格劃分,一個合格的工程師不但要能在軟件中設置合適的參數對模型完成調試,并得到結果,還需要有很強的網格劃分和設計能力,因為網格的好壞直接影響著模型計算結果的精度。

好些人認為網格劃分就是個單純的體力活,就那幾個命令,在模型上翻來覆去的用唄,好吧,如果你也這樣認為,那你看到這篇文章的時間還不算晚。

好的網格讓人賞心悅目,愛不釋手,不但能給人感官上的愉悅,還能從網格的角度保證結果精度(結果受很多因素影響,網格只是其中之一)。翹曲、長寬比、雅克比、偏斜等等,諸多指標參數的好壞,決定這網格的好壞。下圖是通用前后處理平臺ANSA的網格質量檢查界面,可針對不同分析工具,從shell和solid等角度對網格進行檢查,便于用戶進一步修改。

網格數量,理論上來講,越多結果越精確,但計算代價就越大,如何確定,找到平衡點?顯然是一門技術活。研究表明,解的精度和網格的數量并不是呈現完全的線性關系,但在進行網格收斂性分析的時候,往往可以近似為線性關系。所謂網格收斂性分析,就是考察網格數目對解的敏感性,你懂得。當然,一般的經驗表明,算模態,網格數目不必太多,應力集中區,網格局部細化,類似的經驗比較多,慢慢積累吧。

單元階次,多數單元都有所謂的一次、二次甚至更高階次的形式,同樣,階次越低計算代價越小,階次高計算代價高,階次的選擇多數時候是由網格密度和問題的物理特性共同決定的,實際應用中也可以采用不同階次的單元進行對比試算,并在不同區域根據分析的需求設置不同階次的單元。

位移協調性,簡單來講,位移協調指的是單元上的節點必須也是相鄰單元的節點(因為有限元中是通過節點傳遞力的,而不是邊)。位移不協調常見的問題是材料出現裂縫或重疊,部分載荷無法傳遞等,顯然,這些問題都會導致結果出現問題。因此,進行網格劃分時需重點關注網格的位移協調性。

網格劃分,直接關系著結果精度,有些時候甚至會導致計算終止,所以,一名合格的CAE工程師,你,應該也是一名網格藝術家。