Abaqus如何对模型局部做更细密的网格划分?
划分网格是有限元模型的一个重要环节,它要求考虑的问题较多,工作量较大,所划分的网格形式由于划分者的水平和思路不同而有很大的差异,因而对计算精度和计算规模会产生显著的影响。有限元网格数量的多少和质量的好坏直接影响到计算结果的精度和计算规模的大小。一般来讲,网格数量增加,计算精度会有所提高,但同时计算规模也会增加,所以在确定网格数量时应该权衡这两个参数。网格较少时增加网格数量可以显著提高计算精度,而计算时间不会有很大的增加。所以应注意增加网格数量后的经济性。实际应用时可以比较疏密两种网格划分的计算结果,如果两种计算结果相差较大,应该继续增加网格,重新计算,直到误差在允许的范围之内。ABAQUS中的网格划分方法应该是所有通用有限元分析软件中最强大的。本文将对其网格划分做较全面的叙述。首先介绍一下网格划分技术,包括:结构化网格、扫掠网格、自由网格。
结构化网格技术(STRUCTURED):将一些标准的网格模式应用于一些形状简单的几何区域,采用结构化网格的区域会显示为绿色(不同的网格划分技术会对相应的划分区域显示特有的颜色标示)。扫掠网格技术(SWEEP):对于二维区域,首先在边上生成网格,然后沿着扫掠路径拉伸,得到二维网格;对于三维区域,首先在面上生成网格,然后沿扫掠路径拉伸,得到三维网格。采用扫掠网格的区域显示为黄色。自由网格划分技术(FREE):自由网格是最为灵活的网格划分技术,几乎可以用于任何几何形状。采用自由网格的区域显示为粉红色。自由网格采用三角形单元(二维模型)和四面体单元(三维模型),一般应选择带内部节点的二次单元来保证精度。不能划分网格:如果某个区域显示为橙色,表明无法使用目前赋予它的网格划分技术来生成网格。这种情况多出现在模型结构非常复杂的时候,这时候需要把复杂区域分割成几个形状简单的区域,然后在划分结构化网格或扫掠网格。注意:使用结构化网格或扫掠网格划分技术时,如果定义了受完全约束的种子(SEED),网格划分可能不成功,这时会出现错误信息们,可以忽略错误信息,允许ABAQUS去除对这些种子的约束,从而完成对网格的划分。
有限滑动:如果两个接触面之间的相对滑动和转动量较大(例如大于接触面上的单元尺寸),就应该选择有限滑动,它允许接触面之间出现任意大小的相对滑动和转动。在分析过程中,ABAQUS将会不断的判断各个从面节点与主面的哪一部分发生了接触,因此计算成本较高。在使用有限滑动、点对面离散时,应尽量保证主面是光滑的,否则主面的法线方向会出现不连续的变化,容易出现收敛问题。在主面的拐角处应使用圆弧过度,并在圆弧上划分足够数量的单元。在使用点对面离散时,如果主面是变形体或离散刚体的表面,ABAQUS/STANDARD会自动对不光滑的主面作平滑(smoothing)处理,默认的平滑系数为0.2.面对面离散则没有这种平滑功能,因此如果工程实际要求主面必须有尖角,使用点对面离散可能比面对面离散更容易收敛。
现在进行的是如下模型的网格划分,进入mesh模块,会发现模型是黄色,也即可以直接进行扫掠网格划分。由于中间圆孔的存在,扫掠网格划分得到的网格质量较差。清理网格。采用结构化网格划分。完整地建立模型,通过partion分割功能将模型进行分割。 在partition cell:sketch planar partition(或是在partition face:sketch)按下图所示作出草图。在选择线时会发现由于建模原因,圆柱体的圆弧会断开,这时先使用tools/virtual topology/combine edges虚拟拓扑技术来把线合并连接起来。再使用partition cell:extrude /sweep edges。选择线,可以看到这部分已经变成绿色,可以使用结构化网格划分了。同上,对整个模型进行partition。网格划分情况如下左图,当然可以通过对边线布置种子,使得单元更规整,在中间圆孔处网格更细密。还有就是建立模型的几部分,在装配体里组装起来,划分网格之后,再将结合面使用interaction里的tie将面结合起来.对于这个简单的模型,可以不必采用这种方法。