solidworks網(wǎng)格劃分技巧

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1、CosmosWorks網(wǎng)格劃分、求解器、提示與技巧一、網(wǎng)格劃分策略網(wǎng)格劃分，更精確地說應(yīng)該稱為離散化，就是將一數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化為有限元模型以準(zhǔn)備求解。作為一種有限元方法，網(wǎng)格劃分完成兩項(xiàng)任務(wù)。第一，它用一離散的模型替代連續(xù)模型。因此，網(wǎng)格劃分將問題簡(jiǎn)化為一系列有限多個(gè)未知域，而這些未知域符合由近似數(shù)值技術(shù)的求解結(jié)果。第二，它用一組單元各自定義的簡(jiǎn)單多項(xiàng)式函數(shù)來描述我們渴望得到的解(e.g位移或溫度)。對(duì)于使用者來說，網(wǎng)格劃分是求解問題必不可少的一步。許多FEA初學(xué)者急切盼望格劃分為全自動(dòng)過程而幾乎不需要自

2、己輸入什么。隨著經(jīng)驗(yàn)的增加，就會(huì)意識(shí)到這樣一個(gè)現(xiàn)實(shí)：網(wǎng)格劃分常常是要求非?？量痰娜蝿?wù)。商用FEA軟件的發(fā)展歷史見證了網(wǎng)格劃分對(duì)FEA用戶透明的諸多嘗試，然它并不是一條成功的途徑。而當(dāng)網(wǎng)格劃分過程既簡(jiǎn)單又自動(dòng)執(zhí)行時(shí)，它也仍舊不是一個(gè)“非手工干涉”而僅靠后臺(tái)運(yùn)行的任務(wù)。作為FEA用戶，我們想要有一種可以和網(wǎng)格劃分過程交互的方法。COSMOSWorks通過將用戶從那些純粹網(wǎng)格細(xì)節(jié)意義上的問題中解脫出來，找到了良好的平衡點(diǎn)；并使我們?cè)谛枰獣r(shí)可以控制網(wǎng)格劃分。幾何體準(zhǔn)備理想情況下，我們用SolidWorks的幾

3、何體，聯(lián)入COSMOSWorks環(huán)境。在這里，我們定義分析和材料的類型，施加載荷與約束，然后為幾何體劃分網(wǎng)格并得到求解。這種方法在簡(jiǎn)單模型下能起作用。對(duì)于更為復(fù)雜的幾何體，則要求在網(wǎng)格劃分前作些準(zhǔn)備。在FEA的幾何體準(zhǔn)備過程中，我們從特定制造，CAD幾何體出發(fā)，為分析而特地構(gòu)造幾何體。我們稱這個(gè)幾何體為FEA幾何體?；趦烧叩牟煌螅覀儗?duì)CAD幾何體和FEA幾何體作一區(qū)別：CAD幾何體FEA幾何體必須包含機(jī)械制造所需的所有信息必須可劃分網(wǎng)格必須允許創(chuàng)建能正確模擬所關(guān)心資料的網(wǎng)格必須允許創(chuàng)建能在合理

4、時(shí)間內(nèi)可求解的網(wǎng)格通常，CAD幾何體不能滿足FEA幾何體的要求。CAD幾何體作為有限元模型準(zhǔn)備過程的起始點(diǎn)，但很少不作任何修改就用于FEA中。下面我們描述一些運(yùn)用于特定制造、CAD幾何體上的工作，以將它轉(zhuǎn)化為特定的FEA幾何體。分離簡(jiǎn)化CAD幾何體包含了組成零件所必須的所有特征。其中有很多特征對(duì)分析無關(guān)緊要，而應(yīng)該在網(wǎng)格劃分前禁止掉。好一點(diǎn)的情況是，留著這些特征導(dǎo)致產(chǎn)生不必要的復(fù)雜網(wǎng)格以及很長(zhǎng)的求解時(shí)間。更壞的是，它可能會(huì)阻礙網(wǎng)格完成任務(wù)。當(dāng)然，決定哪些特征該去除哪些特征該保留在有限元模型中，要求細(xì)致

5、的工程判斷。某個(gè)特征的尺寸相比于整個(gè)模型尺寸相當(dāng)小并總是不意味著它是可以剔除的。例如，如果我們分析的目的是找出圓周環(huán)繞區(qū)域內(nèi)的應(yīng)力分布，那么相當(dāng)小的內(nèi)部帶子應(yīng)該被保留著。二、幾何體準(zhǔn)備理想化對(duì)CAD幾何體的修改來得比分離簡(jiǎn)化更充分。比如，理想化可能包括將3D實(shí)體CAD幾何體簡(jiǎn)化為適合以后，用殼單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格的表面幾何圖形。如果選擇了使用中面劃分殼網(wǎng)格作為網(wǎng)格類型，COSMOSWorks將會(huì)自動(dòng)地創(chuàng)建表面幾何圖形。用實(shí)體單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格的CAD幾何體用殼單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格的理想化幾何圖形它同樣可以在選定面上創(chuàng)建殼單

6、元或者為特意構(gòu)造的FEA表面幾何圖形劃分網(wǎng)格。注意，理想化僅僅是為分析需要而創(chuàng)建的抽象幾何圖形（零厚度表面）。清除是指由于幾何體質(zhì)量問題而須加以處理以使網(wǎng)格劃分正常化。清除適合制造目的的幾何體可能包含了一些特征使得或者不能劃分網(wǎng)格，或者迫使需要?jiǎng)?chuàng)建大量網(wǎng)格單元或扭曲單元。例如含有非常短的邊或者面。那些小的特征必須清除掉，否則自動(dòng)網(wǎng)格劃分程序就會(huì)試圖劃分它們。一、網(wǎng)格質(zhì)量網(wǎng)格創(chuàng)建遇到質(zhì)量問題也會(huì)失敗，包括多實(shí)體，移動(dòng)實(shí)體，以及其他質(zhì)量問題。為了避免創(chuàng)建的單元有切邊，幾何體面必須拋光處理。拋光前拋光后網(wǎng)格

7、質(zhì)量創(chuàng)建一實(shí)體網(wǎng)格似于用四面體單元填充一體積的過程，而創(chuàng)建一殼單元?jiǎng)t可比作用三角形來填充一面積?；仡櫛臼謨?cè)的FEA入門部分，在多數(shù)問題中，二次四面體單元和二次三角形單元適用于曲線型的幾何體；當(dāng)劃分網(wǎng)格和分析時(shí)，用它們進(jìn)行處理將更為簡(jiǎn)單。這些觀察例證了在網(wǎng)格劃分過程中單元會(huì)經(jīng)歷變形的事實(shí)，從而引出了網(wǎng)格質(zhì)量的話題。當(dāng)單元在匹配幾何體過程中總是處于變形扭曲狀態(tài)時(shí)，過度的扭曲將會(huì)導(dǎo)致單元惡化。網(wǎng)格惡化通?？梢酝ㄟ^控制默認(rèn)單元大小或應(yīng)用局部網(wǎng)格和組分控制來加以防止。我們已經(jīng)在很多章節(jié)中實(shí)踐過網(wǎng)格控制?，F(xiàn)在，我

8、們來討論一下最重要的單元扭曲形式。長(zhǎng)寬比檢查當(dāng)采用均勻、完美的正四面體或正三角形單元時(shí)，我們可以得到精度很好的數(shù)值解。對(duì)于常見的幾何體來說，創(chuàng)建完美的四面體單元網(wǎng)格是不太可能的。對(duì)于小邊界、彎曲形體、細(xì)薄特性和尖角等，生成的網(wǎng)格中會(huì)有一些邊遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于另外一些邊。當(dāng)單元的邊在長(zhǎng)度上很不相同時(shí)，計(jì)算的精度就大打折扣了。正四面體的長(zhǎng)寬比通常被用作計(jì)算其他單元長(zhǎng)寬比的基礎(chǔ)。一個(gè)單元的長(zhǎng)寬比定義為最長(zhǎng)邊與頂點(diǎn)到其相對(duì)面法向距離的最小值的比值，其中頂點(diǎn)的相對(duì)面需用正四