首页 理论教育 几何体准备:CAD和FEA的差异

几何体准备:CAD和FEA的差异

时间:2026-01-27 理论教育 姚姚 版权反馈
【摘要】:对于更为复杂的几何体,则要求在网格划分前作些准备。在FEA的几何体准备过程中,从特定制造的CAD几何体出发,这些为分析而特地构造的几何体被称为FEA几何体。基于两者的不同要求,对CAD几何体和FEA几何体作一比较,见表A-1。A.2.1 特征消隐CAD几何体包含了组成零件所必需的所有特征。A.2.2 理想化理想化对CAD几何体的修改比分离简化更充分。A.2.3 清除清除是指由于几何体质量问题而必须加以处理,以使网格划分正常化。

理想情况下,可以用SolidWorks的几何体,导入SolidWorks Simulation环境。在这里,我们定义分析和材料的类型,施加载荷与约束,然后为几何体划分网格并求解。

这种方法在简单模型下能起作用。对于更为复杂的几何体,则要求在网格划分前作些准备。在FEA的几何体准备过程中,从特定制造的CAD几何体出发,这些为分析而特地构造的几何体被称为FEA几何体。

基于两者的不同要求,对CAD几何体和FEA几何体作一比较,见表A-1。

表A-1 CAD几何体和FEA几何体的比较

通常,CAD几何体不能满足FEA几何体的要求。CAD几何体是有限元模型准备过程的起始点,都需要修改才能用于FEA中。

下面描述一些运用于特定制造CAD几何体上的工作,以将它转化为特定的FEA几何体。A.2.1 特征消隐

CAD几何体包含了组成零件所必需的所有特征。其中有很多特征对分析无关紧要,而应该在网格划分前去除,如图A-1所示。

好一点的情况是,留着这些特征导致产生不必要的复杂网格以及很长的求解时间。更坏的是,它可能会阻碍网格完成任务。

当然,决定哪些特征该去除、哪些特征该保留在有限元模型中,要求细致的工程判断。某个特征的尺寸相比于整个模型尺寸相当小并不总是意味着它是可以去除的。例如,如果我们的分析目的是找出圆角附近壳的应力分布,那么非常小的内部圆角应该被保留。A.2.2 理想化

理想化对CAD几何体的修改比分离简化更充分。比如,理想化可能包括将三维的实体CAD几何体简化为适合以后用壳单元划分网格的曲面几何体,如图A-2所示。

图A-1 特征消隐(https://www.xing528.com)

图A-2 理想化前后的网格

如果在SolidWorks中采用了钣金进行建模,那么SolidWorks Simulation会自动创建壳单元。当模型采用实体创建,而又必须创建曲面模型时,也可以采用壳单元。

注意

理想化仅仅是为分析需要而创建的抽象几何图形(零厚度表面)。A.2.3 清除

清除是指由于几何体质量问题而必须加以处理,以使网格划分正常化。

符合制造目的的几何体可能包含了一些特征,导致不能划分网格或迫使需要创建大量网格单元或扭曲单元,例如含有非常短的边或者面。那些小的特征必须清除掉,否则自动网格划分程序就会试图划分它们,如图A-3所示。

网格创建遇到质量问题也会失败,包括多实体、移动实体以及其他质量问题。

为了避免创建的单元有切边(见本附录A.3网格质量),几何体表面必须作合并处理,如图A-4所示。

图A-3 清除的部位

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈