我们在划分网格时,需要注意以下几个方面的问题。
(1)网格密度
有限元方法是数值近似算法,一般情况下,网格密度越大,其计算结果与精确解的近似程度越高。但是,在已经获得比较精确计算结果的情况下,再加大网格密度没有任何意义。
在实际应用中,网格密度是由网格单元的长度来决定的,单元边长长度越短,密度就越大。反之,边长长度越大,网格密度就越稀疏。
对于不同的研究对象,单元格长度的取值是不同的。确定单元格长度可采用如下3种方法。
● 数据实验法:分别输入不同的单元格相比较,选取计算精度可以达到要求,且计算时间较短、效率较高的单元格长度值,这种方法较复杂,往往用于无同类数据可参考的情况。
● 同类项比较法:借鉴同类产品的分析数据。比如,在对摩托车铝车轮进行网格划分时,可以适当借鉴汽车铝车轮有限元分析时的单元格长度。(www.xing528.com)
● 根据研究对象的特点,结合国家标准规定的要求,与实验数据相结合。比如,对车轮有限元分析模型,有许多边界参数可参考QC/T 29—1996标准的要求,同时结合铝车轮制造有限公司的实验数据取得。
(2)网格形状
对于平面网格而言,有三角形网格、四边形网格和混合网格可供选择。对于三维网格,可以选择的网格形状有四面体、金字塔、六面体以及混合网格。网格形状的选择,很大程度上取决于计算所使用的分析类型,例如线性分析和非线性分析对网格形状要求不一样,模态分析和应力分析对网格形状的要求也不同。
(3)网格维数
在网格维数方面,一般有三种方案可供选择。第一种是线性单元,有时也称之为低阶单元,其形函数是线性形式,表现在单元结构上,可以用是否具有中间节点来判断是否是线性单元,无中间节点的单元即线性单元。在实际应用中,线性单元的求解精度一般来说不如阶次高的单元,尤其是要求峰值应力结果时,低阶单元往往不能得到比较精确的结果。第二种是二次单元,有时也称为高阶单元,其形函数是线性形式,表现在单元结构上,带有中间节点的单元即二次单元。如果要求得到精确的峰值应力结果,高阶单元往往更能够满足要求。而且,一般来说,二次单元对于非线性特性的支持比低阶单元要好,如果求解涉及较复杂的非线性状态,则选择二次单元可以得到更好的收敛特性。第三种是选择所谓的p单元,其形函数一般是大于2阶的,但阶次一般不会大于8阶,这种单元应用局限性较大,这里不作详细讲述。
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