SOLIDWORKS Simulation 中实体网格的分类与选择

SOLIDWORKS Simulation 中实体网格的分类与选择

中的实体网格可分为三种类型：标准网格、基于曲率的网格、基于混合曲率的网格，还分为拔模质量和高质量网格。新工程师常常对如何选择网格感到困惑。这里就山东教材中解释不够清楚的地方给大家做一下补充。同时给大家介绍一下检查网格质量的工具和标准，以便我们判断绘制的网格的质量。本文仅解释实体网格、壳单元和梁单元。由于结构简单，这里我们不做解释。

1.实体网格划分规则

首先我们来看看这三种网格的区别：

1、标准网格：软件按照-网格划分方案进行网格划分。然而，当使用该方法划分特征或曲率较小的几何模型时，会生成纵横比较大或失效的网格。这种方法在划分对称网格时更为有效。

2. 基于曲率的网格：使用先进的技术将模型的网格划分为有限元。基于曲率的网格划分算法生成具有可变单元尺寸的网格，从而可以在几何体的小特征上获得准确的结果。注意：基于曲率的网格支持曲面和体积的多核计算，而标准网格仅支持体积的多核计算。

3. 基于混合曲率的网格：对于无法使用标准或基于曲率的网格进行网格划分的模型，可以尝试使用基于混合曲率的网格。它可以创建比标准网格或基于曲率的网格质量更高的网格。但该方法不支持多核。

4. 草稿质量网格：为具有 4 个节点和 5 个边的实体创建线性四面体单元。

5.高质量网格：为实体创建抛物线实体单元。高质量的网格比拔模质量有更多的节点和自由度，因此计算更准确。

根据以上网格的特点，我们可以总结出网格划分的规则如下：

1、对于一般模型，建议使用二次划分方法——基于曲率的网格。由于工程中很少有零件​​根本没有曲率，因此使用基于曲率的网格会在高曲率位置产生更高的网格。您还可以使用计算机的多核计算。

2、如果网格划分失败，又找不到模型的问题，可以尝试第三种方法——基于混合曲率的网格划分。不过这种方法不支持多核，所以会比较慢。

3、标准网格很少使用。除非零件曲面较少或者计算机资源确实不足，否则可以采用第一种方法来划分。

4.在验证计算示例是否可以完成时可以使用草稿质量网格，并使用高质量网格进行正式计算以提高准确性。

5. 固体单元必须至少有两层单元才能获得更准确的结果。

2. 网格检查技巧

检查网格有两个标准 - 纵横比和雅可比检查。

1、长宽比：单位三角形的长边与短边之比。太大的长宽比会降低计算精度。大的长宽比一般出现在小边界、弯曲形状、小特征、尖角等处。我们可以通过局部细化网格或改变结构来提高精度。

2. 雅可比检查：高质量网格的中间节点与边缘之间的距离。这是判断单元扭曲的标准，并且仅适用于高质量网格，因为只有高质量网格才有中间节点。在极其尖锐或弯曲的边界中，将中侧节点放置在实际几何体上会创建具有相交边缘的变形元素。极度变形单元的雅可比比甚至可能变为负值，导致分析停止。在山东，小于或等于40被认为是可以接受的。

我们可以在生成研究的网格后右键单击研究树中的网格，然后生成网格质量图来查看网格的质量。如下图

生成网格图有三种选项：网格、纵横比和雅可比行列式。如下图所示。

这里我们使用三种不同的单元划分方法来划分同一个模型。精度滑块均设置为默认级别，并使用高质量的网格划分。网格质量图用于进行纵横比比较，以验证之前的结果。三种划分方法的区别。有兴趣的工程师可以自行验证雅可比检查的规则。

生成网格后进行比较，可以发现标准网格的长宽比为12，基于曲率的网格的长宽比为9.87，基于混合曲率的网格的长宽比为8.42。三种方法的网格质量越来越好。并且红色部分都出现在圆角和平面的过渡位置，也就是出现小边界的地方。

为了进一步观察实体内部的网格，我们可以右键单击质量图，选择“Mesh ”，将截面拖至红色网格的位置。这可以将实体切开，同时保持网格的完整性。 。

这种方法可以让我们更直观地观察整个零件的网格质量。当前的高网格纵横比是由圆弧和平面相交产生的小边界造成的。

我们对边缘进行倒角以去除小边界，然后评估基于曲率的网格质量。

这里我们看到，通过舍入，基于曲率的网格的最大长宽比从原来的9.87减少到了7.47，并且位置也发生了变化。

通过生成网格质量图，我们可以通过长宽比和雅可比检查来判断网格的质量，方便我们后续对网格的调整。

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