Everley 发表于 2022-4-25 14:34

单元类型选取原则、高质量网格划分技巧

在Abaqus软件中,单元的构造方式不同,适用范围就不同。在选取单元类型时应综合考虑以下方面:
1)如果希望得到的是节点应力,则尽量不要选用线性减缩积分单元(例如 C3D8R);
2)如果使用线性减缩积分单元,应注意避免出现沙漏模式;
3)在定义了接触和弹塑性材料的区域,不要使用 C3D20、C3D20R、C3D10 等二次单元;
4)完全积分单元容易出现剪切闭锁和体积闭锁问题,一般情况下尽量不要使用。
5)对于 Abaqus/Standard 分析,如果能够划分四边形(Quad)或六面体(Hex)网格,建议尽量使用非协调单元(例如 C3D8I),同时要注意保证关键部位的单元形状是规则的。
6)如果无法划分六面体(Hex)网格,则应使用修正的二次四面体单元(C3D10M),它适用于接触和弹塑性问题,只是计算代价较大。
7)有些适于 Abaqus/Standard 分析的单元类型不能用于 Abaqus/Explicit 分析中(例如非协调单元)。
8) 对于不可压缩材料,应该选择杂交单元。
如果以上各个方面无法同时兼顾,可以根据所关心问题的侧重有所取舍。要判断当前的网格密度和单元类型是否合适,可以使用“网格收敛性验证”的方法,具体做法是:
首先使用当前的网格密度和单元类型进行分析;然后使用更细化的网格或其他单元类型进行分析,把两次分析的结果进行比较,如果二者相差不大(例如小于2%),说明当前的网格密度和单元类型已经足以保证分析精度了。
要得到高质量的单元网格,应注意以下问题:

1)在狭长的几何区域内,应将网格种子布置得密一些,否则容易出现形状不规则的单元。

2)在使用四边形单元(Quad)或六面体单元(Hex)划分网格时,有两种可供选择的算法:中性轴算法(medial axis)和进阶算法(advancing front)。只要网格种子布置得不是过于稀疏,使用进阶算法往往更容易得到形状规则的网格。

3)几何部件上应尽量避免出现很尖的锐角、很短的边或很小的面,这些地方的单元形状可能会很差。在做分割(partition)操作时,也应注意避免出现这样的问题,如果远离关心区域,可以进行倒圆角等技术处理。

4)划分网格后,可以在Mesh模块中点击菜单 Mesh → Verify,选择 Analysis Checks,检查可能会导致错误或警告信息的单元。

当模型的几何形状很复杂时,很难完全避免出现形状较差的单元。对于 Abaqus/Standard 分析,只要这样的单元所在的位置远离分析所关心的重要部位,一般情况下对分析结果不会有大的影响,可以不必理会。

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