ABAQUS劃分網(wǎng)格的方法(讀書總結(jié))

1、劃分網(wǎng)格的方1. 獨(dú)立實(shí)體（independent instance）和非獨(dú)立實(shí)體(dependent instance)對(duì)非獨(dú)立實(shí)體劃分網(wǎng)格時(shí)，應(yīng)在窗口頂部的環(huán)境欄中把Object選項(xiàng)設(shè)為part,即對(duì)部件劃分網(wǎng)格；對(duì)獨(dú)立實(shí)體劃分網(wǎng)格時(shí), 應(yīng)在窗口頂部的環(huán)境欄中把Object選項(xiàng)設(shè)為assembly, 即對(duì)裝配件劃分網(wǎng)格2. 網(wǎng)格單元形狀在MESH功能模塊中，MeshControls，彈出Mesh Controls對(duì)話框，其中可選擇單元形狀。2D問題，有以下可供選擇的單元形狀。1)Quad：網(wǎng)格中完全使用四邊形單元；2)Quad-dominated:網(wǎng)格中主要使用四邊形單元，但在過渡區(qū)域允許

2、出現(xiàn)三角形單元。選擇Quad-dominated類型更容易實(shí)現(xiàn)從粗網(wǎng)格到細(xì)網(wǎng)格的過渡；3）Tri:網(wǎng)格中完全使用三角形單元；對(duì)于3D問題，包括以下可供選擇的單元形狀：1） Hex:網(wǎng)格中完全使用六面體單元；2） Hex-dominated:網(wǎng)格中主要使用六面體單元，但在過渡區(qū)域允許出現(xiàn)楔形（三棱柱）單元；3） Tet:網(wǎng)格中完全使用四面體單元；4） Wedge:網(wǎng)格中完全使用楔形單元；Quad(2D問題)和Hex（3D問題）可以用較小的計(jì)算代價(jià)得到較高的精度，應(yīng)盡可能選擇這兩種單元。3. 網(wǎng)格劃分技術(shù)Structured(結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格)：采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的區(qū)域顯示為綠色；Sweep(掃掠網(wǎng)格)：采

3、用掃掠網(wǎng)格的區(qū)域顯示為黃色；Free(自由網(wǎng)格)：采用自由網(wǎng)格的區(qū)域顯示為粉紅色；自由網(wǎng)格技術(shù)采用Tri和Tet，一般應(yīng)選擇帶內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的二次單元來保證精度；結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和掃掠網(wǎng)格一般采用Quad和Hex單元，分析精度相對(duì)較高。4. 劃分網(wǎng)格的算法使用Quad和Hex單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格時(shí)，有兩種可供選擇的算法：Medial Axis(中性軸算法)和Advancing Front(進(jìn)階算法)。Medial Axis(中性軸算法)：首先把要?jiǎng)澐志W(wǎng)格的區(qū)域分成一些簡(jiǎn)單的區(qū)域，然后使用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分技術(shù)來為簡(jiǎn)單區(qū)域劃分網(wǎng)格。Medial Axis(中性軸算法)算法有以下特性：1） 使用Medial Axis(中

4、性軸算法)更容易得到單元形狀規(guī)則的網(wǎng)格，但網(wǎng)格和種子的位置吻合較差；2） 在二維模型中使用Medial Axis(中性軸算法)，選擇Minimize the mesh transition(最小化網(wǎng)格過渡)，可以提高網(wǎng)格的質(zhì)量，但使用這種方法生成的網(wǎng)格更容易偏離種子。3） 如果在模型的一部分邊上定義了受完全約束的種子，Medial Axis(中性軸算法)會(huì)自動(dòng)為其他的邊選擇最佳的種子分布；4） Medial Axis算法不支持由CAD模型導(dǎo)入的不精確模型和虛擬拓?fù)洹dvancing Front(進(jìn)階算法)：首先在邊界上生成四邊形網(wǎng)格，然后再向區(qū)域內(nèi)部擴(kuò)展。具有以下特性：1） 使用Advanc

5、ing Front算法得到的網(wǎng)格可以和種子的位置吻合的很好，但在較窄的區(qū)域內(nèi)，精確匹配每粒種子可能使網(wǎng)格歪斜；2） 使用Advancing Front算法更容易得到單元大小均勻的網(wǎng)格。在Explicite，網(wǎng)格的小單元會(huì)限制增量步長(zhǎng)。3） 使用Advancing Front算法更容易得到從粗網(wǎng)格到細(xì)網(wǎng)格的過渡；5. 網(wǎng)格劃分失敗的解決方法1）在Mesh模塊中，主菜單Tools-Query下的Geometry Diagnostics,檢查模型中是否有自由邊、短邊、小平面、小尖角或微小的縫隙。如果幾何部件是由CAD模型導(dǎo)入的，則應(yīng)注意檢查是否模型本身有問題；如果幾何部件是ABAQUS/CAE中創(chuàng)建

6、的，應(yīng)注意拉伸、切割操作，由于幾何坐標(biāo)的誤差，出現(xiàn)的問題。2）在Mesh模塊中，主菜單Tools-Virtual Topology(虛擬拓?fù)?來合并小的邊或面，或忽略某些邊或頂點(diǎn)；如下圖。3）在Part模塊中，主菜單Tools-Repair,可以修復(fù)存在的幾何問題，例如可以選擇Face/Replace faces來合并面4）無法生成網(wǎng)格的位置加密種子；7.選擇三維實(shí)體單元的類型7.1 節(jié)點(diǎn)數(shù)目和插值階數(shù)（分以下三種）1)線性單元：僅在單元角點(diǎn)處布置節(jié)點(diǎn)，在各個(gè)方向都采用線性插值；2）二次單元：在每條邊上有中間節(jié)點(diǎn)，采用二次插值；3）二次修正單元：只有Tri和Tet使用這種網(wǎng)格。在每條邊上有中間

7、節(jié)點(diǎn)，采用修正二次插值；7.2 線性完全積分單元Meh-element type,保持Linear參數(shù)，就可以設(shè)置線性完全積分單元。如CPS4單元（四節(jié)點(diǎn)四邊形雙線性平面應(yīng)力線性單元）；C3D8單元（8節(jié)點(diǎn)六面體線性完全積分單元）。所謂“完全積分”指單元具有規(guī)則形狀時(shí)，所用的高斯積分點(diǎn)的數(shù)目足以對(duì)單元?jiǎng)偠染仃囍卸囗?xiàng)式進(jìn)行精確積分。承受彎曲載荷時(shí)，線性完全積分單元會(huì)出現(xiàn)剪切自鎖問題，造成單元過度剛硬，即使劃分很細(xì)的網(wǎng)格，計(jì)算結(jié)果也不理想。7.3二次完全積分單元CPS8：8節(jié)點(diǎn)四邊形二次平面應(yīng)力完全積分單元；C3D20：20節(jié)點(diǎn)六面體二次完全積分單元；二次完全積分單元優(yōu)點(diǎn)：1） 對(duì)應(yīng)力的計(jì)算結(jié)構(gòu)很

8、準(zhǔn)確，適合模擬應(yīng)力集中問題；2） 一般情況下沒有剪力自鎖問題；應(yīng)用二次完全積分單元應(yīng)注意以下問題：1） 不能用于接觸分析；2） 對(duì)于彈塑性分析，如果材料是不可壓縮的（如金屬），則容易產(chǎn)生體積自鎖；3） 當(dāng)單元發(fā)生扭曲或彎曲應(yīng)力有梯度時(shí)，有可能出現(xiàn)某種程度的自鎖；7.4 線性減縮積分單元對(duì)于Quad單元和Tex單元，ABAQUS/CAE默認(rèn)使用線性減縮積分單元。如CPS4R(四節(jié)點(diǎn)四邊形雙線性平面應(yīng)力線性減縮積分單元)；C3D8R(8節(jié)點(diǎn)6面體線性減縮積分單元)。線性減縮積分單元比普通的完全積分單元在積分方向上少一個(gè)積分點(diǎn)。線性減縮積分單元只在單元的中心點(diǎn)有個(gè)積分點(diǎn)，故存在“沙漏”問題。采用線性

9、減縮積分單元模擬承受彎曲載荷時(shí)，沿厚度方向至少應(yīng)劃分四個(gè)單元。線性減縮積分單元有以下優(yōu)點(diǎn)：1） 對(duì)位移的求解結(jié)果較準(zhǔn)確；2）網(wǎng)格存在扭曲變形時(shí)，求解的結(jié)果不會(huì)受到大影響；3）在彎曲載荷下不容易發(fā)生剪切自鎖。缺點(diǎn)：1）需要?jiǎng)澐州^細(xì)的網(wǎng)格來克服沙漏現(xiàn)象；2）不適合模擬應(yīng)力集中問題。因?yàn)榫€性減縮積分只在單元的中心點(diǎn)有一個(gè)積分點(diǎn)，相當(dāng)于常應(yīng)力單元，它在積分點(diǎn)上的應(yīng)力結(jié)果是準(zhǔn)確的，而經(jīng)過外插值和平均后的節(jié)點(diǎn)應(yīng)力是不準(zhǔn)確。7.2 二次減縮積分單元對(duì)于Quad單元和Tex單元，也可采用二次減縮積分單元。CPS8R(四節(jié)點(diǎn)四邊形二次平面應(yīng)力線性減縮積分單元)；C3D20R(20節(jié)點(diǎn)6面體二次減縮積分單元)。優(yōu)點(diǎn)：1）不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的沙漏現(xiàn)象；2）復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，對(duì)自鎖現(xiàn)象不敏感；同時(shí)使用二次減縮積分單元應(yīng)注意的問題：1）不能在接觸分析中使用；2）不適合大應(yīng)變問題；3）節(jié)點(diǎn)應(yīng)力結(jié)果往往低于二次完全積分單元。7.3 非協(xié)調(diào)模式單元對(duì)于Quad和Tex單元，也可設(shè)置非協(xié)調(diào)模式單元。僅在ABAQUS/Standard有非協(xié)調(diào)模式單元，其目的是克服線性完全積分