搜索為什么在CAE劃分網(wǎng)格之前要簡化模型【轉(zhuǎn)發(fā)】
2018-04-03 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
如果把FEA分析看作一個(gè)黑箱,我們賦予一定的條件然后輸入,然后FEA給我們計(jì)算輸出結(jié)果。這里面有個(gè)簡單的道理就是:無論多么好的程序,它分析結(jié)果的好壞也要依賴于輸入數(shù)據(jù)的精度,無法使結(jié)果以高于輸入數(shù)據(jù)的精度輸出,也就是說,把形狀完整地輸入的話是最好的。
把形狀完整地劃分,理論上如果每個(gè)單元都通過檢查(單元質(zhì)量的檢查后續(xù)會講解到),那么結(jié)果應(yīng)該是最好的。但現(xiàn)實(shí)卻不是這樣,這個(gè)前面我們也提到過。要考慮這兩個(gè)方面:
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如果不簡化模型,要適應(yīng)模型那些微小細(xì)節(jié),就需要劃分盡量小的單元(而且有時(shí)候不一定能成功),而單元越小,計(jì)算機(jī)求解時(shí)間越長,有時(shí)候甚至導(dǎo)致計(jì)算機(jī)內(nèi)存爆滿而死機(jī)。如果模型本身又很大,網(wǎng)格數(shù)量可能就會是天文數(shù)字。
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微小細(xì)節(jié)的地方,網(wǎng)格質(zhì)量往往不怎么好,如果強(qiáng)行求解,求得的結(jié)果收斂性可能很差,準(zhǔn)確度反而不好。
關(guān)于第1點(diǎn),這里補(bǔ)充說明一下,一般計(jì)算機(jī)的求解時(shí)間隨著單元數(shù)量的增加而呈指數(shù)函數(shù)增加。我們來做個(gè)假設(shè),假設(shè)100000個(gè)單元情況下,計(jì)算時(shí)間為1s,設(shè)單元數(shù)量為x,計(jì)算時(shí)間為T(x),函數(shù)關(guān)系為:
那么當(dāng)單元數(shù)量為1000000時(shí),帶入可得計(jì)算時(shí)間大約為8103s (135min),這是非常耗時(shí)的,而且你的電腦很可能在計(jì)算中崩潰(軟件求解時(shí),會把臨時(shí)數(shù)據(jù)存到C盤,數(shù)據(jù)量會隨著計(jì)算時(shí)間的增加而不斷積累,幾個(gè)G,甚至幾十個(gè)G的數(shù)據(jù)量很正常)。
所以,在劃分網(wǎng)格前進(jìn)行模型的簡化是非常必要的,特別是有很多微小細(xì)節(jié)的模型。如下圖所示的小孔和小圓角等。
如果不簡化模型,劃分單元后就會這樣:
這些單元往往形狀扭曲,很難通過軟件的單元質(zhì)量檢查,如果要通過檢查,需要把單元劃分的特別小,而且往往也不一定行得通。那么可能有人要問了:我需要做哪些簡化?
一般需要對模型這4種類型進(jìn)行簡化:
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對結(jié)構(gòu)特性沒有太大影響的小孔(通孔,填料槽等等)
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對結(jié)構(gòu)特性沒有太大影響的小圓角
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可以合并到一起的小平面
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小的邊緣
上面提到的這些在簡化后,不會對結(jié)果有什么影響。這里所說的不影響結(jié)構(gòu)的特性,一般指結(jié)構(gòu)的剛度,這種簡化的程度需要大家在實(shí)踐中去摸索,如果單元劃分不成功,很可能就是某些單元的問題,這時(shí)你就可以定位到這些單元去簡化模型。
另外,有些CAE分析軟件就自帶模型的簡化模塊,但建議大家最好在CAD軟件中畫3D模型時(shí)就簡化好再導(dǎo)入到CAE分析軟件中,因?yàn)樵贑AD模塊里簡化是最方便快捷的。
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