有限元分析网格划分的关键技巧.pdfVIP

学兔兔 第1期 (总第152期) 机 械 工 程 与 自动 化 No．1 2009年 2月 MECHANICAL ENGINEERING AUT0MAT10N Feb． 文章编号：1672—6413(20O9)01一O185一O2 有限元分析网格划分的关键技巧 朱秀娟 (广东佛山职业技术学院，广东 佛山 528237) 摘要：从灵活确定网格参数、有机把握网格质量和及时进行网格质量检查等3方面说明有限元分析中网格划分 的关键技巧，网格参数包括单元格长度、网格数量和网格疏密程度，灵活确定网格参数是达到有限元分析精度 和效率结合最佳化的关键因素。 关键词：网格划分；网格参数；质量检查 中图分类号：TB115：TP3l 文献标识码：B 0 引言 行静力分析时，如果仅仅是计算结构的变形，单元格 划分网格是建立有限元模型的一个重要环节，它 长度取较大值，网格数量可以少一些；如果需要计算 要求考虑的问题较多，需要的工作量较大，所划分的 应力，则在精度要求相同的情况下应取相对较多的网 网格形式对计算精度和计算规模将产生直接影响。 格。同样在响应计算中，计算应力响应所取的网格数 1 灵活确定网格参数 应比计算位移响应多。在计算结构固有动力特性时，若 网格参数包括单元格长度、网格数量和网格疏密 仅仅是计算少数低阶模态，可以选择较少的网格、较 程度，三者联系紧密，而又各自独立。 大的单元格长度；如果计算的模态阶次较高，则应选 1．1 单元格长度的确定 择较小的单元格长度，以获得较多的网格。 网格参数中，最重要的是单元格长度的确定．其 1．3 选择不同的网格疏密程度 取值的大小将直接影响网格划分的数量和网格的疏 网格疏密是指在结构的不同部位采用大小不同的 密。单元格长度值越大，网格数量越少、间隙越疏，会 网格，这是为了适应计算数据的分布特点。在计算数 忽略一些危险点的计算，不能准确全面地反映应力应 据变化梯度较大的部位(如应力集中处)，为了较好地 变情况；如果单元格长度值过小，计算点会太密，计 反映数据变化规律，需要采用比较密集的网格；而在 算时间太长，效率太低，从而影响有限元分析的结果。 计算数据变化梯度较小的部位，为减小模型规模，则 对不同的研究对象，其单元格长度的取值是不同 应划分相对稀疏的网格。这样，整个结构便表现出疏 的。确定单元格长度可采用 3种方法：一是数据实验 密不同的网格划分形式。分别选取不同的单元格长度 法，即分别输入不同的单元格相比较，选取计算精度 值，采用疏密不同的网格划分，既可以保持相当的计 可以达到要求，且计算时间较短、效率较高、是收敛 算精度，又可使网格数量减小。如图1所示，对摩托 半径的单元格长度最小值．这种方法较复杂，往往用 车轮进行网格划分时，车轮轮辐与轮辋交接处采用不 于无同类数据可参考的情况；二是同类项比较法，即 同疏密的网格划分，轮辐根部与轮辋交接处为危险部 借鉴同类产品的分析数据，比如，在对摩托车铝车轮 位，网格划分应更密集，这样计算结果准确且计算效 进行网格划分时，可以适当借鉴汽车铝车轮有限元分 率高。划分疏密不同的网格主要用于应力分析(包括静 析时的单元格长度；三是根据研究对象的特点，结合