搜索为什么在CAE划分网格之前要简化模型【转发】
2018-04-03 by:CAE仿真在线 来源:互联网
如果把FEA分析看作一个黑箱,我们赋予一定的条件然后输入,然后FEA给我们计算输出结果。这里面有个简单的道理就是:无论多么好的程序,它分析结果的好坏也要依赖于输入数据的精度,无法使结果以高于输入数据的精度输出,也就是说,把形状完整地输入的话是最好的。
把形状完整地划分,理论上如果每个单元都通过检查(单元质量的检查后续会讲解到),那么结果应该是最好的。但现实却不是这样,这个前面我们也提到过。要考虑这两个方面:
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如果不简化模型,要适应模型那些微小细节,就需要划分尽量小的单元(而且有时候不一定能成功),而单元越小,计算机求解时间越长,有时候甚至导致计算机内存爆满而死机。如果模型本身又很大,网格数量可能就会是天文数字。
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微小细节的地方,网格质量往往不怎么好,如果强行求解,求得的结果收敛性可能很差,准确度反而不好。
关于第1点,这里补充说明一下,一般计算机的求解时间随着单元数量的增加而呈指数函数增加。我们来做个假设,假设100000个单元情况下,计算时间为1s,设单元数量为x,计算时间为T(x),函数关系为:
那么当单元数量为1000000时,带入可得计算时间大约为8103s (135min),这是非常耗时的,而且你的电脑很可能在计算中崩溃(软件求解时,会把临时数据存到C盘,数据量会随着计算时间的增加而不断积累,几个G,甚至几十个G的数据量很正常)。
所以,在划分网格前进行模型的简化是非常必要的,特别是有很多微小细节的模型。如下图所示的小孔和小圆角等。
如果不简化模型,划分单元后就会这样:
这些单元往往形状扭曲,很难通过软件的单元质量检查,如果要通过检查,需要把单元划分的特别小,而且往往也不一定行得通。那么可能有人要问了:我需要做哪些简化?
一般需要对模型这4种类型进行简化:
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对结构特性没有太大影响的小孔(通孔,填料槽等等)
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对结构特性没有太大影响的小圆角
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可以合并到一起的小平面
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小的边缘
上面提到的这些在简化后,不会对结果有什么影响。这里所说的不影响结构的特性,一般指结构的刚度,这种简化的程度需要大家在实践中去摸索,如果单元划分不成功,很可能就是某些单元的问题,这时你就可以定位到这些单元去简化模型。
另外,有些CAE分析软件就自带模型的简化模块,但建议大家最好在CAD软件中画3D模型时就简化好再导入到CAE分析软件中,因为在CAD模块里简化是最方便快捷的。
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来源:CAEandCFD(ID:feaforall),版权归作者所有
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