为什么在CAE划分网格之前要简化模型

2017-11-20 09:13| 发布者: weixin| 查看: 1020| 评论: 0|原作者: weixin|来自: 声振之家公众号

摘要: 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。

　　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：

　　1、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。

　　2、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：
　　    · 对结构特性没有太大影响的小孔(通孔，填料槽等等)
　　    · 对结构特性没有太大影响的小圆角
　　    · 可以合并到一起的小平面
　　    · 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。
　　来源：CAEandCFD(ID：feaforall)

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