隨著工業(yè)的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，CAE仿真技術(shù)的應(yīng)用越來越廣。作為CAE仿真技術(shù)當(dāng)中很重要的一點(diǎn)——有限元網(wǎng)格對(duì)仿真結(jié)果的影響有著舉足輕重的地位。選擇怎樣的網(wǎng)格形狀，甚至每個(gè)網(wǎng)格單元選擇那種單元類型，都是每個(gè)仿真工程師面臨的靈魂拷問。
Abaqus中網(wǎng)格單元一般從以下幾個(gè)方面作為考慮與選擇：網(wǎng)格尺寸是所有有限元網(wǎng)格分析中對(duì)結(jié)果準(zhǔn)確度的重要指標(biāo)；網(wǎng)格形狀也是一個(gè)重要爭(zhēng)論點(diǎn)，四面體和六面體網(wǎng)格優(yōu)劣一直是很多工程師經(jīng)常討論的爭(zhēng)執(zhí)點(diǎn)；單元類型針對(duì)不同物理問題有不同選擇，每個(gè)單元類型都有其實(shí)用的物理場(chǎng)景。
針對(duì)單元類型這塊，Abaqus中有豐富的單元庫(kù)類型可供選擇：
對(duì)于大家最常關(guān)注的兩個(gè)網(wǎng)格單元類型導(dǎo)致的問題——剪切自鎖和沙漏問題，其產(chǎn)生的主要原因和單元本身的積分方程有關(guān)，我們知道單元在參與計(jì)算時(shí)是以其節(jié)點(diǎn)構(gòu)造自由度矩陣的，由平衡方程求解出來的結(jié)果一般是節(jié)點(diǎn)位移，其它物理量則是由節(jié)點(diǎn)位移推導(dǎo)而來。實(shí)際上，更進(jìn)一步，節(jié)點(diǎn)位移需要插值到單元的積分點(diǎn)（和單元積分方程選擇有關(guān)），其它基本物理量的計(jì)算是基于積分點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行的，得到積分點(diǎn)上的基本物理量結(jié)果再外插回節(jié)點(diǎn)，最終才得到我們后處理顯示的結(jié)果。積分點(diǎn)的多少嚴(yán)重影響單元的表達(dá)以及計(jì)算工作量。
最常出現(xiàn)剪切自鎖的是全積分一階單元，如下圖。對(duì)于純彎曲問題，一階單元積分點(diǎn)過少，無(wú)法完全模擬邊的彎曲形狀，因?yàn)閱卧呅璞３种本€在積分點(diǎn)處出現(xiàn)夾角的變化而產(chǎn)生了額外的剪切應(yīng)變，能量有一部分流入到了“非真實(shí)”的偽剪切應(yīng)變能中，我們稱之為 “剪切自鎖”，剪切自鎖現(xiàn)象將對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響。即使加密網(wǎng)格，計(jì)算結(jié)果也不會(huì)有明顯的改善。解決剪切自鎖問題一般通過提高單元階次或減縮積分來解決。
ABAQUS對(duì)線性減縮積分單元提供了多種沙漏控制選項(xiàng)，通過引入少量的人工“沙漏剛度”來限制沙漏模式的擴(kuò)展。當(dāng)網(wǎng)格足夠細(xì)化時(shí)，這種方法非常有效，可以獲得足夠精確的計(jì)算結(jié)果。
在進(jìn)行沙漏控制選項(xiàng)設(shè)置時(shí)要慎重，如果所設(shè)置的沙漏控制選項(xiàng)數(shù)值大于默認(rèn)值，可能導(dǎo)致沙漏剛度過大而出現(xiàn)數(shù)值不穩(wěn)定。一般情況下，使用系統(tǒng)默認(rèn)的沙漏控制選項(xiàng)即可。如果采用默認(rèn)的沙口控制選項(xiàng)仍然出現(xiàn)了沙漏模式，往往是由于網(wǎng)格太稀疏所致。此時(shí)，最好用細(xì)化網(wǎng)格的方法解決，而不是隨便更改默認(rèn)的沙漏控制選項(xiàng)。
耀唐科技是一家專注于為中國(guó)制造業(yè)客戶提供數(shù)字化解決方案及技術(shù)服務(wù)，在新能源汽車、高科技、醫(yī)療、工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域有豐富的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)積累。
公司總部位于上海，并在沈陽(yáng)、天津、成都、重慶、武漢、廣州、深圳等地設(shè)有分支機(jī)構(gòu)。
依托達(dá)索系統(tǒng)，耀唐科技著力于為客戶提供產(chǎn)品研發(fā)制造整個(gè)生命周期的解決方案和技術(shù)服務(wù)，包括咨詢規(guī)劃、實(shí)施落地、培訓(xùn)及定制化開發(fā)等，助力企業(yè)數(shù)字化創(chuàng)新。
