Autoform培訓(xùn)教程：網(wǎng)格劃分第三篇 MESH概念

2016-11-15 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

本文主要講解autoform常見培訓(xùn)內(nèi)容:網(wǎng)格劃分概念

MESH分二種,工具體MESH和板料MESH。

為什么要對(duì)輸入IGS或其它格式的片體文件進(jìn)行MESH,是有限元分析的需要,因?yàn)橛?jì)算量的限制,只能用有限的單元(Element)對(duì)產(chǎn)品或工具進(jìn)行離散化的接近。
先說(shuō)工具(Tool)MESH.

1. 對(duì)于工具體圓角的MESH有一個(gè)要求,那就是比如一個(gè)90度的R角,我們要求至少有8個(gè)單元的MESH。如下圖,一個(gè)圓角有16個(gè)三角單元,符合要求。假如工具體MES達(dá)不到這一要求,則我們要縮小公差值。
對(duì)于AF而言采用的是三角單元MESH,三角單元比四角單元能更好的對(duì)工具體MESH接近。

1. 對(duì)于有限元網(wǎng)格分析,總的目的就是在要求高精度求解的區(qū)域內(nèi)(一般而言就是復(fù)雜型面區(qū)或圓角區(qū)),單元間應(yīng)力的間斷量應(yīng)該很小。在不重要的區(qū)域內(nèi)(一般為型面平緩彼此接近區(qū)域)則允許有較大的應(yīng)力間斷量。也就是說(shuō)平坦區(qū)工具單元細(xì)化可以粗些,大曲率曲工具單元細(xì)化要求密些?？偟膩?lái)說(shuō)工具體MESH應(yīng)該比板料最終結(jié)果的MESH致密。工具體MESH有一個(gè)特點(diǎn)就是在一些棱線平緩的圓角處會(huì)有一些很狹長(zhǎng)的三角單元,這是圓角處徑向曲率較大,但棱線方向曲率較平緩的結(jié)果。
2. 板料單元與工具體單元的相互適應(yīng)也是影響分析結(jié)果的一個(gè)因素。如下圖,第一張圖為板料單元的應(yīng)力分布,第二張圖為板料單元與工具體單元(紫色)重疊。對(duì)于板料單元來(lái)說(shuō),一個(gè)單元對(duì)應(yīng)一個(gè)應(yīng)力值,即對(duì)于我們來(lái)說(shuō)要求的是同一時(shí)間內(nèi),一個(gè)板料單元要求與多個(gè)單元(單元越多,MESH模型越接近實(shí)際工具)進(jìn)行接觸運(yùn)算,越是大曲率區(qū),與板料單元接觸的工具單元越多,才能得出較為準(zhǔn)確的應(yīng)力值,才能更精確的模以板料與真實(shí)工具的情況。

紫色為工具體單元。

對(duì)于工具體MESH我們要有這樣概念,即工具體的MESH越細(xì),模型精度越高,得到結(jié)果越好,但是工具體單元與板料單元也需講究一個(gè)相互適應(yīng)性,最小半徑?jīng)Q定了工具體單元的細(xì)分級(jí)別,在能達(dá)到細(xì)化目的前提下,沒必要太過分細(xì)化工具單元。
總的來(lái)說(shuō)縮小此二參數(shù),會(huì)提高模型表達(dá)精度,相應(yīng)的會(huì)增加工具體單元數(shù)量,反應(yīng)到計(jì)算上會(huì)增加軟件對(duì)于接觸單元的搜索計(jì)算量,但是計(jì)算量增加不大,并且對(duì)于要求有較好結(jié)果的產(chǎn)品,提高模型精度得到的好的分析效果,相對(duì)于計(jì)算量增加是合算的。對(duì)于要求FINE的模擬,我們可以采用弦公差0.05,單元最大邊長(zhǎng)為30,并且更改MAX SLID ANGLE參數(shù)值,比如為3度來(lái)增加工具體MESH精度,以求得到更精細(xì)的模擬結(jié)果。
對(duì)于單元自動(dòng)MESH,其實(shí)還有下列參數(shù)影響MESH結(jié)果,但是除了上面二個(gè)參數(shù),其它參數(shù)需到AF配置文件Autoform.cgf里更改。建議一般不要改動(dòng)。

上面那組默認(rèn)設(shè)置其實(shí)說(shuō)明了一件事,即工具體所有R角大于2。(AF不喜歡R角小于2,這會(huì)帶來(lái)板料厚向應(yīng)力因素,膜單元對(duì)此無(wú)能為力,即使可以計(jì)算,也需要浪費(fèi)更大的計(jì)算資源)

對(duì)上圖,我們做個(gè)說(shuō)明,這是側(cè)圍的二個(gè)相鄰圓角,小圓角為R3,大圓角為R10。我們可以發(fā)現(xiàn)小圓角的MESH單元數(shù)是8個(gè),剛好達(dá)到AF對(duì)圓角MESH單元數(shù)最低要求,而大圓角處的MESH單元數(shù)則是16個(gè)。對(duì)于R3處,16個(gè)單元更為理想,但明顯R10處更能輕易達(dá)到這個(gè)要求,造成這樣不均均MESH原因就在于弦偏差值的設(shè)定。對(duì)大圓角來(lái)說(shuō)用8個(gè)單元去MESH接近話,明顯會(huì)超出弦偏差,但是對(duì)于小圓角R3來(lái)說(shuō),用8個(gè)單元去接近反而是能達(dá)到目前0.1的弦偏差要求了。所以對(duì)于R2以下圓角,AF建議我們將弦偏差值設(shè)為0.05,就是為增加此類圓角的單元數(shù)量。

板料MESH
板料MESH的控制頁(yè)在CONTROL-MAIN里面,見下圖

半徑穿刺值和最大單元角度給定后。也即是說(shuō)給定半徑穿刺值和最在單元角后,若更改初始單元尺寸或數(shù)量,會(huì)導(dǎo)致細(xì)化級(jí)別自動(dòng)調(diào)整,若更改細(xì)化級(jí)別,則反過來(lái)初始單元尺寸及數(shù)量又會(huì)自動(dòng)調(diào)整,三個(gè)參數(shù)是互相影響互相作用的,是以AF把初始單元尺寸,數(shù)量及細(xì)分級(jí)別設(shè)為自動(dòng)。當(dāng)然,若一定要求很高的板料細(xì)分,可以把最大細(xì)分級(jí)別手動(dòng)設(shè)置,比如5或6(6級(jí)的細(xì)分級(jí)別是非常高了,比如側(cè)圍外板,AF給出的自動(dòng)細(xì)分級(jí)別是6級(jí)),然后AF自動(dòng)計(jì)算,通過調(diào)整初始單元尺寸及數(shù)量來(lái)適應(yīng)。
對(duì)于板料細(xì)分及最大單元角,AF設(shè)了三種級(jí)別,分別如下: