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Simulation
常用收敛小技巧
(
网格篇
)
网格控制在CAE分析重占有举足轻重的地位，不论是最基础的静态分析，或是至运算较为复杂的非线性分析，网格控制是否合理绝对与项目的收敛程度息息相关的。
首先当我们在产生网格时，会先看到(图1)的控制bar，这控制bar是我们调整网格的方式之一，是以较直观的方式来控制网格，将网格以粗细之分，告知使用者当托bar越靠近粗的位置，网格越粗糙，靠近细的时候，网格越精细，重设的功能则是让Simulation自行为用户判定该模型最适当的大小。这项功能一般使用在模型较为简易，无太多几何特征需要做网格控制时所使用。
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(图2)
关于标准网格与基于曲率网格，基于曲率网格会针对圆角或是细碎面特征加以细化，因此当遇到模型有许多细碎特称时，很容易造成网格数量的暴增(图3)，而这种情形并不是我们所乐见的。由图中可以发现利用标准网格与基于曲率网格明显的差异，于模型中间圆孔处边缘的导圆角，基于曲率网格会加以细化，以至于总元素与总节点超过标准网格的2倍。
(图3)
因此对于标准网格与基于曲率网格的使用时机选择，当分析的模型较为简单，或是可以使用2D简化的方式模拟时，可考虑使用基于曲率网格，节省时间又能达到一定的准确度。而对于一般组合件模型，则考虑使用标准网格去做控制，避免不必要的网格数过多，造成长时间的运算及出错率。
不论标准网格或是基于曲率网格，都可以使用参数的方式去做控制，通常我们会利用Simulation判定的网格尺寸上下调整至整数，再配合公差的来执行网格的切划。而调整的尺寸多少才达到精度的标准呢？一般而言，我们会观注于应力或是变形量较大的位置，至少要有3层以上的网格，以(图4)来说明，假设该模型的周边是我们所关注的，那么B模型有3层以上的网格，此精度对于分析来说是足够的。
(图4)
一般公差的范围在网格大小的1/100至1/20，这边的公差是指网格与网格之间在产生过程中的公差精度，而预设的公差为1/20，所以当我们第一次产生网格时如果无法顺利生成，可以微调公差，将公差值调小，对于模型产生网格是非常有帮助的。
自动转变只能够使用于标准网格。当核取时，程序会将网格控制自动套用到小特征、钻孔、圆角及其他的模型细部，与基于曲率网格的功能雷同，差别在于自动转变只针对细部模型的部分，而基于曲率算法是对于高曲率区域产生更多的元素。在网格化许多较小特征及细部的大型模型时，建议清除自动转变以免产生大量的元素。部分细小特征是分析过程关注的地方，可以再配合手动网格控制方法，针对应力集中处的网格再进行细微化即可。(图5)为没有核选自动转变与核选的差异，。
(图5)
最后我想跟你分享的是进阶选项(图6)里的功能设定，白话点的方式来说，Jacobian点作用在于
检查，粗略质量网格作用在于
测试，为实体自动尝试是针对懒人设计帮助你
有效率的产生网格。
Jacobian点检查一般仅供高质量网格使用。 设定积分点数，用来检查四面体元素的扭曲程度。 您可将 Jacobian check 基于 4、16、29 Gaussian 点或在节点。不过通常只有在非线性分析时，我们会严谨些提高Jacobian点至16以上，并做网格质量上的检查。Jacobian值越接近1越好，其值不能趋近于0或负值，否则将导致严重的局部网格失败。
(图6)
(图7)分别为12mm、7mm、1mm取样出来的网格Jacobian测试，会发现网格尺寸越小，Jacobian值越接近1，网格尺寸到1mm的时候虽然Jacobian值为1.05，但是模型总元素以达到186万左右，此时从运算时间与精度取一平衡点，我们可以选择网格7mm的尺寸大小即可。
(图7)
经由表格的方式(图8)(图9)做交叉比对，由于网格尺寸在4mm时，元素开始暴增，尺寸11mm Jacobian值偏高，因此很容易观察出较适合该模型网格的尺寸在5mm-10mm之间。
(图8)
(图9)
粗略质量网格则是一般我们所提到的一阶元素，此元素为4个节点的4面体元素，通常在仿真落下测试时，为了加速程序的运算，先得到趋势结果，会勾选粗略质量网格来进行运算。
为实体自动尝试(图10)的功能中，当你网格一直失败，但突然需要离开计算机前面时，可以输入我们要尝试重新网格的次数，让Simulation帮您去做测试，程序会自动重新网格化模型。整体元素大小及每次尝试公差缩减的比例是 0.8。不过前提必须一定要是标准网格，当然这个比例0.8也可以于Simulation选项中网格的默认值去做调整。
(图10)
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看完了这篇Simulation收敛小技巧(网格篇)，相信你对网格的认识又更进了一步，也祝各位往后在Simulation使用上能更加顺利上手。
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发表于 2018-2-28 09:10:54
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