机械与运载工程学院机械与运载工程学院扫掠网格划分.PPTVIP

Apr 2007 线性静/动力学分析 问题描述 网格划分技术 网格种子 实体单元 * * 机械与运载工程学院 机械与运载工程学院 * 机械与运载工程学院 * 机械与运载工程学院 机械与运载工程学院 连接环线性静动态分析(Standard Explicit) 学习要点： （1）实体单元； （2）网格划分； （3）耦合约束； （4）数据输出。 不考虑销钉与孔的接触，用沿2轴负向的集中力（30kN）模拟。 动态：受幅值为30kN的阶跃载荷 结构化网格划分（Structured meshing） 结构化的网格划分技术使用简单的、预定义的网格拓扑关系划分网格。 应用于复杂模型时，需将模型分割为简单区域。 区域用绿色表示。 三维可以用结构化方法分网的区域 简单的网格拓扑 structured tri meshes 扫掠网格划分（Swept meshing） 网格在区域的一个表面被创建，该表面被称为源面。 通过内部已经建立的网格沿扫略路径拉伸或绕旋转轴旋转。 网格中的节点沿着连接面，一次拷贝一个单元层，直到达到目标面。 Abaqus自动选择源和目标面。 区域用黄色表示。 源面 目标面 源面的节点被拷贝到每个单元层和目标面 二维扫掠网格 扫掠区域全部是四边形网格 平面或曲面 退化旋转区域的四边形为主的网格 （退化的区域包含旋转轴） 扫略网格 退化的扫略网格 扫掠网格 扫掠区域能够划分成： 六面体网格 六面体为主网格 楔形网格 广义扫掠路线 广义扫略路线：厚度方向 广义扫略路线：draft angle 延展划分网格 扫略路线: 直线 旋转划分网格 扫略路线: 弧线 可以用扫掠网格来划分的区域需要满足： 拓扑：源面可以由多个面组成；目标面只能由一个面组成；连接面可以由多个面组成 几何：在源面中，相邻面之间的二面角不能和180°相差太远。 连接面 源面 可扫略划分 不能扫略划分 自由网格划分（free meshing） 自由分网技术不使用预建的网格模式，所以该项技术在创建网格之前不能预见自由网格的模式。区域用粉色表示。 对于二维区域使用自由分网技术可用的单元形状包括： 四边形（默认） 可以应用到任意平面和曲面。 以四边形为主 允许存在三角形单元作为过渡。 三角形 可以应用到任意平面和曲面。 四边形网格 以四边形为主的网格 三角形网格 对于三维区域使用自由分网技术可用的单元形状包括： 四面体—如果网格种子不是太粗糙，利用四面体单元可以为任意形状的几何体划分单元。 全局种子（Global Seeds） 局部种子（Local Seeds） By number By size 约束 无约束 边上节点数可超过或少于种子数（圆圈） 部分约束 边上节点数可超过种子数（三角形） 完全约束 边上节点数与种子数目严格吻合（方形） 实体单元的数学描述与积分 纯弯问题 纯弯： 变形前平行于水平轴的直线成为常曲率的曲线 沿厚度方向的直线仍为直线 水平线与竖直线夹角保持90度（无剪切应力） 完全积分 二次完全积分可模拟较小弯曲变形、而一次单元不可模拟弯曲变形 减缩积分 长度改变为零，应变为零；夹角也保持90度，无剪切应力 积分点应力分量均为零——零能量——沙漏（过软） 沿厚度仅一个单元时 沿厚度设置多个单元时，无沙漏现象 建议用减缩积分单元模拟弯曲变形时，厚度方向至少设置4个单元 减缩积分单元可很好地承受扭曲变形，建议扭曲变形很大情况下可采用这类单元 二次减缩积分单元时普遍的应力、位移模拟的最佳选择，但大应变和接触应避免使用二次积分单元。 检测沙漏：形状、伪应变能（1%内能） 选择实体单元 尽可能减小网格扭曲——粗细合适的网格 模拟网格严重扭曲问题——细化网格、线性缩减积分单元 Standard用户可考虑以下建议： 一般问题，应用二次、减缩积分单元（CAX8R, CPE8R, CPS8R, C3D20R） 应力集中区域，应用二次、完全积分单元（ CAX8, CPE8, CPS8, C3D20 ） 接触、弹塑性问题，采用网格细化的线性、减缩积分单元 三维问题尽量用六面体单元，慎用四面体单元（尤其是线性） 名义应力：变形前单位面积上的力；名义应变：变形前单位长度的长度变化。 变性前长度l0，当前长度l。体积不可压缩l0A0=lA. 二次单元扭转或有存在弯曲应力梯度时也可能残生某种程度的自锁。 Each element captures either compressive or tensile axial strains but not both. The axial strains are measured correctly. The thickness and shear strains