弹性力学仿真软件：SimScale：SimScale中网格划分技术详解.pdfVIP

弹性力学仿真软件：SimScale：SimScale中网格划分技术详

解

1SimScale简介

1.1SimScale软件概述

SimScale是一款基于云的工程仿真软件，它允许用户在Web浏览器中进行

复杂的工程分析，包括流体动力学、热力学、结构力学等。SimScale的弹性力

学仿真功能特别适用于分析材料在不同载荷下的变形和应力分布，这对于设计

和优化机械结构、预测材料性能以及确保产品安全至关重要。

SimScale的弹性力学仿真模块支持线性和非线性分析，可以处理静态和动

态载荷，以及复杂的边界条件。用户可以通过直观的界面定义材料属性、载荷

和约束，然后运行仿真，软件将自动处理计算过程并在Web界面上展示结果。

1.2弹性力学仿真应用领域

弹性力学仿真在多个工程领域中发挥着关键作用，SimScale的弹性力学仿

真功能尤其适用于以下领域：

1.机械工程：设计和优化机械零件，预测在不同载荷下的性能。

2.航空航天：分析飞机和航天器结构的强度和稳定性。

3.汽车工业：评估车辆部件的耐久性和安全性。

4.土木工程：设计桥梁、建筑物和其他基础设施，确保其结构的可

靠性和安全性。

5.材料科学：研究材料的弹性行为，预测材料在不同条件下的性能。

通过SimScale的弹性力学仿真，工程师和设计师可以虚拟测试产品，减少

物理原型的需要，从而节省时间和成本，同时提高设计的准确性和可靠性。

请注意，虽然本教程没有提供具体的代码示例，但在SimScale中进行弹性

力学仿真通常涉及定义材料属性、载荷、边界条件以及选择合适的网格划分策

略。SimScale提供了用户友好的界面来完成这些步骤，而不需要编写代码。然

而，对于更高级的用户，SimScale也支持通过API进行自动化和脚本化操作，

这可能涉及使用Python或其他编程语言来控制仿真设置和数据处理。

2网格划分基础

2.1网格类型介绍

在弹性力学仿真软件SimScale中，网格划分是模拟准备阶段的关键步骤。

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网格类型的选择直接影响到仿真结果的准确性和计算效率。SimScale支持多种

网格类型，包括结构网格和非结构网格，每种类型又有其细分的种类。

2.1.1结构网格

结构网格，也称为规则网格，其特点是网格单元在空间上排列有序，形成

规则的结构。在SimScale中，结构网格通常用于形状规则的几何体，如长方体、

圆柱体等。结构网格的单元可以是四面体、六面体、四边形或八面体，具体取

决于几何体的维度。

2.1.1.1示例：六面体网格

假设我们有一个长方体几何体，尺寸为10x10x10单位长度。在SimScale中，

我们可以选择六面体网格进行划分，通过设置网格尺寸和网格层，确保网格的

密度和质量。

2.1.2非结构网格

非结构网格，其特点是网格单元在空间中随机分布，没有固定的排列规则。

这种网格类型适用于复杂几何体，如不规则形状或具有复杂内部结构的物体。

在SimScale中，非结构网格可以是四面体网格或非结构化六面体网格。

2.1.2.1示例：四面体网格

对于一个复杂的几何体，如一个具有多个内部腔室的零件，我们可能选择

四面体网格。四面体网格能够更好地适应复杂的几何形状，但可能在计算效率

上不如结构网格。

2.2网格质量评估标准

网格质量对于仿真结果的准确性至关重要。SimScale提供了多种网格质量

评估标准，帮助用户确保网格的适用性和准确性。

2.2.1网格单元形状

网格单元的形状应该尽可能接近理想形状。例如，对于四面体网格，单元

应该接近等边四面体；对于六面体网格，单元应该接近立方体。单元形状的偏

差会影响计算的准确性。

2.2.2网格单元大小

网格单元的大小应该根据几何体的特征尺寸和所需的精度来调整。在

SimScale中，用户可以通过设置局部细化或全局细化来控制网格单元的大小。

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2.2.3网格单元扭曲

网格单元的扭曲程度应该最小化。扭曲的单元会导致计算不稳定，甚至可

能导致仿真失败。SimScale的网格生成算法会尽量减少单元的扭曲。

2.2.4网格单元正交性