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Simulation常用收斂小技巧(網格篇) 網格控制在CAE分析重占有舉足輕重的地位，不論是最基礎的靜態分析，或是至運算較為復雜的非線性分析，網格控制是否合理絕對與項目的收斂程度息息相關的。 首先當我們在產生網格時，會先看到(圖1)的控制bar，這控制bar是我們調整網格的方式之一，是以較直觀的方式來控制網格，將網格以粗細之分，告知使用者當托bar越靠近粗的位置，網格越粗糙，靠近細的時候，網格越精細，重設的功能則是讓Simulation自行為用戶判定該模型最適當的大小。這項功能一般使用在模型較為簡易，無太多幾何特征需要做網格控制時所使用。
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(圖2) 關于標準網格與基于曲率網格，基于曲率網格會針對圓角或是細碎面特征加以細化，因此當遇到模型有許多細碎特稱時，很容易造成網格數量的暴增(圖3)，而這種情形并不是我們所樂見的。由圖中可以發現利用標準網格與基于曲率網格明顯的差異，于模型中間圓孔處邊緣的導圓角，基于曲率網格會加以細化，以至于總元素與總節點超過標準網格的2倍。 (圖3) 因此對于標準網格與基于曲率網格的使用時機選擇，當分析的模型較為簡單，或是可以使用2D簡化的方式模擬時，可考慮使用基于曲率網格，節省時間又能達到一定的準確度。而對于一般組合件模型，則考慮使用標準網格去做控制，避免不必要的網格數過多，造成長時間的運算及出錯率。 不論標準網格或是基于曲率網格，都可以使用參數的方式去做控制，通常我們會利用Simulation判定的網格尺寸上下調整至整數，再配合公差的來執行網格的切劃。而調整的尺寸多少才達到精度的標準呢？一般而言，我們會觀注于應力或是變形量較大的位置，至少要有3層以上的網格，以(圖4)來說明，假設該模型的周邊是我們所關注的，那么B模型有3層以上的網格，此精度對于分析來說是足夠的。 (圖4) 一般公差的范圍在網格大小的1/100至1/20，這邊的公差是指網格與網格之間在產生過程中的公差精度，而預設的公差為1/20，所以當我們第一次產生網格時如果無法順利生成，可以微調公差，將公差值調小，對于模型產生網格是非常有幫助的。 自動轉變只能夠使用于標準網格。當核取時，程序會將網格控制自動套用到小特征、鉆孔、圓角及其他的模型細部，與基于曲率網格的功能雷同，差別在于自動轉變只針對細部模型的部分，而基于曲率算法是對于高曲率區域產生更多的元素。在網格化許多較小特征及細部的大型模型時，建議清除自動轉變以免產生大量的元素。部分細小特征是分析過程關注的地方，可以再配合手動網格控制方法，針對應力集中處的網格再進行細微化即可。(圖5)為沒有核選自動轉變與核選的差異，。 (圖5) 最后我想跟你分享的是進階選項(圖6)里的功能設定，白話點的方式來說，Jacobian點作用在于檢查，粗略質量網格作用在于測試，為實體自動嘗試是針對懶人設計幫助你有效率的產生網格。 Jacobian點檢查一般僅供高質量網格使用。 設定積分點數，用來檢查四面體元素的扭曲程度。 您可將 Jacobian check 基于 4、16、29 Gaussian 點或在節點。不過通常只有在非線性分析時，我們會嚴謹些提高Jacobian點至16以上，并做網格質量上的檢查。Jacobian值越接近1越好，其值不能趨近于0或負值，否則將導致嚴重的局部網格失敗。 (圖6) (圖7)分別為12mm、7mm、1mm取樣出來的網格Jacobian測試，會發現網格尺寸越小，Jacobian值越接近1，網格尺寸到1mm的時候雖然Jacobian值為1.05，但是模型總元素以達到186萬左右，此時從運算時間與精度取一平衡點，我們可以選擇網格7mm的尺寸大小即可。 (圖7) 經由表格的方式(圖8)(圖9)做交叉比對，由于網格尺寸在4mm時，元素開始暴增，尺寸11mm Jacobian值偏高，因此很容易觀察出較適合該模型網格的尺寸在5mm-10mm之間。 (圖8) (圖9) 粗略質量網格則是一般我們所提到的一階元素，此元素為4個節點的4面體元素，通常在仿真落下測試時，為了加速程序的運算，先得到趨勢結果，會勾選粗略質量網格來進行運算。 為實體自動嘗試(圖10)的功能中，當你網格一直失敗，但突然需要離開計算機前面時，可以輸入我們要嘗試重新網格的次數，讓Simulation幫您去做測試，程序會自動重新網格化模型。整體元素大小及每次嘗試公差縮減的比例是 0.8。不過前提必須一定要是標準網格，當然這個比例0.8也可以于Simulation選項中網格的默認值去做調整。 (圖10) 2 \7 T" `1 l2 c$ i- J2 e6 n4 ]
看完了這篇Simulation收斂小技巧(網格篇)，相信你對網格的認識又更進了一步，也祝各位往后在Simulation使用上能更加順利上手。 & h- v" S" N) X; K
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發表于 2018-2-28 09:10:54
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