Autoform培訓教程：網格劃分第三篇 MESH概念

2016-11-15 by:CAE仿真在線來源:互聯網

本文主要講解autoform常見培訓內容:網格劃分概念

MESH分二種,工具體MESH和板料MESH。

為什么要對輸入IGS或其它格式的片體文件進行MESH,是有限元分析的需要,因為計算量的限制,只能用有限的單元(Element)對產品或工具進行離散化的接近。
先說工具(Tool)MESH.

1. 對于工具體圓角的MESH有一個要求,那就是比如一個90度的R角,我們要求至少有8個單元的MESH。如下圖,一個圓角有16個三角單元,符合要求。假如工具體MES達不到這一要求,則我們要縮小公差值。
對于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工具體MESH接近。

1. 對于有限元網格分析,總的目的就是在要求高精度求解的區域內(一般而言就是復雜型面區或圓角區),單元間應力的間斷量應該很小。在不重要的區域內(一般為型面平緩彼此接近區域)則允許有較大的應力間斷量。也就是說平坦區工具單元細化可以粗些,大曲率曲工具單元細化要求密些。總的來說工具體MESH應該比板料最終結果的MESH致密。工具體MESH有一個特點就是在一些棱線平緩的圓角處會有一些很狹長的三角單元,這是圓角處徑向曲率較大,但棱線方向曲率較平緩的結果。
2. 板料單元與工具體單元的相互適應也是影響分析結果的一個因素。如下圖,第一張圖為板料單元的應力分布,第二張圖為板料單元與工具體單元(紫色)重疊。對于板料單元來說,一個單元對應一個應力值,即對于我們來說要求的是同一時間內,一個板料單元要求與多個單元(單元越多,MESH模型越接近實際工具)進行接觸運算,越是大曲率區,與板料單元接觸的工具單元越多,才能得出較為準確的應力值,才能更精確的模以板料與真實工具的情況。

紫色為工具體單元。

對于工具體MESH我們要有這樣概念,即工具體的MESH越細,模型精度越高,得到結果越好,但是工具體單元與板料單元也需講究一個相互適應性,最小半徑決定了工具體單元的細分級別,在能達到細化目的前提下,沒必要太過分細化工具單元。
總的來說縮小此二參數,會提高模型表達精度,相應的會增加工具體單元數量,反應到計算上會增加軟件對于接觸單元的搜索計算量,但是計算量增加不大,并且對于要求有較好結果的產品,提高模型精度得到的好的分析效果,相對于計算量增加是合算的。對于要求FINE的模擬,我們可以采用弦公差0.05,單元最大邊長為30,并且更改MAX SLID ANGLE參數值,比如為3度來增加工具體MESH精度,以求得到更精細的模擬結果。
對于單元自動MESH,其實還有下列參數影響MESH結果,但是除了上面二個參數,其它參數需到AF配置文件Autoform.cgf里更改。建議一般不要改動。

上面那組默認設置其實說明了一件事,即工具體所有R角大于2。(AF不喜歡R角小于2,這會帶來板料厚向應力因素,膜單元對此無能為力,即使可以計算,也需要浪費更大的計算資源)

對上圖,我們做個說明,這是側圍的二個相鄰圓角,小圓角為R3,大圓角為R10。我們可以發現小圓角的MESH單元數是8個,剛好達到AF對圓角MESH單元數最低要求,而大圓角處的MESH單元數則是16個。對于R3處,16個單元更為理想,但明顯R10處更能輕易達到這個要求,造成這樣不均均MESH原因就在于弦偏差值的設定。對大圓角來說用8個單元去MESH接近話,明顯會超出弦偏差,但是對于小圓角R3來說,用8個單元去接近反而是能達到目前0.1的弦偏差要求了。所以對于R2以下圓角,AF建議我們將弦偏差值設為0.05,就是為增加此類圓角的單元數量。

板料MESH
板料MESH的控制頁在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量,會導致細化級別自動調整,若更改細化級別,則反過來初始單元尺寸及數量又會自動調整,三個參數是互相影響互相作用的,是以AF把初始單元尺寸,數量及細分級別設為自動。當然,若一定要求很高的板料細分,可以把最大細分級別手動設置,比如5或6(6級的細分級別是非常高了,比如側圍外板,AF給出的自動細分級別是6級),然后AF自動計算,通過調整初始單元尺寸及數量來適應。
對于板料細分及最大單元角,AF設了三種級別,分別如下: