网格划分的问答集锦

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网格划分就是把模型分成很多小的单元，作为有限元分析前处理的重中之重，网格划分与计算目标的匹配程度、网格的质量好坏，决定了后期有限元计算的质量。

1、有限元分析为什么要进行网格划分？

是为了使模型变成有限元，划分网格之后，单元节点的位移增量是有限元迭代过程中的基本未知量。

有限元网格划分是进行有限元数值模拟分析至关重要的一步，它直接影响着后续数值计算分析结果的精确性。网格划分涉及单元的形状及其拓扑类型、单元类型、网格生成器的选择、网格的密度、单元的编号以及几何体素。从几何表达上讲，梁和杆是相同的；从物理和数值求解上讲则是有区别的。同理，平面应力和平面应变情况设计的单元求解方程也不相同。在有限元数值求解中，单元的等效节点力、刚度矩阵、质量矩阵等，均用数值积分生成；连续体单元以及壳、板、梁单元的面内均采用高斯 (Gauss) 积分；而壳、板、梁单元的厚度方向采用辛普生 (Simpson) 积分。辛普生积分点的间隔是一定的，沿厚度分成奇数积分点。由于不同单元的刚度矩阵不同，采用数值积分的求解方式不同，因此实际应用中，一定要采用合理的单元来模拟求解。

2、有限元分析时划分网格的标准是什么？

有限元分析时划分网格的标准是单元属性（包括实常数）、几何模型的定义网格属性。

定义网格的属性主要是定义单元的形状、大小。单元大小基本上在线段上定义，可以用线段数目或长度大小来划分，可以在线段建立后立刻声明，或整个实体模型完成后逐一声明。采用Bottom-Up方式建立模型时，采用线段建立后立刻声明比较方便且不易出错。例如声明线段数目和大小后，复制对象时其属性将会一起复制，完成上述操作后便可进行网格化命令。

网格化过程也可以逐步进行，即实体模型对象完成到某个阶段就进行网格话，如所得结果满意，则继续建立其他对象并网格化。

网格的划分可以分为自由网格 (free meshing)、映射网格 (mapped meshing) 和扫略网格 (sweep meshing) 等。

3、ansys中网格的面划分和体划分具体有什么区别？

面是二维的，体是三维的。面划分网格是把面分成小块，分成的小块也是面，一般是三边形或者四边形。体划分网格就是把体分成小体，分成的小块也都是体，一般为四面体或者六面体。面网格是四边形，扫略过的体网格对应的就是六面体。面网格是三边形，对应的体网格就是四面体。本身这两个就是两个概念，不过规则体划分之前可以先进行面网格划分，然后扫略过去就行了。具体的，还得具体问题具体分析。

4、有限元划分网格最好的软件是什么？

• 流体分析建议网格划分使用ICEM CFD，画出的网格质量高，能够很好满足workbench中Fluent流体分析的要求，但是比较难；
  
  
  
• 汽车行业多用HyperMesh划分网格，进行结构、应力、应变分析，有较大的应用范围；
  
  
• 一般的结构分析建议使用Gambit进行网格划分。
  
  

总结：有限元网格划分，前处理要根据模型分析要求选择合适的划分网格的软件，网格也并不是划的越密越好，满足分析要求即可。过于密集就会使得计算时间过长，过于稀疏无法满足分析要求。

5、有限元分析中为什么网格划分越细结构的刚度越小？

有时候“网格越粗，结构刚度越大”是因为网格闭锁 (Mesh Locking)。

低阶单元存在闭锁问题，例如用三节点单元描述一个不可压缩材料，或有一定剪胀、剪缩性质的材料，下图（右）将区域划分为两个三节点网格。由于材料性质的约束，每个网格节点的位移只能沿左图虚线所示的那样。两个单元拼起来，这个区域在A点无论怎么加载都不会有变形。这个体系刚度很大。

如果存在网格闭锁，那么划分更多单元会减轻网格闭锁的影响（但不能完全避免）。所以网格闭锁有时会导致“网格越粗，结构刚度越大”。除此之外，影响因素还挺多的，并不一定总是“网格划分越细结构的刚度越小”。

6、声学网格、结构网格、场点网格有什么区别？

• 简单的说，声学网格是用来做声学计算的，一般是将声音传播媒介（空气，水等）进行网格划分形成的体网格；
  
  
• 结构网格是用来做结构计算的，将结构进行网格划分，有壳网格和体网格两种；
  
  
• 场点网格就是在声场中找出几个点来看响应结果的点。
  
  
  

来源：正脉科工 CAE微信公众号（ID：caejslm），部分来源于知乎。