Abaqus CAE 中的 3D 网格划分的 4 种主要方法和注意事项

网格划分是有限元分析（FEA）的基本组成部分

网格划分是有限元分析（FEA）的基本组成部分，其中大型复杂几何形状被离散为一组简单的相互连接的元素。简单来说，网络划分是将复杂的形状通过有限元素划分成较小、更简单的形状。由于网格大小、元素类型和元素质量直接影响FEA模拟的准确性和可靠性，因此了解如何生成适当的网格就显得至关重要。这篇文章中，硕迪科技带您探讨Abaqus CAE中可用的几种三维网格划分方法。

Abaqus CAE中的网格模块

Abaqus CAE中的网格模块包含了生成三维网格所需的工具，在该模块中，值得注意的是根据所选的网格算法，几何形状将按颜色编码，用于表示给定零件的网格化情况。如下所示，橙色表面表示该零件无法自动进行网格划分；通常可以通过清理几何形状、对表面进行划分或更改所需元素的类型来解决这个问题。

Abaqus CAE 中存在的其他基于网格的表面颜色有粉色（自由网格）、绿色（结构化网格）、黄色（扫描网格）和棕褐色（自下而上的网格），这些颜色将在下面详细讨论部分。

1. 自由网格（非结构化）
   
   
   

自由网格算法（由粉红色表面颜色表示）可能是 Abaqus CAE 中最通用的网格。该方法使用非结构化方法用元素填充固体空隙，并且不要求它们的尺寸规则或均匀。这种网格划分方法有时是唯一的选择，特别是对于具有高度复杂形状的几何形状。下面显示了四面体自由网格的示例（注意整个横截面的网格不一致）。

2.扫描网格

扫描网格算法可以通过黄色表面颜色进行识别，并为建模拉伸或旋转零件提供了一种便捷的方法。这种方法提供了比自由网格更一致的网格，因为它本质上是沿着 3D 空间中的路径投影 2D 网格；这会在整个零件上形成均匀分布的分层网格。下面显示了六面体扫描网格的示例（注意整个横截面的一致的分层网格）。

3.结构化网格

通常提供最高质量网格的网格划分技术是结构化网格算法。此方法由绿色表面表示，只能用于可以使用一致大小和形状的元素进行网格划分的组件。这种方法仅在几何体被划分为“规则”形状（长方体、圆柱体等）时才可用，使用此算法的最大优点是结构化网格划分可以生成一致的高质量网格。然而，由于结构化网格划分要求元素以规则图案排列，因此此选项通常仅在将复杂几何表面手动划分为规则形状（矩形、圆形等）时可用。

4.自下而上的网格

除了前面讨论的自动网格划分技术之外，Abaqus CAE 还提供手动网格划分选项，使用户能够更好地控制网格质量。该算法称为自下而上的网格划分，可以通过棕褐色表面颜色进行识别，并提供了生成六面体网格的可靠方法。由于这种增量网格划分样式使用与几何体没有内在联系的元素，因此在建模复杂几何体时，这种方法比自动网格划分算法提供了更多的多功能性。

前面我们已经回顾了Abaqus CAE中生成三维网格的各种方法，接下来将继续讨论下网络划分的其他方面：

· 元素类型

为给定的模拟选择适当的元素类型对于获得准确的结果至关重要。例如，在弯曲过程中使用全积分六面体元素会导致剪切锁定（这会使模型人为地变得更加坚硬）；同样，在压缩过程中使用不兼容模式元素通常会导致收敛困难。

· 元素尺寸

在进行网格划分时，确保使用适当的元素大小非常重要。在高梯度区域审查应力结果时是尤为重要，因为大元素通常会低估应力（因为局部力被分布在较大的区域上）。可以进行网格敏感性研究，以确定特定分析是否适合某个网格。

· 网格质量

为了获得有效的 FEA 结果，需要使用高质量的网格。通常，高质量网格将使用形状良好、连接良好且尺寸均匀的元素。可以使用 Abaqus CAE 中的单元质量检查来评估网格的质量。

最后的思考：

网格划分是有限元分析过程中最关键的步骤之一。低质量的网格将严重影响结果的准确性和可靠性，当您在下一次进行有限元模拟时，请务必使用适当的网格划分技术，并遵循上述最佳方法。

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