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能否使用三维单元模拟细长梁(一维几何)或钣金件(二维几何),或使用二维单元模拟大型铸造件?
同一分析对象可使用一维、二维或三维单元来模拟。关注的重点是网格模型的单元和节点数量、分析结果的精度以及分析使用的时间。
例如,考察一个尺寸为 250 x 20 x 5 mm 的悬臂梁在 35 N 力作用下的应力和变形问题:
如何确定单元尺寸
1)类似问题的分析经验:分析结果与试验结果有良好的一致性。
2)分析类型:线性静态分析可快速计算含有大量节点和单元的模型,而碰撞、非线性、流体或动力学分析则需要耗费大量的时间,因此对后一类分析,需要注意控制节点和单元的数量。
3) 硬件配置:求解可以调用的硬件资源与显卡性能,有经验的 CAE 工程师可在给定的硬件资源下算出合理的节点和单元数量。
假设你是一个新成立的 CAE 部门的其中一员(没有明确的指导规范可用,并且部门中没有经验丰富的工程师):第一次分析时,使用默认的单元尺寸并根据本书讨论的经验法则划分网格,求解模型,观察高应力区域;
然后使用较小的单元尺寸重新划分高应力区域并再次求解,比较前后两次分析结果的异同。继续这一过程,直到获得收敛的结果(前后两次分析获得的应变能/最大应力差异小于 5%~10%)。
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