CAE仿真这个行业究竟有多大？

在我的工作中，与很多仿真工程师交谈，其中不乏大企业的资深仿真工程师，但我发现很多人对其用的单元类型并不熟悉，而有限元分析所用的单元类型很大的影响结果的准确性、可信度。今天以我自己常用的单元类型，以Abaqus的叫法为例，讲一讲他们他们中的实体单元，后续会讲一讲壳与梁。实体：C3D4：一阶四面体单元，没啥好说的，最简单，线性插值，一般情况下不咋准确，也不太建议用，精度比较差需要划分的比较细C3D8：一阶六面体单元，如果网格划分能划分出比较多的这些类型的单元，那么这个单元无疑是好的，精度足够，然而在有些场合下，会有些问题，诸如剪切自锁现象，与无法模拟完全不可压的材料（诸如橡胶）C3D8R：一阶六面体单元，但是区别是带了缩减积分，缩减积分可以有效的避免自锁现象，然而容易造成沙漏效应，需要沙漏控制，常用的为enhanced沙漏控制，大家可以自行查找其含义，我在后面也会对其详述C3D8I：一阶六面体单元，但是使用了非协调项，同样也可以有效的避免自锁现象，然而由于非协调单元，当单元质量很差的时候，扭曲度较高的时候，精度就会有相应的降低，后续我们可以在非协调单元的讲解中简述一下为什么会这样C3D10：二阶四面体单元，挺好用的，当你的结构比较复杂，全局划分四面体网格，且网格也比较难画六面体的时候，就用这个吧。但是也有例外，当有点对面接触存在的情况下，这种单元接触区域的精度也是不可以估计的，有一天算的挺准，可能完全是你运气好。C3D10M：二阶四面体单元，挺好用的，且使用修正的缩减积分，解决了2阶四面体与点对面接触共用的精度问题，大多数情况下挺好用。C3D20：二阶六面体单元，没啥说的挺精准，但计算量也会相对大一些，一般情况下我不会用，一阶加上一些修正我觉得就够了，且二阶单元总是会有点对面算法算接触不准确的问题。C3D20R：二阶六面体缩减积分，也很准确，且无剪切自锁现象，计算量还会更小一点，仍然是点对面接触的问题。C3D8H：hybrid插值，可以模拟完全不可压缩材料（如橡胶）C3D8IH：hybrid插值+非协调C3D8RH：hybrid插值+缩减积分C3D20RH：hybrid插值+缩减积分+二阶六面体这里注意，没有C3D20I，或者C3D20IH，因为2阶单元不需要非协调插值避免剪切自锁；另外注意非协调和缩减积分也不会同时存在，所以不会存在诸如C3D8IR这样的，原因也是“不需要”，因为他俩其一就能解决剪切自锁问题。还有一点则是上述说的接触点对面的精度可能会有问题的单元，这个结论并不适用于面对面，各家对于面对面接触的算法都略有不同，但总的来说，面对面算法可以较好的解决高阶单元接触区域精度的问题。看到这朋友们可能就会问，那么棱柱单元与金字塔单元呢，这里我想说棱柱在转换区有时候我们避免不了，但是能不要有就不要有，而金字塔单元则是千万不要有。隐式分析尚且OK，对于显式分析简直就是噩梦。最后补充一下两张图，我很久之前在网上看到的，写的是合理的，大家细细品味实体有这么多说法，那壳就更有意思了，敬请期待。来源：大狗子说数值模拟