CAE前处理 | 薄壁+实体结构 (3)

引言：上一篇文章研究了不同“壳+实体组合建模”方式的优劣，但是不管哪一种难免会引入壳单元的误差以及不同维度单元在连接处的应力突变，因此本文以纯实体方式对该类问题进行探讨。

前文链接：

CAE前处理 | 薄壁+实体结构 (1)

CAE前处理 | 薄壁+实体结构 (2)

前文已经说到，使用全局网格去处理这类结构，由于薄壁的存在很难同时保证计算量和计算精度：

因此，对于纯实体建模也要使用分区治理的策略，也就是：在薄壁区域使用具有分层效果的实体单元，其它复杂结构区域使用四面体单元：

同时这样处理需要留意两点问题：①分层的方式相对来说更适合六面体 ②分层过薄可能会导致单元剪切自锁。

按照上面的说明，构造如下有限元模型：

我们提取下这种建模方式下的应力分布：

为了对比壳+实体和纯实体建模在过渡处的区别，这里放上前文比较推荐的rbe3连接方式结果：

可以看到，虽然实体过渡存在六面体→四面体的问题，但是相比于壳→实体的过渡结果仍然是较好的。

这几篇文章围绕着薄壁+实体结构的前处理方式进行了探讨，虽然还有很多问题没有深究，但是可以给出以下建议：

①对于厚度跨度很大的结构，直接一体划分网格很容易导致厚度较薄位置网格层数较少，如果这类部位占比很高，结构整体刚度会出现较大误差。

②我们经常会使用不同类型，尺寸以及形状的单元进行组合建模，根据文章结果，相同尺寸下，不同维度单元在连接处的误差＞不同形状单元在连接处的误差，所以在情况允许下优先使用同纬度单元，如果必须采用不同维度单元组合建模，不同维度单元过渡处一定要适当远离关键位置。

③对于不同维度单元过渡，单纯的依靠边的共节点，虽然有时候从全局来看并不会造成太大误差，但是局部仍然会由于自由度的不协调导致不真实的应力集中，当这些部位处于高应力区域时，会非常干扰后处理，所以这些时候推荐使用连接单元或者绑定接触的方式进行连接。