00 背景
在通用结构分析中,三维实体单元主要有二阶六面体,一阶六面体,二阶四面体,一阶四面体等。
本文的讨论仅限于通用结构,不涉及结构显式动力学。
01 导读
本文通过一个小例子,分别使用二阶六面体,一阶六面体,二阶四面体,一阶四面体单元进行结构静力学分析和模态分析。
本案例说明:一阶四面体单元从分析精度和求解效率上综合来看,是应该被弃用的单元。
02 几何模型
几何模型如下图所示。简单悬臂梁。
03 材料模型
本文使用到的材料参数如下。
线弹性。
04 边界条件
约束悬臂梁左侧,右侧施加作用力。
05 静力学分析
二阶六面体,网格尺寸100mm。
二阶六面体,网格尺寸300mm。
二阶六面体,网格尺寸500mm。
一阶六面体,网格尺寸100mm。
一阶六面体,网格尺寸300mm。
一阶六面体,网格尺寸500mm。
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二阶四面体,网格尺寸100mm。
二阶四面体,网格尺寸300mm。
二阶四面体,网格尺寸500mm。
一阶四面体,网格尺寸100mm。
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一阶四面体,网格尺寸300mm。
一阶四面体,网格尺寸500mm。
结果汇总。
细看上表可得:
1)总体来说,不论哪种单元类型,网格越细,分析精度越高。
2)一阶四面体节点为16624的求解规模远高于二阶四面体节点1417,但分析精度却低于。
06 模态分析
模态分析结果如下。
二阶六面体,网格尺寸100mm | |
二阶四面体,网格尺寸500mm | |
一阶四面体,网格尺寸100mm |
结果汇总。
细看上表可得:
1)一阶四面体节点为16624的求解规模远高于二阶四面体节点1417,但分析精度却低于。
07 总结
一阶四面体单元从分析精度和求解效率上综合来看,是应该被弃用的单元。