01 网格误差(Mechanical)

专注于仿真分析和振动分析

00 导读

    本文通过一个小例子展示网格引起的计算误差。

01 研究背景

在有限元分析中，影响分析精度的因素主要有，材料参数，网格划分，接触关系，边界条件(含运动关系)。其中边界条件是最重要的因素，其次是材料参数，对于传统行业，材料参数一般认知准确，对一些特殊的行业，可能材料显得比较复杂，再其次是接触关系，最后才是网格划分。虽然在网格计算精度上，有很多观点，但归根结底，网格对精度的影响是较为次要的。

02 几何模型

   几何模型如下图所示。

03 材料模型

    使用线弹性材料模型，材料参数如下。

04 网格划分

    网格划分有几种类型，如下所示。

05 边界条件

    固定约束根部，头部施加三个力和一个转矩。如下图所示。

06 接触设置

    绑定接触设置有三种类型。第一种，采用共节点代替绑定接触；第二种，绑定接触，但是接触面目标面网格对应较好；第三种，绑定接触，接触面目标面网格对应不好。

07 结果总结

    变形和应力结果如下动画所示。

    1）在共节点中，金字塔单元对计算精度的影响较小。金字塔单元可以在分析中采用。

    2）接触对网格对应较好时(尤其是严格对应)，网格计算精度较高，但接触对很难保证网格对应较好。

    3）接触对网格对应不好时，网格计算精度较差，接触对网格大部分情况下对应不会好。

    4）对绑定接触，如果不存在网格划分困难的问题，共节点无疑是很好的选择，即使因此引入了一层金字塔单元，但对精度的影响是可以忽略的。

    5）对绑定接触，接触对网格对应是否良好非常影响接触对附近的计算精度，如果关注接触位置的应力水平，建议改善接触对的网格对应关系。

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