ANSYS Workbench 网格质量检查及网格优化

这是 ANSYS 工程实战 第 21 篇文章

问题描述：

网格质量检查主要有两个方面的作用：（1）提高仿真计算收敛；（2）提高仿真计算的准确性。尤其对于瞬态问题分析，对有限元模型进行网格质量检查及改进变得很重要。

1. 网格检查基本操作设置

所有体网格检查：完成有限元模型网格划分后，可以对网格进行质量检查，具体操作 Mesh - Statistics - Mesh Metric - Element Quality，如图 1。默认是None，不做网格检查。常用的质量检查包括：Element Quality 和 Aspect ratio 。

图 1 网格质量检查

Element Quality 中主要关注 Min , Max 和 Average ，单元质量数值越大越好，平均质量一般不能低于 0.7。可以通过图 2 中的柱状图及数据看到单元质量问题网格数和网格质量。

图 2 单元质量检查柱状图

点击质量差的单元质量柱，如图 3，会显示对应较差的模型，在后期对单元质量进行提升时，主要对相应的模型进行网格改进即可。要显示所有体网格，电极柱状图空白处。

图 3 质量差单元对应体显示

Aspect ratio 中主要关注 Min , Max 和 Average ，Aspect ratio 值越接近1越好。

单个体的网格质量：我们对所有体划分完网格后，并完成 Mesh Metric 的设置后，选择单个体后，按照 Detail-stastics-Mesh Metric 就可以显示单个体的 Element Quality 和 Aspect ratio，如图 4。

通过剖切模型进行六面体划分，或适当改变单个体的网格大小，提高单个体网格质量。回看 ansysworkbench 六面体网格划分有详细的网格切割步骤。

图 4 单个体网格质量检查

图 5 显示选中体的 Element Quality 最小值为 0.18，小于 0.7，在进行瞬态动力学计算时，如果出现计算不收敛，可以对该体进行网格质量检查，重新改进网格质量，帮助计算收敛。

瞬态接触材料非线性收敛问题 - 螺旋线挤压变形分析中，就进行了网格改进，子步变化，增加内存的交替改进完成了瞬态计算的收敛。

图 5 选中体单元质量情况

对体进行模型切割，并进行网格划分，图 6 显示模型切割后情况。图中隐藏了部分体。

图 6 切割后体网格质量

特别说明：

文章介绍了网格检查的基本步骤和设置，对网格进行质量检查并进行改进，在一定程度上可以帮助计算收敛，如果改进多次仍达不到收敛的目的，就需要考虑影响收敛的其他因素。