ABAQUS CAE将建模流程划分为几个功能模块,不同模块含有同类型功能命令,这次我们来说说Mesh模块的十个小技巧。
启动方法:菜单栏Mesh->Element Type…命令,或工具箱按钮;
ABAQUS提供丰富的网格类型供用户选择,而要成为一个合格的仿真分析师,就需要善于将研究的问题简化成仿真模型,选择合适的单元类型是基本功之一,关于单元选择的话题可以看下这篇技文:《ABAQUS单元选型规则》。
启动方法:菜单栏Seed->Edge…命令,或工具箱按钮;
网格数量增加会导致计算量增加,所以模型在分网时,会尽量采用过渡网格划分方法来减少网格量,而实现这一功能则是在模型的几何边上布种,目前支持:None均匀、Single单向加密、Bouble双向加密三种分布方式;并可以根据自己需要定义加密的方向。
定义了种子分布,但程序大多数情况不会按照给定的种子位置来划分网格。因为默认情况下,程序会根据网格划分控制(见3)对种子分布进行自动化调整。
布种界面下的Constraints子页面由于极少用到,所以很容易被忽视,其中有三个选项,分布指出了种子是否按照人工指定的位置来,一些特殊情况下需要约束节点位置,可以选择第三项。
启动方法:菜单栏Mesh->Control…命令,或工具箱按钮;
ABAQUS支持的单元形状是有限的,目前仅支持以下形态:
另外划分方法分为四类,不同区域定义不同网格划分方法,将呈现为不同颜色,橙色表示不能采用指定类型单元进行网格划分:
1)Free自由网格划分(粉);
2)Structured结构体网格划分(绿);
3)Sweep扫略网格划分(黄);
4)Bottom-up由底部到顶部的映射划分(浅褐)。
其中前三类都是经常会用到,这里要注意他们支持的不同Algorithm算法的差异,具体差异不说了,大家可以自行尝试(动手就会有收获)
ABAQUS最后提交的INP是没有模型的几何信息,只有节点坐标和单元面,而我们定义边界条件时,通常选择的几何面进行约束或加载,程序会自动提取依附于几何面的网格节点或单元面信息,这种现象就称为网格几何关联。
但有时候,通过外部导入INP信息,模型不存在几何面信息,这时只能手选单元特征,这种网格称为孤立网格。
当我们需要对网格进行编辑(见7)时,需要将其变成孤立网格,通过菜单栏Mesh->Create Mesh Part…命令,可生产孤立网格部件。
启动方法:菜单栏Mesh->Verify…命令,或工具箱按钮;
除了常用于检查单元Error(紫色)、Warnings(黄色)外,还可以检查单元的形状和几何特征,比如是否存在短边、单元是否太过于扁平等。
着重介绍一个小技巧:Size Metrics页面下有Stable time increment less than的选项,通过这一功能,可以获得单元的最小增量时长(用于显式计算)的总体情况(最小值和平均值),为分析时间的选择和质量缩放控制的定义提供数据支撑。
启动方法:菜单栏Tools->Virtural Topology…命令,或工具箱按钮;
从外部导入一些复杂的结构,会存在一些小面或小特征,导致模型无论怎么刨切,均无法进行网格划分,这时我们就需要采用几何拓扑工具对模型进行修改。
ABAQUS的几何拓扑工具不算很强,但已经能满足大多数需求,包含五个命令:
合并面;
合并线;
忽略线;
自动拓扑工具;
恢复特征。
启动方法:菜单栏Mesh-> Edit…命令,或工具箱按钮;
对于一些复杂的模型,网格划分完成以后,会出现一些质量很差的单元,影响计算精度,因此可以采用网格编辑工具,对网格进行修改。
首先需要将网格变成孤立网格(见4),启动Edit Mesh工具包,其中包含了:节点、单元、网格、重划分等系列操作。认识里面的英文单词,基本就可以了解其功能,而操作则按照提示信息栏中一步步进行即可,并没有太大难度。只是某些情况可能导致程序奔溃,因此在网格编辑前,需提前保存模型。
启动方法:菜单栏Tools-> Query…命令,或工具条按钮;
查询工具在不同的模块下的功能会有些差异,Mesh模块下主要增加了:自由边查询、未划分网格区域查询、未关联区域查询。
模型修补相关的功能是:Geometry diagnostics几何诊断工具,可快速查找到几何短边或小面,并建立Set集合以备使用,比如Part模块下的几何编辑技巧,可以修复边和面,配合一起使用是非常不错的。
启动方法:菜单栏Adaptivity-> Remeshing Rules…命令;
ABAQUS提供了网格重划分(Remesh)和自适应网格(ALE)技术,其中:
网格重划分技术是通过读取结果文件,重新优化网格,重新进行分析,其实是一种网格局部加密控制技术;
自适应网格技术则是在计算过程中,根据单元的几何形态,对网格进行实时节点位置调整,防止出现畸变单元,但单元的数量和单元之间的连接关系未发生改变,一般应用于大变形分析。
下面以二维过渡网格划分为例,录制小视频:《ABAQUS中使用二维刨分工具进行过渡网格划分》时长仅1分钟
该方法中的过渡图案可以多种多样,可以充分发挥你的想象。该方法可扩展到三维平板模型。