自 50 年代后期以来，有限元法 (FEM) 已被用作解决工程问题的强大工具。当时的计算是手工进行的，该方法是基于力的，而不是我们今天使用的基于位移的方法。由于计算机工业的进步，已经开发出各种有限元商业软件。Ansys 可以被认为是全球使用最广泛的 FEM 软件之一，其产品范围广泛，例如：Fluent, Workbench等

Beginner Workbench 用户偶尔会面临选择正确的网格划分方法（四面体、六面体、扫略网格、多区域或笛卡尔）以获得良好网格质量的问题。然而，在解释这些方法代表什么之前，我们最好先从元素类型是什么意思开始？

元素类型

Ansys Classic (APDL) 的高级用户可能非常清楚，选择合适的单元类型对于有限元解决方案至关重要。过去，必须定义正确的单元类型，通常是二维单元，例如三角形或二次元。简而言之，选择正确的元素定义了您的 FE 模型属性，例如作为实体块、表现为承载梁或平面。

对不同的有限元问题使用特殊类型的单元的主要原因之一是缩短求解时间的优势。因为有时如果您有一个简单的载荷并且只想研究表面上的应力，您可能不需要使用非常详细的网格或单元类型。因此，最好尽可能地简化模型。我们不会深入探讨梁、板或实体元素的细节，但了解 Ansys Workbench 背景中究竟发生了什么总是好的。

在二维形式中，我们可以根据元素的形状将元素分为三角形和二次方。

二维元素形状

这些元素也可以根据它们拥有的节点数而变化，例如 TRI3：3 节点三角形，TRI6：6 节点三角形，QUAD4：4 节点二次或 QUAD8：8 节点二次。基本上，它们拥有的节点数量越多，您期望的应变表示的准确性就越高。

至于 3D 元素，从根本上说，它们是 2D 元素的 3D 版本，我们称它们为四面体和六面体。它们还可以根据节点数量、TET4、TET10、HEX8、HEX20 等而有所不同。

3D 元素形状

Workbench 中的网格方法

在 Workbench 软件中，您可以让软件根据您的边界条件自动决定使用哪种网格方法，或者您选择一些方法来构建您的网格结构。但是，我想强调一点，在用户界面中（如果您不使用 APDL 命令）软件不会让您选择特定的元素，SOLID186、SHELL 181 等。而是让您控制元素的形状使用 Tetrahedrons、Hex Dominant、Sweep、Multizone 和 Cartesian 的网格划分方法。

四面体

六角显性

扫掠网格

多区域

笛卡尔

四面体

在此方法中，三角形元素用于创建网格。有时可能会在您的网格几何体中看到棱柱形元素以及三角形元素。此方法适用于相对复杂的几何形状，例如凹槽、通道和带角度的拐角。四面体可以生成比具有等效网格大小的二次元更多的单元格。

球和带球孔的圆柱体的四面体网格

六角显性

六面体网格划分的目标是生成六面体元素在数量和体积上均占主导地位的网格。然而，这种方法依赖于三角形合并技术，该技术用于将初始网格的三角形重新组合成四边形。因此，使用此方法并不意味着您的所有元素都是六面体。您仍然肯定会在网格几何体中观察到许多三角形或棱柱形元素。

从任意四面体网格获得的混合网格。 六面体以紫色显示，棱柱体以深蓝色显示，金字塔以粉红色显示，四面体以浅蓝色显示。 (2)是(1) 的剖视图 。

扫掠网格

扫掠网格是指对体积的一个面进行网格化（可能使用高质量的四边形元素）然后“扫过”整个主体以创建体积网格的方法。物体必须具有拓扑恒定的横截面才能扫过。（一个圆形面沿圆柱体的轴线扫过一个圆柱体）

MultiZone多区域网格

当您对传统扫掠方法过于复杂的单个身体部位进行网格化时，可以使用多区域。MultiZone 网格方法将几何自动分解为映射（结构化/可扫描）区域和自由（非结构化）区域。它会在可能的情况下自动生成纯六面体网格，然后用非结构化网格填充更难捕获的区域。

笛卡尔

这种笛卡尔切割单元方法无需优化即可生成网格，从而消除了仿真管道中的重大瓶颈/

由于在边界处创建的切割单元可以任意小，因此它们对模拟的显式稳定时间步强加了严格的限制。挑战在于通过设计技术在不牺牲稳定性和保护性的情况下使用常规细胞时间步长进化切割细胞来克服这种“小细胞问题”。

免责声明：本文系网络转载或改编，未找到原创作者，版权归原作者所有。如涉及版权，请联系删