CAE前处理技巧：薄壁与实体结构处理

导读

最近在对某包含大量一体焊件的结构进行分析时，发现按照常规方法处理后，结果的应力云图趋势不太合理，因此有必要针对这类结构的有限元模型搭建进行一个简单的总结。

01 问题描述
   

如图所示结构，右端面固定，左端面施加一集中力F，求结构在施力点处的位移值以及危险点处的应力值。

粗一看，这分析有啥好说的：直接①和②局部加密，其它部分“快乐网格”就解决了。但是将结构剖开，发现确实有些不一样：

典型特点是，该模型一部分属于薄壁结构，另一部分属于实体结构（壁厚0.6mm，跨度60mm），如果不加处理的一体划分很难同时保证两者的质量，不管怎样先用1mm尺寸看下效果：

好像有点粗了，不过不要紧，先提取一波结果：加载点位移值2.54mm，弯管部分应力值488MPa，圆角处应力值510MPa：

按照常规方式加密之后：

会发现，就算经过三轮加密，计算机已经快负担不起了，结果也很难在各方面达到预期。当然，大家可能会觉得奇怪，四面体数量已经到了五十万，怎么可能结果依旧不够完美？

这里需要说明下：结构特意构造的很特殊，首先薄壁，放大了实体单元的误差，其次较长，放大了低阶四面体的误差（这里不考虑高阶单元）。

【注意：大家可能注意到了随着网格加密结果应力趋势好像不太对，这里先不去深纠，明白问题并且以参考值为标准即可。】

不管怎样，问题到这里我们都得停下来思考下：对于这样一种薄壁+实体并且是结构中所关心的部位应该怎么去处理比较合适。

02 问题思考

首先，我们对该问题有了一个大致的了解：该模型一部分适合使用壳单元处理，另一部分适合使用实体单元处理，但是恰好两者通过某种方式连接在一起并且连接处的强度较为关注，很难“分而治之”。

然后，进行了不同密度下结果的对比，发现整体使用“快乐网格”处理时具有天然的劣势。

最后，根据问题特点选择合适的方案：

①两部分截开，一部分使用壳单元，另一部分使用实体单元，两者在断面通过某种方法连接起来：

但是这种方案的问题是：壳的引入带来的误差；壳与实体连接的部位容易发生应力跳跃。

②两部分截开，一部分实体使用分层控制，另一部分使用常规网格，两者通过共节点连接：

这种方案的问题在于：处理起来可能会相对麻烦；连接处由于单元形状和密度的转变可能依然应力存在跳跃。

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