ABAQUS网格划分技巧与介绍

ABAQUS的网格划分方法是首先对几何模型布置种子来控制单元密度和位置，然后使用自动算法直接生成网格。下面就详细地介绍一下在ABAQUS中网格的划分方法。

01 网格种子

全局种子：设定整个部件或者实体上的单元尺寸。

边上的种子：设定边上的单元数目或者单元尺寸大小，在Constraints一栏中有三个选择：

◆ 边上的种子无约束：划分网格时，边上的节点数目可以超出或者少于种子的数目，无约束的种子用圆圈表示。

◆ 边上的种子受部分约束：划分网格时，边上的节点数目可以超出种子的数目，但不能少于种子的数目。受约束的种子用三角形表示。

◆ 边上的种子完全受约束：划分网格时，边上的节点位置与种子的位置严格吻合，受完全约束的种子用方形表示。

有时候我们需要对局部网格进行加密或者进行结构化网格划分时需要进行二合一或者三合一的操作时就要对边的种子进行控制。见图1和图2。

   图1
 

   图2
 

02 单元形状

网格控制选项中可以选择单元类型。

对于二维几何模型，可以选择以下的单元形状：

Quad：网格中完全使用四边形单元。

Quad-dominated：网格中主要使用四边形单元，但在过渡区域允许出现三角形单元。（选择此类型更容易实现从粗网格到细网格的过渡。）

Tri：网格中完全使用三角形网格单元。

对于三维几何模型，可以选择以下的单元形状：

Hex：网格中完全使用六面体单元。

Hex-dominated：网格中主要使用六面体单元，但在过渡区域允许出现楔形单元。

Tet：网格中完全使用四面体单元。

Wedge：网格中完全使用楔形单元。

03 网格划分技术

在网格控制选项中显示了三种网格划分技术：

Structured（结构化网格）：将一些标准的网格模式应用于一些形状简单的几何区域，结构化网格区域显示为绿色。

Sweep（扫掠网格）：对于二维几何模型，首先在边上生成网格，然后沿扫掠路径拉伸得到二维网格；对于三维几何模型，首先在面上生成网格，然后沿扫掠路径拉伸得到三维网格。扫掠网格区域为黄色。

Free(自由网格)：自由网格是最为灵活的网格划分技术，几乎可以用于任意的几何形状。自由网格划分区域为粉红色。(见图3)

如果某个区域显示为橙色，表明无法使用目前的网格划分技术，这时需要对模型进行切分或者使用其他的网格划分方法。

   图3
 

04 网格划分算法

在网格控制选项中提供了两种算法：

Medial Axis(中性轴算法)：首先把要划分网格的区域分为一些简单的区域，然后使用结构化网格划分技术对这些区域进行网格划分。

Advancing Front算法：首先在边界上生成四边形网格，然后再向区域内部拓展。（见图4）

   图4
 

对比两种算法生成的网格发现：

Medial Axis算法更容易得到形状规则的网格，但网格与种子的位置吻合的较差。

Advancing Front算法得到的网格可以与种子的位置很好地吻合，而且更容易得到单元大小均匀的网格，但在较窄区域为了精确匹配每粒种子可能会使网格倾斜。

在实际应用中，具体使用哪种网格算法更好，需要根据具体情况而定。例如在ABAQUS显式分析中网格中的小单元会限制增量步长，这时使用Advancing Front算法可以得到大小更加均匀的网格。

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