网格质量

当评判网格的稳定性时，请考虑以下特性：

• 元素顺序：Fusion 中提供了两种不同的元素顺序设置：
  • 线性：线性元素仅在角点处具有节点，并且它们具有直边。线性四面体单元具有四个三角形面、六条边和四个节点。
  • 抛物线：抛物线单元角节点和一个额外的节点每条边的中点处。抛物线四面体单元具有十个节点（四个角节点和六个中边节点）。
• 弯曲网格元素：此增强功能仅适用于抛物线元素。启用后，沿弯曲面放置的元素具有弯曲边。此功能可将中边节点放置在弯曲面的实际曲面上。换句话说，中间节点并非必须位于连接角节点的直线上。弯曲网格单元能够更准确地与弯曲的几何图元相一致，因此可提高仿真的准确性。
• 纵横比：有几种不同的方式来定义和计算单元的纵横比。最简单的方法是将最长边的长度除以最短边的长度。理想元素的纵横比为 1.0。纵横比超过 10 的元素在临界应力区域中应避免，并且还应限制为总体积的较小百分比。有时，特别是对于复杂的几何图元，纵横比超过 40 的情况并不罕见。只要这些质量较差的单元不位于临界应力区域中，则容许它们存在。

如果为具有相对较小特征的模型指定了较大的单元尺寸，则将沿这些小特征生成高纵横比单元。短边需要符合小特征，但是由于指定了单元尺寸，因此其他边很长。同样，具有较大表面网格大小的薄零件包含高纵横比实体单元。在这种情况下，可以从全局或局部减小单元尺寸以提高纵横比。

• 相邻网格大小比：用于测量局部区域内小单元与较大全局尺寸之间过渡比率的指标。大多数网格划分程序（包括 Fusion 中的程序）都在小单元和大单元之间自动执行逐渐过渡。
• 厚度方向的单元数：一般来说，承受弯拉（弯曲）应力的零件在零件的厚度方向上应该具有最少四个单元。此规则适用于线性单元。多个单元需要合理地表示厚度方向上不同的反向拉伸应力大小。当使用抛物线单元时，厚度方向上的两个单元可生成相似的结果（由于拐角顶点之间存在其他节点）。

对于薄零件，通常很难获得密度足以满足此指导原则的网格。可以使用局部网格优化仅减小临界区域中单元的尺寸。这样，您可以获得建议的单元数，而不会生成极大的总单元计数。

并非所有薄零件都需要在厚度方向上具有多个单元才能获得可接受的准确性。如果应力主要是拉伸或压缩膜应力（非弯曲应力），则厚度方向上有一个单元可能就足够了。考虑以下比较：

图 1：何时在零件的厚度方向上需要多个单元？

这两个零件均被固定在左端，并且施加了向下的力，从而发生弯曲。在角度的水平部分，即零件 (a)，在该零件的厚度方向上，拉伸应力反向作用。顶部表面处于拉伸状态，而底部表面处于压缩状态。对于此类情况，在厚度方向上至少需要四个线性单元或两个抛物线单元才足以捕获应力梯度。

在零件 (b) 中，方管的顶部和底部壁在厚度方向上的拉伸应力大小仅发生很小的变化。顶部壁处于拉伸状态，而底部壁处于压缩状态。对于沿两个侧壁的单元，当您从顶部移至底部时，应力将逐渐从拉伸变为压缩。对于此类情况，在厚度方向上有一个线性单元就足够了。厚度方向上的应力梯度最小，并且不存在应力反向。