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    CAE咨询 / Data Area

    12年的专业CAE咨询服务经验,超过1000个项目的丰富经验积累。

    • 随着计算机技术的快速发展和普及,有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域,成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法(CAE)。随着数值分析方法的逐步完善和计算机运算速度的飞速发展,整个计算系统用于求解运算的时间越来越少,而数据准备和运算结果的表现问题却日益突出。前处理作为建立有限元模型的一个重要环节,要求考虑的问题较多,需要的工作量较大,所划分的网格形式对计算精度和计算规模将产生直接影响。网格数量的多少将影响计算结果的精度和计算规模的大小。一般来讲,网格数量增加,计算精度会有所提高,但同时计算规模也会增加,所以在确定网格数量时应权衡两个因数综合考虑。
       

      有限元方法的基本思想是将结构离散化,用有限个容易分析的单元来表示复杂的对象,单元之间通过有限个节点相互连接,然后根据变形协调条件综合求解。因此有限元网格的划分一方面要考虑对各物体几何形状的准确描述,另一方面也要考虑变形梯度的准确描述。所以,模型简化的好坏直接关系到网格的密度布局以及网格的质量,需要前处理工程师丰富的经验以及好用的软件。多年积累的经验再加上智能化程度较高的软件能帮助前处理工程师快速、高效地得到高精度的网格模型。        

       

      由上可见,前处理工作成为CAE工作的重中之重。为建立正确、合理的有限元模型,需要把握好模型的简化、布局合理的网格密度以及确保网格的质量等。 

    •  有限元在线成立十几年来承接了汽车、航空航天、兵工等多个行业的项目积累了丰富的工程经验以及软件使用经验,拥有一批高素质的工程师。有限元在线的专业技术工程师可以为客户提供高质量的网格“设计”服务,可以熟练应用ANSA和其他常用的网格划分工具来进行网格生成,在确保网格质量的前提下,实现快速及时的网格划分,从而为您节省大量的时间和精力,使得您可以集中精力于实际工程问题的分析与求解。前处理方面,包括结构网格和流体网格,网格类型涵盖了壳网格、四面体网格、六面体网格以及多面体网格等。网格质量好、效率高。如典型的汽车白车身加闭合件网格虽然已经比较成熟,但同样的工作量别人7~8人做一个月,我们一般4~5人只需3周。

      结合软件特点我们还在不断进步。ansa作为业内一款比较有口碑的前后处理软件除了常规的应用,还支持用户高度的二次开发,更进一步提高工作效率,缩短工作时间。比如我们挖掘出的ansa的batch mesh应用。在某手机四面体网格模型划分上,客户经验较为丰富用其它软件需时1周,我们使用ansa的这项高度自动化功能加少许的手动调整只用时3天,效率提高将近50%。
      Ansa是一款通用的前后处理软件,优秀的几何处理核心除了完美支持NX(UG)、Pro/E、CATIA等软件的三维几何模型外还能帮助用户快速地修补几何和几何简化;输入输出方面,不但能无缝对接ABAQUS、ANSYS、Nastran等18种主流求解器,还可以实现不同的单元类型在不同求解器模块下的自动转换。正是有了这些强大的功能、便捷的应用,ansa依靠良好的口碑正受到越来越多用户的青睐。
      在进行数值模拟计算(包括FEA、CFD等)中,网格的质量对分析计算的结果有至关重要的影响。高质量的网格是高精度分析结果的保证,而质量不好或者差的网格,则可能会导致计算的无法完成或者得到无意义的结果。在一个完整的分析计算过程中,与网格设计与修改相关的前处理工作占到了CAE工程师工作量的70%-80%,CAE工程师往往要花费大量的时间来进行网格处理,真正用于分析计算的时间很少,所以主要的瓶颈在于如何快速准备好高质量的满足分析计算要求的网格。准备高质量的分析模型是一件很费时间和精力的事情,而且,要求完成该项工作的技术人员具有相当的技术经验和背景,才能完成高质量的网格。具体地说,就是要求前处理工程师能够根据CAE工程师提出的分析要求“设计”出能满足CAE工程师分析要求的合适的网格,然后提交给CAE工程师进行分析计算。之所以是网格“设计”而不是网格划分,说明了要设计出能够满足分析计算要求的高质量的网格,并不是一件容易的事情,要完成这项工作需要很多方面的知识和技术要求。
      针对一个具体的分析计算要求,要获得一个满足该分析技术的高质量的网格,一个承担该项目网格设计的前处理工程师需要从以下几个方面进行综合考虑:
      ►分析计算的目的(定性还是定量)
      ►分析计算的类型,如强度分析、刚度分析、耐久性分析、NVH分析、碰撞分析、CFD分析、 热流分析、动力学响应分析等(分析类型对网格的质量和形状有不同的要求)
      ►分析计算的时间要求(要求时间的紧迫与否也决定了采用何种网格形式)
      ►分析计算所采用的求解器(不同的求解器对不同的分析问题有特定的网格形式和要求)
      ►尽可能采用最好的单元类型(所应用的求解器可以采用的单元类型,也会决定网格的质量与形状要求)
      ►尽可能采用最好的网格类型(最好的网格类型意味着对于面,尽可能采用四边形网格;对于体,尽可能采用六面体单元)
      由此可见,满足计算分析要求的高质量的网格是由前处理工程师精心“设计”出来的,而不是随随便便“划分”出来的。
      1. 复杂结构的中面网格,主要针对薄壁件
      尤其是汽车,航天航空,电子这个行业里大量存在,像手机、汽车上的仪表板、汽车的车身,这样的结构件单元很薄,很难用实体单元来描述。用壳单元描述更合适一些。用壳单元描述,就首先要得到这个结构的几何中面。一般来说像塑料件、薄壁件有一个共同的特点就是结构比较复杂,有很多的筋、圆孔等等。难度在于如何得到这个复杂结构的中面网格,几何上有圆角、加强筋、圆孔等等,抽完中面之后,怎样把它们连接起来;得到几何之后如何保证高质量的面网格。
        
      2. 复杂结构的六面体
      像结构体,譬如发动机的缸盖、活塞、缸体、曲轴、转向节、变速箱的壳体,这样的结构最好的形式是用六面体,因为六面体精度比较高。六面体的生成完全依靠人工来完成,这就需要非常专业的工程师才能完成。
        
      3. 比较复杂的网格,就是流体网格CFD网格
      流体网格几何的外表面是封闭的,对于一个结构来说,比如整车,导弹的外流场,飞机等的外流场,有大量的曲面间隙需要去缝合修补,要生成面网格,还要考虑附面层,流体网格的特点是几何清理极其复杂,工作量特别大,对附面层的质量要求非常苛刻。根据你选择的不同的流体方程,附面层网格的质量有不同的要求。
       

       

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