眾所周知，結(jié)構(gòu)仿真按照流程可以分為前處理、求解以及后處理，工程師的工作量主要體現(xiàn)在前處理階段，前處理可能占據(jù)了整個仿真流程的50-60%的工作量。常規(guī)的規(guī)整的幾何模型，我們還是比較容易劃分網(wǎng)格的，而在實際項目中，可是面對復(fù)雜的網(wǎng)格劃分的時候可能會顯得特別困難。
眾所周知，結(jié)構(gòu)仿真按照流程可以分為前處理、求解以及后處理，工程師的工作量主要體現(xiàn)在前處理階段，前處理可能占據(jù)了整個仿真流程的50-60%的工作量。如圖1所示，前處理中包含了模型的簡化、分析類型的選擇、材料的選擇、接觸、約束以及載荷的設(shè)定和網(wǎng)格劃分等流程，本文我們主要關(guān)注Simulation的網(wǎng)格劃分功能以及網(wǎng)格控制。
圖1 結(jié)構(gòu)仿真的常見流程
常規(guī)的規(guī)整的幾何模型，我們還是比較容易劃分網(wǎng)格的，而在實際項目中，可能我們的模型是圖2、圖3的這種復(fù)雜的幾何，這種復(fù)雜的幾何不僅僅可能源自于SOLIDWORKS本身的設(shè)計圖檔，也有可能是別的三維軟件所導(dǎo)出的stp、x_t或者igs等形式的中間格式。可見圖2模型，整體尺寸較大，而局部的小尺寸幾何特征較多，圖3的模型，整體尺寸較大，局部小尺寸特征也較多，且碎面非常多，有不少工程師在面對諸如這種模型的時候，特別是在網(wǎng)格劃分的時候可能會顯得特別困難。
圖2 實際模型1 圖3 實際模型2
需要肯定的是，SOLIDWORKS Simulation是可以處理上述此類復(fù)雜模型的網(wǎng)格劃分的，在處理這種復(fù)雜的幾何的網(wǎng)格時，需要用戶比較熟悉SOLIDWORS Simulation的三種網(wǎng)格的生成機制，當(dāng)然由于SOLIDWORKS Simulation網(wǎng)格劃分都是基于幾何的，因此，幾何在劃分網(wǎng)格前也需要被修復(fù)，如破面、細小特征、自由面等，幾何修復(fù)不在本次討論范圍內(nèi)。
SOLDIWORKS Simulation網(wǎng)格劃分的功能與細節(jié)如圖4所示，接下來將要詳解下述網(wǎng)格相關(guān)的內(nèi)容。
圖4 網(wǎng)格劃分功能
一、? 網(wǎng)格密度
網(wǎng)格密度可以分為粗糙、默認(rèn)以及良好，隨著指針從粗糙到默認(rèn)到良好的拖拽，網(wǎng)格的密度會增加，網(wǎng)格尺寸會變小。該處的指針的拖拽，也會直接影響到下面“網(wǎng)格參數(shù)”中網(wǎng)格大小的量標(biāo)。
需要注意的是，該處的網(wǎng)格密度設(shè)定屬于全局網(wǎng)格范疇，影響到區(qū)域為參與仿真計算的所有區(qū)域。與此同時，不少用戶認(rèn)為當(dāng)指針拖拽至良好時，就可以實現(xiàn)最小的網(wǎng)格，這種觀點是不妥的，該處只能大體控制全局網(wǎng)格尺寸，實際上用戶是可以在下方的網(wǎng)格大小中，實現(xiàn)比良好更小的網(wǎng)格尺寸。如圖5、圖6、圖7、圖8所示。
圖5 默認(rèn)網(wǎng)格（5.7mm） 圖6 粗糙網(wǎng)格（11.4mm）
圖7 良好網(wǎng)格（2.8mm） 圖8自主控制網(wǎng)格（1mm）
二、? 網(wǎng)格參數(shù)-標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格
標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格法是為后續(xù)進行網(wǎng)格劃分的時候，使用Voronoi-Delaunay的網(wǎng)格化方案，所生成的單元網(wǎng)格大小一致性較高，其中包含了兩個控制參數(shù)：
1、 整體大小：設(shè)定全局的平均單元尺寸，這個可以由軟件根據(jù)幾何體的面積、長度等因素默認(rèn)生成，用戶可以進行自定義；
2、 公差：公差默認(rèn)為全局單元大小的5%執(zhí)行。由于幾何模型的尺寸不一定能整除整體大小尺寸，可能到最后會有一個尺寸非常小的網(wǎng)格生成，為了避免這種情況產(chǎn)生，所以使用公差來控制，將整體網(wǎng)格大小規(guī)范在單元整體大小和公差范圍內(nèi)波動，避免最終生成質(zhì)量太差的單元。
標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格生成的圖示如圖9所示
圖9標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格
三、? 網(wǎng)格參數(shù)-基于曲率的網(wǎng)格
基于曲率的網(wǎng)格劃分方法可以在高區(qū)率的區(qū)域自動生成更多的單元，通常情況下，用于曲率較多的地方，如圓角，孔位等較多的工件的網(wǎng)格劃分中。該方法包括了4個常見的參數(shù)：
1、 最大單元大小。最大單元大小為全局中的最大單元的尺寸；
2、 最小單元大小。最小單元大小為全局中的最小單元的尺寸；
3、 圓中最小單元數(shù)。指定圓中最少的單元數(shù)量，當(dāng)大尺寸條件下存在小孔，可能即使在最小的單元大小劃分下，圓孔的特征由于過小，依然可能存在問題，通過圓中最小單元數(shù)，強制孔的區(qū)域至少需要分布8個單元；
4、 單元大小增長比例。最小單元大小往最大單元大小生長過程中的每層單元的增長率，即其所指定的為高區(qū)率區(qū)域開始的全局單元是如何、多快地生長到最大單元大小的。當(dāng)然，如果幾何特征區(qū)域過小，也可能無法生長到最大單元大小。
基于曲率的網(wǎng)格生成的圖示如圖10所示
圖10 基于曲率的網(wǎng)格生成
四、? 網(wǎng)格參數(shù)-基于混合曲率的網(wǎng)格
激活基于混合曲率的網(wǎng)格?？蓪o法使用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格或基于曲率的網(wǎng)格進行網(wǎng)格化的模型使用基于混合曲率的網(wǎng)格。
基于混合曲率的網(wǎng)格在用于曲面和包絡(luò)體網(wǎng)格化的單一中央處理器單元 (CPU) 上運行，這可能會減慢網(wǎng)格化流程。
有時，基于混合曲率的網(wǎng)格可解決網(wǎng)格化失敗問題，生成實體網(wǎng)格，其具有比標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格或基于曲率的網(wǎng)格品質(zhì)更高的單元（高寬比例更低）。 基于混合曲率的網(wǎng)格器支持 h-自適應(yīng)和 p-自適應(yīng)方法。
基于混合曲率的網(wǎng)格與基于曲率的網(wǎng)格控制參數(shù)是一樣的，均為4個參數(shù)對網(wǎng)格進行控制。這里不在贅述，具體可參考上述的“網(wǎng)格參數(shù)-基于曲率的網(wǎng)格”。相較于基于曲率的網(wǎng)格方法不同的是，對于復(fù)雜的模型、碎面多的模型，使用基于混合曲率的網(wǎng)格會更容易生成質(zhì)量較好的單元，如圖11、圖12所示。
圖11 實際模型1的網(wǎng)格 圖12 實際模型2的網(wǎng)格
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