【问题概述】
板单元网格尺寸影响
【解决方法】
当我们建立一个板单元有限元模型,分别采用不同的网格尺寸,可以发现,当采用较细的网格时候,板应力增大,但模型无法收敛。那么对于这种板单元有限元模型,该采用何种网格尺寸进行计算呢?
下面这两个模型的几何,荷载等都是一致,左侧模型采用较大网格尺寸,而右侧模型采用较小网格尺寸。计算后,其Global Moment结果如下:
为解决这一问题,那么我们就需要知道,网格尺寸大小对于有限元模型的影响。由有限元分析结果可知,虽然较小的网格尺寸可以提高结果的精度,但同时也有一些其他因素值得注意。用户需要检查有限元模型中的应力集中情况,并设法解决这些问题。例如,应力集中可能发生在模型某些位置的集中力下,也可能发生在支撑点或凹角处。如果在这种情况下继续减小板的尺寸,应力只会越来越大,有限元求解永远不会收敛。如果出现这种情况,可以尝试通过一些措施来解决这些问题,比如用分布在某个区域上的压力荷载代替集中荷载,或者在支撑点周围定义一些虚拟刚性构件,以分散应力或在尖角处添加圆角等。
总的来说,在应力变化较大的区域,建议使用更细的网格。一般来说,单元的纵横比最好小于4:1(理想情况下为1:1)。另一个指导因素是解决时间。虽然更细的网格提供了更高的精度,但它也增加了问题的规模,并且对计算工作量的要求更高,这反过来又会降低分析的速度。所以我们必须在两者之间取得平衡。