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专家专栏

【专栏】网格畸变严重,计算不收敛怎么办?

发布时间:2022/02/28

焊接工艺仿真过程中,计算收敛是我们获取仿真结果的必要条件,一般而言计算无法完成分为两大部分:

 

1、焊接工艺仿真前处理设置存在错误;

2、焊接工艺仿真计算过程中网格畸变而无法收敛导致计算停止。

 

本篇文章针对网格畸变进行相关讨论,网格畸变的原因很多,下面通过一个简单算例说明一下生死单元中初始应变功能的应用对网格质量的影响。

 

一、算例介绍

 

以简单悬臂梁施加均布载荷的实例来分析说明生死单元—初始应变的实现过程。工件如下所示:

 

网格采用六面体单元,悬臂梁一端全约束(黄色区域,限制X、Y、Z三个方向上的位移),另一端生死单元作用区域(红色部分),中间区域施加均布荷载(箭头部分)使得该部位单元产生变形。

 

二、初始应变功能介绍

以ABAQUS为例,介绍生死单元在不同场景中的应用如下:

 

1、Model change(生死单元)

生死单元技术在ABAQUS中被称为Model change,通过杀死或者激活相应区域的单元来模拟不同工的先后顺序,如下图所示,添加‘重新激活带应变的单元’功能,勾选下方‘重新激活带应变的单元’按钮即可。

 

2、对比分析

焊接仿真过程中涉及焊缝的添加以及不同部位的装配焊接,通过初始应变功能的开启与否,对比两种情况下网格的畸变程度来说明该项功能在生死单元运用中发挥的作用。

 

三、仿真变形结果

 

1、未开启初始应变功能

生死单元作用的区域随计算的进行保持原有的位置不变,两部分连接区域单元呈现严重的畸变,在仿真模拟中极有可能造成结果的不收敛。

 

2、开启初始应变功能

生死单元作用的区域随在计算的进行中跟随未作用区域的移动而移动,该区域单元仍保持较高的质量,保证了计算的进行与收敛。

 

两种应用场景变形云图如下:

两张云图对比可以发现,开启初始应变功能之后,生死单元作用区域会带有其他部位影响而产生的初始应变(云图蓝色表示变形为0)。

 

网格畸变产生的原因错综复杂,后面的文章我们将持续进行更新讨论。

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