LS-DYNA? Meshfree Interactive
Adaptivity and Its Application
Wei Hu1, C. T. Wu1 and Kei Saito2
1Livermore Software Technology Corporation
7374 Las Positas Road, Livermore, CA, 94551 U.S.A
2Engineering Technology Division, JSOL Corporation
Harumi Center Building, 2-5-24 Harumi, Chuo-ku, Tokyo 104-0053, Japan
Abstract
The meshfree adaptive method has been developed and widely used as an important tool to deal with large topology change with severe local deformation in the application of 3D metal forming analysis. However, due to the complexity of material deformation, it is impractical to predefine the adaptivity before the actual analysis is performed. The interactive adaptivity will be an alternative to dynamically detect distortion and maintain the quality of meshfree discretization.
In this work, we are going to present a new development on meshfree interactive adaptivity. Several control indicators are introduced to measure the local distortion in discretization as material deforms. When one or more indicators are beyond certain tolerance, which indicates the occurrence of severe shear deformation, large volumetric change, or unbalanced nodal distribution, meshfree interactive adaptivity is triggered. The user defined tolerance is carefully adjusted according to the history of material deformation to avoid the over-activation of interactive adaptivity. Several numerical examples will be presented to demonstrate the advantages of interactive adaptivity and compared to the traditional approach.
Introduction
Meshfree adaptivity [1]-[6] has become an important tool for the structural analysis involving large deformation. During the adaptive process, discretization is optimized according to material deformation and moving interface, so that the numerical simulation gets enhanced in accuracy and robustness. In LS-DYNA?, the meshfree adaptive procedure [2]-[4] adopts the built-in feature of meshfree method to construct local interpolation function with high order smoothness and consistency for the transfer of state variables between the successive deformations, which maintains the desirable accuracy and minimizes the numerical diffusion. However, the nature of adaptivity brings up some numerical issues. For example, the high gradient of state variables could be dramatically smoothed out if adaptivity is over-activated. The existing implementation of adaptivity, referred as the traditional adaptivity in this paper, is controlled by a predefined timetable, which limits its application to the problem with complex and unpredictable deformation.
In this paper, we present a new development of interactive control for meshfree adaptivity, which is designed to capture distortion and trigger adaptive procedure dynamically. Three different indicators are currently introduced to identify distortion from different sources. Other error indicators and estimators can also be incorporated for more general application in the future. A new control keyword, *CONTROL_REMESH_EFG, is created to provide users with the flexibility to control the interactive adaptivity and define the corresponding tolerance. The
interactive adaptivity currently was implemented for EFG 4-node solid element, and the extension to other element types is straightforward. We demonstrate the capability of this new development by analyzing several metal forming and machining problems.
Interactive Adaptivity
In the interactive adaptivity, it is very important to properly measure distortion as material deforms. We introduce three indicators to detect local distortion:
(1)Indicator of shear deformation: the off-diagonal entries of deformation gradient tensor are
used to measure the shear deformation from the reference configuration updated by the previous adaptivity; most of metal forming problems are usually shear-distortion dominant. (2)Indicator of volumetric change: this indicator is particularly useful for the problems
involving material damage.
(3)Indicator of unbalanced nodal distribution: the ratio of maximum and minimum edge lengths
for every integration cell is used to represent the nodal distribution. The built-in mesh generator updates the discretization with good quality control after every adaptive procedure, which provides a smooth nodal distribution. The distribution changes as material deforms.
Unbalanced nodal distribution will cause accuracy and robustness issue in meshfree approximation.
In the card 3 under the new keyword, *CONTROL_REMESH_EFG, user defines the tolerance for three indicators, separately. Interactive adaptive procedure is triggered when any one of three indicators has value beyond the tolerance. The default tolerance turns off the corresponding indicator. In order to deal with rapid topology change, we calculate the rate of indicator value change over every time step, and trigger additional interactive adaptivity if it is over certain tolerance.
In the card 2, we provide user with different choice to control the interactive adaptivity:
(1)the traditional adaptivity.
(2)the interactive adaptivity combined with the traditional one, where additional adaptivity is triggered interactively within every time interval of predefined adaptivity.
(3)the purely interactive adaptivity, where the time interval between two successive adaptive steps is bounded by ADPFREQ (in the card 1 of keyword *CONTROL_ADAPTIVE).
(4)the purely interactive adaptivity.
Numerical Examples
1. Wheel Forging
In this problem, the deformable part is modeled by 4-node solid EFG elements. The effective plastic strain in the final deformation is plotted in Figure 1. The computational efficiency comparison of the interactive and the traditional adaptivity is shown in Figure 2. As we can see, the interactive adaptivity reduces the overall computational time by dynamically detecting distortion and triggering much less number of adaptive procedures. Figure 3 and 4 compare the resultant contact force and internal energy results respectively which are in good agreement.
2. Cross Joint Extrusion
The half model of the work piece is shown in Figure 5 (a). After the extrusion process, the effective plastic strain in the final deformation is plotted in Figure 5 (b). In Table 2, we provide the CPU time comparison of the interactive and the traditional adaptivity, where the interactive adaptivity achieves remarkable enhancement in computational efficiency. Figure 6 shows resultant contact force between the work piece and the punch, and Figure 7 shows the internal energy of the work piece. Figure 8 is the history of volume change for the two methods. It is obvious that the conventional adaptivity predicts a slightly softer response than the presented method due to the loss of volume caused by the excess numbers of adaptive procedures.
Figure 4. Comparison of internal energy
Figure 3. Comparison of resultant force
(a) half model in the initial stage (b) contour plot of the effective plastic Figure 5. Cross joint extrusion problem
3. Gear Forging
This forging problem has complex geometry profile, which can not be handled easily by the traditional meshfree adaptivity. The purely interactive adaptivity has been implemented together with the parallel version of 3D EFG, which provides effective analysis for this problem. The distribution of effective plastic strain is plotted in Figure 9. The occurrence frequency of
distortion detected by purely interactive adaptivity is highly irregular, as shown in Figure 10, which explains the difficulty of using predefined timetable for the traditional adaptivity.
Figure 9. Contour plot of the effective plastic strain Figure 10. Purely interactive adaptive steps 4. Metal Cutting
Compared to forging and extrusion problem, metal cutting analysis is more challenging because it involves material softening and failure. The distortion problem due to continuum material damage is handled by using meshfree interactive procedure with a new development on surface separation scheme. Figure 11 shows the deformation and effective plastic strain distribution at different time during the cutting process. The high gradient is clearly captured in a local region along the cutting surface, which is very important for the spring-back analysis in the next phase of machining process. The resultant force is plotted in Figure 12.
Figure 11. History plots of deformation and effective plastic strain distribution
(a)-(c) the side view of work piece; (d) the bird-eye view of work piece with the integration cells
Figure 12. Resultant force in metal cutting problem
Conclusion
We have introduced the meshfree interactive adaptivity in recent developments, and demonstrated its capability for the application of metal forging, extrusion and cutting problems, which are usually difficult for the conventional adaptivity. The meshfree adaptive method is an accurate and robust method for the problems involving high gradients, large topology change and the requirements of precise surface presentation. With the new developments on interactive control and surface reconstruction, the performance of adaptivity is further enhanced on efficiency and accuracy. Nevertheless, the presented method has limitation on predicting the material failure and separation with a high degree of accuracy. It is still quite challenging to avoid mesh sensitivity issue as well as handle complex failure paths in the three-dimensional case. Finding a suitable physics-based failure model is another critical issue, which may require multi-scale approaches to model the subscale material failure pattern. This will be the continuation of our research and development.
Acknowledgement
We would like to thank Miki Miyazaki of JSOL Corporation for proving two examples.
References
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有限元网格划分的基本原则 划分网格是建立有限元模型的一个重要环节，它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。为建立正确、合理的有限元模型，这里介绍划分网格时应考虑的一些基本原则。 1 网格数量 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。图1中的曲线1表示结构中的位移随网格数量收敛的一般曲线，曲线2代表计算时间随网格数量的变化。可以看出，网格较少时增加网格数量可以使计算精度明显提高，而计算时间不会有大的增加。当网格数量增加到一定程度后，再继续增加网格时精度提高甚微，而计算时间却有大幅度增加。所以应注意增加网格的经济性。实际应用时可以比较两种网格划分的计算结果，如果两次计算结果相差较大，可以继续增加网格，相反则停止计算。 图1 位移精度和计算时间随网格数量的变化 在决定网格数量时应考虑分析数据的类型。在静力分析时，如果仅仅是计算结构的变形，网格数量可以少一些。如果需要计算应力，则在精度要求相同的情况下应取相对较多的网格。同样在响应计算中，计算应力响应所取的网格数应比计算位移响应多。在计算结构固有动力特性时，若仅仅是计算少数低阶模态，可以选择较少的网格，如果计算的模态阶次较高，则应选择较多的网格。在热分析中，结构内部的温度梯度不大，不需要大量的内部单元，这时可划分较少的网格。 2 网格疏密 网格疏密是指在结构不同部位采用大小不同的网格，这是为了适应计算数据的分布特点。在计算数据变化梯度较大的部位(如应力集中处)，为了较好地反映数据变化规律，需要采用比较密集的网格。而在计算数据变化梯度较小的部位，为减小模型规模，则应划分相对稀疏的网格。这样，整个结构便表现出疏密不同的网格划分形式。图2是中心带圆孔方板的四分之一模型，其网格反映了疏密不同的划分原则。小圆孔附近存在应力集中，采用了比较密的网格。板的四周应力梯度较小，网格分得较稀。其中图b中网格疏密相差更大，它比图a中的网格少48个，但计算出的孔缘最大应力相差1%，而计算时间却减小了36%。由此可见，采用疏密不同的网格划分，既可以保持相当的计算精度，又可使网格数量减
1 如何处理LS-DYNA中的退化单元？ 在网格划分过程中，我们常遇到退化单元，如果不对它进行一定的处理，可能会对求解产生不稳定的影响。在LS-DYNA中，同一Part ID 下既有四面体，五面体和六面体，则四面体，五面体既为退化单元，节点排列分别为N1，N2，N3，N4，N4，N4，N4，N4和N1，N2，N3，N4，N5，N5，N6，N6。这样退化四面体单元中节点4有5倍于节点1-3的质量，而引起求解的困难。其实在LS-DYNA的单元公式中，类型10和15分别为四面体和五面体单元，比退化单元更稳定。所以为网格划分的方便起见，我们还是在同一Part ID下划分网格，通过*CONTROL_SOLID关键字来自动把退化单元处理成类型10和15的四面体和五面体单元。 2 LS-DYNA中对于单元过度翘曲的情况有何处理方法 有两种方法： 1. 采用默认B-T算法，同时利用*control_shell控制字设置参数BWC＝1，激活翘曲刚度选项； 2. 采用含有翘曲刚度控制的单元算法，第10号算法。该算法是针对单元翘曲而开发的算法，处理这种情况能够很好的保证求解的精度。 除了上述方法外，在计算时要注意控制沙漏，确保求解稳定。 3 在ANSYS计算过程中结果文件大于8GB时计算自动中断，如何解决这个问题？ 解决超大结果文件的方案: 1. 将不同时间段内的结果分别写入一序列的结果记录文件； 2. 使用/assign命令和重启动技术； 3. ANSYS采用向指定结果记录文件追加当前计算结果数据方式使用/assign指定的文件，所以要求指定的结果记录文件都是新创建的文件，否则造成结果文件记录内容重复或混乱。特别是，反复运行相同分析命令流时，在重复运行命令流文件之前一定要删除以前生成的结果文件序列。具体操作方法和过程参见下列命令流文件的演示。 4关于梁、壳单元应力结果输出的说明 问题：怎样显示梁单元径向和轴向的应力分布图（我作的梁单元结果只有变形图DOF SOLUTIN –Translation，但是没有stress等值线图，只有一种颜色）和壳单元厚度方向的应力、变形图（我们只能显示一层应力、变形，不知道是上下表层或中间层的结果）。
一、影响穿透的一些因素解释 I.接触厚度 接触厚度定义的是一个参数——当接触体/面相互穿透的距离大于接触厚度时，程序将不计算这个接触，即认为没有接触了。什么是接触厚度与距离？在自动接触中，接触厚度是一个默认值，大概是面厚度的几倍，在普通接触中，接触厚度无穷大。 II.壳厚度和接触厚度 1. 壳厚度：影响刚度和单元质量； 2. 接触厚度： ①决定解除中的厚度偏移量； ②并不影响刚度或壳体质量； ③默认接触厚度等于壳厚度； ④可以在*CONTACT 或*PART_CONTACAT 中直接缩放接触厚度； ⑤在穿透节点被释放之前影响最大允许穿透深度。 III.运动速度对穿透的影响 如果物体相对运动速度过大，在一个时间步长中所走过的距离会远超过一个单元的尺寸，若缩小时间步长，即缩小在一个时间步长内所走过的距离和单元尺寸的差异，基础检查可以正常进行，若初速度过高，会搜索不到接触，计算会出现问题。 IV.非对称接触算法中，主从面的定义原则 ①粗网格表面定义为主面，细网格表面为从面； ②主从面相关材料刚度相差悬殊，材料刚度大的一面为主面；
③平直或者凹面为主面，凸面为从面。 V.接触刚度的影响 穿透可以认为是一种虚拟穿透，如果设定的穿透刚度（fkn）值，就可以减小这种穿透， 但却不可避免。如果fkn 值过大，会使到那元刚度病态，而不能求解。 二、穿透的可能解决方案 I.接触方面： 1. 修改接触类型，尝试自动接触类型： ①STS（面面接触），当一个体的表面穿透另外一个体的表面是创建 ②SS（单面接触），当一个体的表面自身接触或者接触另一个体的表面时创建 2. 接触定义存在问题： ①增加接触刚度因子 ②改变接触面的主从设置，将刚体设置为主面，同时使用单向接触 ③修改关键字CONTROL_CONTACT中RWPNAL=2 3. 接触穿透距离超过了接触厚度，从而不再计算接触； 4. 如果两个接触体的材料属性和网格差别较大，可以修改SOFT值为1 或者2. 5. 接触群组设置不直接用PART，将可能接触的地方设置为segment； 6. 修改摩擦系数： Fs和Fd通常设置为相同的值，避免额外的噪声产生。 7.注意设定接触厚度；
[原]Deform网格划分原则及方法 2009-04-04 23:48 引言：划分网格是建立有限元模型的一个重要环节，它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。为建立正确、合理的有限元模型，这里介绍网格划分时的一些基本原则及方法。 关键词： Deform 网格 局部细化 一、网格划分的原则 1 网格数量 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。 图1中的曲线1表示结构中的位移随网格数量收敛的一般曲线，曲线2代表计算时间随网格数量的变化。可以看出，网格较少时增加网格数量可以使计算精度明显提高，而计算时间不会有大的增加。当网格数量增加到一定程度后，再继续增加网格时精度提高甚微，而计算时间却有大幅度增加。所以应注意增加网格的经济性。实际应用时可以比较两种网格划分的计算结果，如果两次计算结果相差较大，可以继续增加网格，相反则停止计算。 图1 位移精度和计算时间随网格数量的变化 在决定网格数量时应考虑分析数据的类型。在静力分析时，如果仅仅是计算结构的变形，网格数量可以少一些。如果需要计算应力，则在精度要求相同的情况下应取相对较多的网格。在热分析中，结构内部的温度梯度不大，不需要大量的内部单元，这时可划分较少的网格。 2 网格疏密 网格疏密是指在结构不同部位采用大小不同的网格，这是为了适应计算数据的分布特点。在计算数据变化梯度较大的部位(如应力集中处)，为了较好地反映数据变化规律，需要采用比较密集的网格。而在计算数据变化梯度较小的部位，为减小模型规模，则应划分相对稀疏的网格。这样，整个结构便表现出疏密不同的网格划分形式。 图2是中心
1如何处理LS-DYNA中的退化单元？在网格划分过程中，我们常遇到退化单元，如果不对它进行一定的处理，可能会对求解产生不稳定的影响。在LS-DYNA 中，同一Part ID 下既有四面体，五面体和六面体，则四面体，五面体既为退化单元，节点排列分别为N1，N2，N3，N4，N4，N4，N4，N4和N1，N2，N3，N4，N5，N5，N6，N6。这样退化四面体单元中节点4有5倍于节点1-3的质量，而引起求解的困难。其实在LS-DYNA的单元公式中，类型10和15分别为四面体和五面体单元，比退化单元更稳定。所以为网格划分的方便起见，我们还是在同一Part ID下划分网格，通过*CONTROL_SOLID关键字来自动把退化单元处理成类型10和15的四面体和五面体单元。 2 LS-DYNA中对于单元过度翘曲的情况有何处理方法 有两种方法： 1. 采用默认B-T算法，同时利用*control_shell控制字设置参数BWC＝1，激活翘曲刚度选项； 2. 采用含有翘曲刚度控制的单元算法，第10号算法。该算法是针对单元翘曲而开发的算法，处理这种情况能够很好的保证求解的精度。 除了上述方法外，在计算时要注意控制沙漏，确保求解稳定。 3在ANSYS计算过程中结果文件大于8GB时计算自动中断，如何解决这个问题？ 解决超大结果文件的方案: 1. 将不同时间段内的结果分别写入一序列的结果记录文件； 2. 使用/assign命令和重启动技术； 3. ANSYS采用向指定结果记录文件追加当前计算结果数据方式使用/assign指定的文件，所以要求指定的结果记录文件都是新创建的文件，否则造成结果文件记录内容重复或混乱。特别是，反复运行相同分析命令流时，在重复运行命令流文件之前一定要删除以前生成的结果文件序列。具体操作方法和过程参见下列命令流文件的演示。 4关于梁、壳单元应力结果输出的说明 问题：怎样显示梁单元径向和轴向的应力分布图（我作的梁单元结果只有变形图DOF SOLUTIN –Translation，但是没有stress等值线图，只有一种颜色）和壳单元厚度方向的应力、变形图（我们只能显示一层应力、变形，不知道是上下表层或中间层的结果）。
网格划分的方法 1.矩形网格差分网格的划分方法 划分网格的原则： 1）水域边界的补偿。舍去面积与扩增面积相互抵消。2）边界上的变步长处理。 3）水、岸边界的处理。 4）根据地形条件的自动划分。 5）根据轮廓自动划分。
2.有限元三角网格的划分方法 1）最近点和稳定结构原则。 2）均布结点的网格自动划分。 3）逐渐加密方法。 35 30 25 20 15 10 5 05101520253035
距离(m)距 离 (m) 3. 有限体积网格的划分方法 1） 突变原则。 2） 主要通道边界。 3） 区域逐步加密。
距离(100m) 离距(100m )距离(100m)离距(100m )
4. 边界拟合网格的划分方法 1） 变换函数：在区域内渐变，满足拉普拉斯方程的边值问题。 ),(ηξξξP yy xx =+ ),(ηξηηQ yy xx =+ 2） 导数变化原则。 ?????? ??????=?????? ??????-ηξ1J y x ，???? ??=ηηξξy x y x J 为雅可比矩阵，??? ? ??--=-ηηξξy x y x J J 11， ξηηξy x y x J -= )22(1 222233ηηξηξηηξηξξηηηηηξξηηξξξηξy y x y y y x y y x x y y x y y x y J xx +-+-+-= 同理可得yy ξ，xx η，yy η。 变换方程为 020222=+++-=+++-）（）（ηξηηξηξξηξηηξηξξγβαγβαQy Py J y y y Qx Px J x x x 其中2222,,ξξηξξηηηγβαy x y y x x y x +=+=+=。
LS-DYNA常见问题汇总 1.0 资料来源：网络和自己的总结yuminhust2005 Copyright of original English version owned by relative author. Chinese version owned by https://www.doczj.com/doc/f08100277.html,/Kevin 目录 1.Consistent system of units 单位制度 (2) 2.Mass Scaling 质量缩放 (4) 3.Long run times 长分析时间 (9) 4.Quasi-static 准静态 (11) 5.Instability 计算不稳定 (14) 6.Negative Volume 负体积 (17) 7.Energy balance 能量平衡 (20) 8.Hourglass control 沙漏控制 (27) 9.Damping 阻尼 (32) 10.ASCII output for MPP via binout (37) 11.Contact Overview 接触概述 (41) 12.Contact Soft 1 接触Soft=1 (45) 13.LS-DYNA中夹层板(sandwich)的模拟 (47) 14. 怎样进行二次开发 (50)
1.Consistent system of units 单位制度 相信做仿真分析的人第一个需要明确的就是一致单位系统(Consistent Units)。计算机只认识0&1、只懂得玩数字，它才不管你用的数字的物理意义。而工程师自己负责单位制的统一，否则计算出来的结果没有意义，不幸的是大多数老师在教有限元数值计算时似乎没有提到这一点。见下面LS-DYNA FAQ中的定义：Definition of a consistent system of units (required for LS-DYNA): 1 force unit = 1 mass unit * 1 acceleration unit 1 力单位＝1 质量单位× 1 加速度单位 1 acceleration unit = 1 length unit / (1 time unit)^2 1 加速度单位= 1 长度单位/1 时间单位的平方 The following table provides examples of consistent systems of units. As points of reference, the mass density and Young‘s Modulus of steel are provided in each system of units. ―GRA VITY‖ is gravitational acceleration.
有限元分析中的网格划分好坏直接关系到模型计算的准确性。本文简述了网格划分应用的基本理论，并以ANSYS限元分析中的网格划分为实例对象，详细讲述了网格划分基本理论及其在工程中的实际应用，具有一定的指导意义。 1 引言 ANSYS有限元网格划分是进行数值模拟分析至关重要的一步，它直接影响着后续数值计算分析结果的精确性。网格划分涉及单元的形状及其拓扑类型、单元类型、网格生成器的选择、网格的密度、单元的编号以及几何体素。从几何表达上讲，梁和杆是相同的，从物理和数值求解上讲则是有区别的。同理，平面应力和平面应变情况设计的单元求解方程也不相同。在有限元数值求解中，单元的等效节点力、刚度矩阵、质量矩阵等均用数值积分生成，连续体单元以及壳、板、梁单元的面内均采用高斯（Gauss）积分，而壳、板、梁单元的厚度方向采用辛普生（Simpson）积分。辛普生积分点的间隔是一定的，沿厚度分成奇数积分点。由于不同单元的刚度矩阵不同，采用数值积分的求解方式不同，因此实际应用中，一定要采用合理的单元来模拟求解。 2 ANSYS网格划分的指导思想 ANSYS网格划分的指导思想是首先进行总体模型规划，包括物理模型的构造、单元类型的选择、网格密度的确定等多方面的内容。在网格划分和初步求解时，做到先简单后复杂，先粗后精，2D单元和3D单元合理搭配使用。为提高求解的效率要充分利用重复与对称等特征，由于工程结构一般具有重复对称或轴对称、镜象对称等特点，采用子结构或对称模型可以提高求解的效率和精度。利用轴对称或子结构时要注意场合，如在进行模态分析、屈曲分析整体求解时，则应采用整体模型，同时选择合理的起点并设置合理的坐标系，可以提高求解的精度和效率，例如，轴对称场合多采用柱坐标系。有限元分析的精度和效率与单元的密度和几何形状有着密切的关系，按照相应的误差准则和网格疏密程度，避免网格的畸形。在网格重划分过程中常采用曲率控制、单元尺寸与数量控制、穿透控制等控制准则。在选用单元时要注意剪力自锁、沙漏和网格扭曲、不可压缩材料的体积自锁等问题 ANSYS软件平台提供了网格映射划分和自由适应划分的策略。映射划分用于曲线、曲面、实体的网格划分方法，可使用三角形、四边形、四面体、五面体和六面体，通过指定单元边长、网格数量等参数对网格进行严格控制，映射划分只用于规则的几何图素，对于裁剪曲面或者空间自由曲面等复杂几何体则难以控制。自由网格划分用于空间自由曲面和复杂实体，采用三角形、四边形、四面体进行划分，采用网格数量、边长及曲率来控制网格的质量。 3 ANSYS网格划分基本原则 3.1 网格数量 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。
LS-DYNA初学者常见的问题 LS-DYNA在1976年由美国劳伦斯·利沃莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）J.O.Hallquist博士主持开发，时间积分采用中心差分 格式，当时主要用于求解三维非弹性结构在高速碰撞、爆炸冲击下的大变形动 力响应，是北约组织武器结构设计的分析工具。LS-DYNA的源程序曾在北约的 局域网Pubic Domain公开发行，因此在广泛传播到世界各地的研究机构和大学。从理论和算法而言，LS-DYNA是目前所有的显式求解程序的鼻祖和理论基础。 1988年，J.O.Hallquist创建利沃莫尔软件技术公司（Livermore Software Technology Corporation），LS-DYNA 开始商业化进程，总体来看，到目前为止在单元技术、材料模式、接触算法以及多场耦合方面获得非常大的 进步。 以下为LS-DYNA初学者常见的问题: 一、LS-DYNA与市面上其它的前处理软件兼容性如何？ 解答：由于LS-DYNA是全球使用率最高的结构分析软件，因此其它的前处理软件与LS-DYNA是完全兼容的。在此要强调的是：LS-DYNA的官方前处理程序为FEMB，因为FEMB是专门为LS-DYNA量身订作的前处理程序，有许多设定条件及架构逻辑是其它前处理软件所难望其项背的，为了避免在学习LS-DYNA的过程 及操作上产生困扰，强烈建议使用者采用原厂出品的FEMB来做为LS-DYNA的前处理工具，使用者必定更能体会LS-DYNA直觉式的设定与强大的分析能力。. 二、LS-DYNA似乎很重视「Contact Algorithm」，这是为什么？ 解答：是的，LS-DYNA很早以前就已经发展「接触算法」，这是因为基础力学 所分析的对像均只考虑「力的受体」，故输入条件皆为外力量值。然而在真实 情况下，物体受力通常是因为与其它的物体发生「接触」（Contact）才受力，此时外力量值是无法预期的，应该输入的条件往往都是几何上的接触条件。因 为有完备的接触力学演算方式，LS-DYNA才得以忠实的仿真现实环境的复杂结 构行为。 三、如果要利用LS-DYNA进行MPP(平行运算)的计算，硬件配备及操作系统有 无特殊需求？ 解答：不论是PC cluster、工作站及一般的PC环境，都适合执行LS-DYNA的MPP平行运算功能，一般我们还是会建议要用来执行平行运算的计算机群组， 彼此的等级宜尽量一致；操作系统方面并无特别需求，以一般的windows2000、LINUX或是UNIX皆可执行。国外已有很多厂商利用非办公时间，将办公室内 的计算机串连在一起，结合LS-DYNA来分析问题，宛如一部超级计算机，不仅 可以有效提升研发的竞争力，同时亦可弹性地运用计算机资源，一举数得。 四、FEMB能够自动产生有限元素网格吗？
有限元网格划分 摘要:总结近十年有限元网格划分技术发展状况。首先,研究和分析有限元网格划分的基本原则；其次,对当前典型网格划分方法进行科学地分类,结合实例,系统地分析各种网格划分方法的机理、特点及其适用范围,如映射法、基于栅格法、节点连元法、拓扑分解法、几何分解法和扫描法等；再次,阐述当前网格划分的研究热点,综述六面体网格和曲面网格划分技术；最后,展望有限元网格划分的发展趋势。 关键词:有限元网格划分；映射法；节点连元法;拓扑分解法；几何分解法；扫描法；六面体网格 1 引言 有限元网格划分是进行有限元数值模拟分析至关重要的一步，它直接影响着后续数值计算分析结果的精确性。网格划分涉及单元的形状及其拓扑类型、单元类型、网格生成器的选择、网格的密度、单元的编号以及几何体素。在有限元数值求解中，单元的等效节点力、刚度矩阵、质量矩阵等均用数值积分生成，连续体单元以及壳、板、梁单元的面内均采用高斯（Gauss）积分，而壳、板、梁单元的厚度方向采用辛普生（Simpson）积分。 2 有限元网格划分的基本原则 有限元方法的基本思想是将结构离散化,即对连续体进行离散化,利用简化几何单元来近似逼近连续体,然后根据变形协调条件综合求解。所以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。为正确、合理地建立有限元模型,这里介绍划分网格时应考虑的一些基本原则。 2.1 网格数量 网格数量直接影响计算精度和计算时耗,网格数量增加会提高计
算精度,但同时计算时耗也会增加。当网格数量较少时增加网格，计算精度可明显提高,但计算时耗不会有明显增加;当网格数量增加到一定程度后,再继续增加网格时精度提高就很小,而计算时耗却大幅度增加。所以在确定网格数量时应权衡这两个因素综合考虑。 2.2 网格密度 为了适应应力等计算数据的分布特点,在结构不同部位需要采用大小不同的网格。在孔的附近有集中应力,因此网格需要加密;周边应力梯度相对较小,网格划分较稀。由此反映了疏密不同的网格划分原则:在计算数据变化梯度较大的部位,为了较好地反映数据变化规律,需要采用比较密集的网格;而在计算数据变化梯度较小的部位,为减小模型规模,网格则应相对稀疏。 2.3 单元阶次 单元阶次与有限元的计算精度有着密切的关联,单元一般具有线性、二次和三次等形式,其中二次和三次形式的单元称为高阶单元。高阶单元的曲线或曲面边界能够更好地逼近结构的曲线和曲面边界,且高次插值函数可更高精度地逼近复杂场函数,所以增加单元阶次可提高计算精度。但增加单元阶次的同时网格的节点数也会随之增加,在网格数量相同的情况下由高阶单元组成的模型规模相对较大,因此在使用时应权衡考虑计算精度和时耗。 2.4 单元形状 网格单元形状的好坏对计算精度有着很大的影响,单元形状太差的网格甚至会中止计算。单元形状评价一般有以下几个指标: (1)单元的边长比、面积比或体积比以正三角形、正四面体、正六面体为参考基准。 (2)扭曲度:单元面内的扭转和面外的翘曲程度。 (3)节点编号:节点编号对于求解过程中总刚矩阵的带宽和波前因数有较大的影响,从而影响计算时耗和存储容量的大小 2.5 单元协调性 单元协调是指单元上的力和力矩能够通过节点传递给相邻单元。为保证单元协调,必须满足的条件是: (1)一个单元的节点必须同时也是相邻点,而不应是内点或边界
划分网格是建立有限元模型的一个重要环节，它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。为建立正确、合理的有限元模型，这里介绍划分网格时应考虑的一些基本原则。 1网格数量 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。 图1中的曲线1表示结构中的位移随网格数量收敛的一般曲线，曲线2代表计算时间随网格数量的变化。可以看出，网格较少时增加网格数量可以使计算精度明显提高，而计算时间不会有大的增加。当网格数量增加到一定程度后，再继续增加网格时精度提高甚微，而计算时间却有大幅度增加。所以应注意增加网格的经济性。实际应用时可以比较两种网格划分的计算结果，如果两次计算结果相差较大，可以继续增加网格，相反则停止计算。 图1位移精度和计算时间随网格数量的变化 在决定网格数量时应考虑分析数据的类型。在静力分析时，如果仅仅是计算结构的变形，网格数量可以少一些。如果需要计算应力，则在精度要求相同的情况下应取相对较多的网格。同样在响应计算中，计算应力响应所取的网格数应比计算位移响应多。在计算结构固有动力特性时，若仅仅是计算少数低阶模态，可以选择较少的网格，如果计算的模态阶次较高，则应选择较多的网格。在热分析中，结构内部的温度梯度不大，不需要大量的内部单元，这时可划分较少的网格。 2网格疏密 网格疏密是指在结构不同部位采用大小不同的网格，这是为了适应计算数据的分布特点。在计算数据变化梯度较大的部位(如应力集中处)，为了较好地反映数据变化规律，需要采用比较密集的网格。而在计算数据变化梯度较小的部位，为减小模型规模，则应划分相对稀疏的网格。这样，整个结构便表现出疏密不同的网格划分形式。 图2是中心带圆孔方板的四分之一模型，其网格反映了疏密不同的划分原则。小圆孔附近存在应力集中，采用了比较密的网格。板的四周应力梯度较小，网格分得较稀。其中图b 中网格疏密相差更大，它比图a中的网格少48个，但计算出的孔缘最大应力相差1%，而计算时间却减小了36%。由此可见，采用疏密不同的网格划分，既可以保持相当的计算精度，又可使网格数量减小。因此，网格数量应增加到结构的关键部位，在次要部位增加网格是不必要的，也是不经济的。
LS-DYNA新手入门 1.LS-DYNA简介 LS-DYNA是世界上最著名的通用显式动力分析程序，能够模拟真实世界的各种复杂问题，特别适合求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等非线性动力冲击问题，同时可以求解传热、流体及流固耦合问题。在工程应用领域被广泛认可为最佳的分析软件包。与实验的无数次对比证实了其计算的可靠性。 由J.O.Hallquist主持开发完成的DYNA程序系列被公认为是显式有限元程序的鼻祖和理论先导，是目前所有显式求解程序（包括显式板成型程序）的基础代码。1988年 J.O.Hallquist创建LSTC公司，推出LS-DYNA程序系列，并于1997年将LS-DYNA2D、 LS-DYNA3D、LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D等程序合成一个软件包，称为LS-DYNA。PC版LS-DYNA 默认前后处理采用ETA公司的FEMB，另外还包括另一个前后处理软件为LS-PREPOST。LS-DYNA 的版本分为按：950版，960版，970版，971版和980版（将发行版）等，同时每个版本还有更细的分类，如：LS-DYNA971R3.1.exe和LS-DYNA971R4.2.exe等。这些分类是依据求解器的版本分类 2.运用LS-DYNA分析问题的全过程（BlankingPig提供，补充） a.把现实过程转化为程序模型（你要搞明白自己已经知道什么，还能查到什么，想要知道什么，该建个什么样的模型）；(知道要建立什么模型，最重要，但是很容易被忽视。最终的计算结果是否正确，这一步基本上就决定了)。 b.前处理（画图，建模，设边界）（建立模型，最终得到K文件，里面包含所有的模型数据 c.计算（DYNA兄上！）（求解计算，将k文件提交DYNA求解器计算） d.后处理（把想要知道的结果读出来）（提取你关心的数据或动画） e.写报告（你最初以及最终的目的。。。）（根据你的研究内容，对数据进行分析总结，非软件的事，是自己的事）。 3.ANSYS/LS-DYNA与LS-DYNA的关系 1996年LSTC与ANSYS公司合作推出ANSYS/LS-DYNA，以ANSYS作为前后处理，以LS-DYNA 的求解器（即为ls960.exe or ls970.exe等，ANSYS/LS-DYNA的版本不同，对应的求解器不同，求解器在ANSYS安装目录bin\intel文件夹下），这个求解器和LSTC公式发行的 LS-DYNA对应的版本求解器版本没有任何区别。而通常大家说的PC版LS-DYNA指的是LSTC 自己公司发行的软件包，以LS-DYNA Manager作为管理平台，可以调用默认的前处理软件FEMB（ETA公司）和前后处理软件LS-PREPOST（LSTC公司），并可以调用ls960.exe or ls970.exe等LS-DYNA求解器对建立好的模型文件k文件进行计算。 因此，他们的关系如下： a.从计算功能上说，两种没有任何差别；都采用ls960.exe or ls970.exe等作为求解器。 b.从发行公司上说，ANSYS/LS-DYNA是ANSYS和LSTC共同推出，PC版LS-DYNA由LSTC推 c.从前处理上说，ANSYS/LS-DYNA以ANSYS作为前处理，PC版LS-DYNA默认的前处理为FEMB 和LS-PREPOST。 d.从后处理上说，ANSYS/LS-DYNA以ANSYS和LS-PREPOST（和求解器在同一目录下），PC版LS-DYNA以LS-PREPOST作为后处理（也可以设置关键字输出ANSYS的后处理格式）由上面的分析可以看出，DYNA求解器（ls960.exe or ls970.exe）才是软件的核心，前处理可以任意，最终都是要得到关键字文件，k文件。手动编写都没有问题。另外，如HYPERMESH(A06：HyperWorks)，TUREGRID(A22：TrueGrid)等都可以作为前处理软件，如果你对关键字比较了解，ABAQUS等任何能输出单元，节点信息的有限元都可以作为你的前处理软件。我就经常用ABAQUS作为前处理，建模，网格划分，导出节点，单元信息文件inp
有限元网格划分的基本原则 杜平安 《机械设计与制造》 划分网格是建立有限元模型的一个重要环节，它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。为建立正确、合理的有限元模型，这里介绍划分网格时应考虑的一些基本原则。 1网格数量 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。 图1中的曲线1表示结构中的位移随网格数量收敛的一般曲线，曲线2代表计算时间随网格数量的变化。可以看出，网格较少时增加网格数量可以使计算精度明显提高，而计算时间不会有大的增加。当网格数量增加到一定程度后，再继续增加网格时精度提高甚微，而计算时间却有大幅度增加。所以应注意增加网格的经济性。实际应用时可以比较两种网格划分的计算结果，如果两次计算结果相差较大，可以继续增加网格，相反则停止计算。 图1位移精度和计算时间随网格数量的变化 在决定网格数量时应考虑分析数据的类型。在静力分析时，如果仅仅是计算结构的变形，网格数量可以少一些。如果需要计算应力，则在精度要求相同的情况下应取相对较多的网格。同样在响应计算中，计算应力响应所取的网格数应比计算位移响应多。在计算结构固有动力特性时，若仅仅是计算少数低阶模态，可以选择较少的网格，如果计算的模态阶次较高，则应选择较多的网格。在热分析中，结构内部的温度梯度不大，不需要大量的内部单元，这时可划分较少的网格。 2网格疏密 网格疏密是指在结构不同部位采用大小不同的网格，这是为了适应计算数据的分布特点。在计算数据变化梯度较大的部位(如应力集中处)，为了较好地反映数据变化规律，需要采用比较密集的网格。而在计算数据变化梯度较小的部位，为减小模型规模，则应划分相对稀疏的网格。这样，整个结构便表现出疏密不同的网格划分形式。 图2是中心带圆孔方板的四分之一模型，其网格反映了疏密不同的划分原则。小圆孔附近存在应力集中，采用了比较密的网格。板的四周应力梯度较小，网格分得较稀。其中图b中网格疏密相差更大，它比图a中的网格少48个，但计算出的孔缘最大应力相差1%，而计算时间却减小了36%。由此可见，采用疏密不同的网格划分，既可以保持相当的计算精度，又可使网格数量减小。因此，网格数量应增加到结构的关键部位，在次要部位增加网格是不必要的，也是不经济的。
LS-DYNA常见问题汇总1.0 资料来源：网络和自己的总结yuminhust2005 Copyright of original English version owned by relative author. Chinese version owned by https://www.doczj.com/doc/f08100277.html,/Kevin 目录 1.Consistent system of units 单位制度 (2) 2.Mass Scaling 质量缩放 (2) 3.Long run times 长分析时间 (6) 4.Quasi-static 准静态 (8) 5.Instability 计算不稳定 (10) 6.Negative Volume 负体积 (12) 7.Energy balance 能量平衡 (14) 8.Hourglass control 沙漏控制 (19) 9.Damping 阻尼 (23) 10.ASCII output for MPP via binout (27) 11.Contact Overview 接触概述 (30) 12.Contact Soft 1 接触Soft=1 (33) 13.LS-DYNA中夹层板(sandwich)的模拟 (35) 14. 怎样进行二次开发 (37)
1.Consistent system of units 单位制度 相信做仿真分析的人第一个需要明确的就是一致单位系统(Consistent Units)。计算机只认识0&1、只懂得玩数字，它才不管你用的数字的物理意义。而工程师自己负责单位制的统一，否则计算出来的结果没有意义，不幸的是大多数老师在教有限元数值计算时似乎没有提到这一点。见下面LS-DYNA FAQ中的定义： Definition of a consistent system of units (required for LS-DYNA): 1 force unit = 1 mass unit * 1 acceleration unit 1 力单位＝1 质量单位× 1 加速度单位 1 acceleration unit = 1 length unit / (1 time unit)^2 1 加速度单位= 1 长度单位/1 时间单位的平方 The following table provides examples of consistent systems of units. As points of reference, the mass density and Y oung‘s Modulus of steel are provided in each system of units. ―GRA VITY‖ is gravitational acceleration. 2.Mass Scaling 质量缩放 质量缩放指的是通过增加非物理的质量到结构上从而获得大的显式时间步的技术。 在一个动态分析中，任何时候增加非物理的质量来增大时间步将会影响计算结果（因为F=ma）。有时候这种影响不明显，在这种情况下增加非物理的质量是无可非议的。比如额外的质量只增加到不是关键区域的很少的小单元上或者准静态的分析（速度很小，动能相对峰值内能非常小）。总的来说，是由分析者来判断质量缩放的影响。你可能有必要做另一个减小或消除了质量缩放的分析来估计质量增加对结果的灵敏度。 你可以通过人工有选择的增加一个部件的材料密度来实现质量缩放。这种手动质量缩放的方法是独立于通过设置*Control_timestep卡DT2MS项来实现的自动质量缩放。
如何使用3D实体单元？ 1 如果不需要模拟非常大的应变或进行一个复杂的、改变接触条件的问题，则 应采用二次减缩积分单元(CAX8R,CRE8R,CPS8R.C3D20R等)。 2 如果存在应力集中，则应在局部采用二次完全积分单元 （CAX8,CPE8,CPS8,C3D20等）。它们可在较低费用下对应力梯度提供最好的解决。尽量不要使用线性减缩积分单元。用细化的二次减缩积分单元与二次完全积分单元求解结果相差不大，且前者时间短。 3 对含有非常大的网格扭曲模拟（大应变分析），采用细网格划分的线性减缩 积分单元（CAX4R,CPE4R.CPS4R,C3D8R等）。 4 对接触问题采用线性减缩积分单元或非协调单元（CAX4I, CPE4I,CPS4II,C3D8I等）的细网格划分。 5 对以弯曲为主的问题，如能保证所关心部位单元扭曲较小，使用非协调单元 （如C3D8I），求解很精确。 6 对于弹塑性分析，不可压缩材料（如金属），不能使用二次完全积分单元， 否则易体积自锁，应使用修正的二次三角形或四面体单元、非协调单元，以及线性减缩积分单元。若使用二次减缩积分单元，当应变超过20%-40%要划分足够密的网格。 7 除平面应力问题之外，如材料完全不可压缩（如橡胶），应使用杂交单元； 在某些情况下，近似不可压缩材料也应使用杂交单元。 8 当几何形状复杂时，万不得已采用楔形和四面体单元。这些单元的线性形式， 如C3D6和C3D4，是较差的单元（若需要时，划分较细的网格以使结果达到合理的精度），这些单元也应远离需要精确求解的区域。应该采用修正的二次四面体单元（C3D10M）。 9 如使用了自由网格划分技术，四面体单元应选二次的，其结果对小位移问题 应该是合理的，但花时间多。在ABAQUS/Standard中选C3D10，ABAQUS/Explicit中选修正的（C3D10M）。如有大的塑性变形，或模型中存在接触，且使用默认的“硬”接触关系，也应选C3D10M。 10 ABAQUS/Explicit模拟冲击或爆炸，应选线性单元。
LS-DYNA的前后处理及其运行方式 何海洋 辽宁工程技术大学机械工程学院，辽宁阜新（123000） E-mail：hhy2026@https://www.doczj.com/doc/f08100277.html, 摘要:LS-DYNA 作为显示瞬态动力分析的权威软件，加上其开放的结构体系，很多公司为LS-DYNA开发了通用的前后处理器，使得LS-DYNA可以与大多数CAD/CAE软件集成并有接口。但很多初学者对如何将K文件在DYNA中执行分析计算的问题不太清楚。该文介绍了LS-DYNA的常用前后处理器和运行方式，对LS-DYNA学习者非常有帮助。 关键词：LS-DYNA K文件前后处理运行方式 1.引言 LS-DYNA 是LSTC公司开发的、世界上最著名的通用显式动力分析程序，能够模拟真实世界的各种复杂问题，特别适合求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等非线性动力冲击问题，同时可以求解传热、流体及流固耦合问题。由于其强大的数值模拟功能，受到美国能源部的大力资助，二十多年来一直是非线性动力分析的核心软件，在民用和国防领域有广泛的应用[1]。 LS-DYNA 作为显示瞬态动力分析的权威软件，掌握并使用它非常不容易。但目前市面上的相关书籍还比较少，可能有些书籍还没有网络上的内容丰富。不管用什么软件作LS-DYNA的前后处理器，最终向LS-DYNA求解器递交的都是K文件，但每个人使用的软件环境不同，进行LS-DYNA的分析运算有所不同，因此，本文结合自己学习的经验进行总结，介绍LS-DYNA的常用前后处理器及在不同软件环境下运行方式。这对LS-DYNA的学习者有一定的指导作用[2-3]。 2.LS-DYNA常用前后处理器介绍 LS-DYNA利用ANSYS、LS-INGRID、Oasys LS-DYNA Environment、ETA/FEMB、TRUEGRID、PATRAN、HYPERMESH及LS-PREPOST等强大的前后处理模块，具有多种自动网格划分选择，并可与大多数的CAD/CAE软件集成并有接口。 前处理：有限元直接建模与实体建模；布尔运算功能，实现模型的细雕刻；模型的拖拉、旋转、拷贝、蒙皮、倒角等操作；完整、丰富的网格划分工具，自由网格划分、影射网格划分、智能网格划分、自适应网格划分等。 后处理：结果的彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、等值面、粒子流迹显示、立体切片、透明及半透明显示；变形显示及各种动画显示；图形的PS、TIFF及HPGL格式输出及转换等。 2.1 LS-INGRID/LS-POST/LS-PREPOST LS-INGRID、LS-POST和LS-PREPOST分别为LSTC公司自开发的专用前后处理器。LS-INGRID用于工作站上，功能强大，对LS-DYNA提供最完备的支持，LS-INGRID从1999年开始不再进行升级。LS-POST作为后处理器操作简单，方便快捷，其最新版本为LS-PREPOST兼备前后处理功能。LS-PREPOST（图1）具备绝佳的数值处理能力，可直接读取LS-DYNA的计算结果，进行计算数据的汇整和二次计算。可以直接于曲线图当中进行四则运算、微积分、快速傅立叶变换、滤波等，同时可显示板壳厚度，输出各种力学数据，例如应力、应变、塑性应变、温度、位移、速度和加速度等。 2.2.FEMB FEMB是LS-DYNA程序PC版的前后处理器，由ETA 公司开发，是支持LS-DYN的功能较为完备的前后处理器，号称不需要手工修改LS-DYNA输入K文件。FEMB（图2）具有人性化的窗口界面、直观的操作模式、丰富的CAD功能、自动网格划分功能、网格修
ANSYS有限元网格划分的基本原则 默认分类 2009-05-20 13:56:46 阅读508 评论0 字号：大中小订阅 1 引言 ANSYS有限元网格划分是进行数值模拟分析至关重要的一步，它直接影响着后续数值计算分析结果的精确性。网格划分涉及单元的形状及其拓扑类型、单元类型、网格生成器的选择、网格的密度、单元的编号以及几何体素。从几何表达上讲，梁和杆是相同的，从物理和数值求解上讲则是有区别的。同理，平面应力和平面应变情况设计的单元求解方程也不相同。在有限元数值求解中，单元的等效节点力、刚度矩阵、质量矩阵等均用数值积分生成，连续体单元以及壳、板、梁单元的面内均采用高斯（Gauss）积分，而壳、板、梁单元的厚度方向采用辛普生（Simpson）积分。辛普生积分点的间隔是一定的，沿厚度分成奇数积分点。由于不同单元的刚度矩阵不同，采用数值积分的求解方式不同，因此实际应用中，一定要采用合理的单元来模拟求解。 2 ANSYS网格划分的指导思想 ANSYS网格划分的指导思想是首先进行总体模型规划，包括物理模型的构造、单元类型的选择、网格密度的确定等多方面的内容。在网格划分和初步求解时，做到先简单后复杂，先粗后精，2D单元和3D单元合理搭配使用。为提高求解的效率要充分利用重复与对称等特征，由于工程结构一般具有重复对称或轴对称、镜象对称等特点，采用子结构或对称模型可以提高求解的效率和精度。利用轴对称或子结构时要注意场合，如在进行模态分析、屈曲分析整体求解时，则应采用整体模型，同时选择合理的起点并设置合理的坐标系，可以提高求解的精度和效率，例如，轴对称场合多采用柱坐标系。有限元分析的精度和效率与单元的密度和几何形状有着密切的关系，按照相应的误差准则和网格疏密程度，避免网格的畸形。在网格重划分过程中常采用曲率控制、单元尺寸与数量控制、穿透控制等控制准则。在选用单元时要注意剪力自锁、沙漏和网格扭曲、不可压缩材料的体积自锁等问题 ANSYS软件平台提供了网格映射划分和自由适应划分的策略。映射划分用于曲线、曲面、实体的网格划分方法，可使用三角形、四边形、四面体、五面体和六面体，通过指定单元边长、网格数量等参数对网格进行严格控制，映射划分只用于规则的几何图素，对于裁剪曲面或者空间自由曲面等复杂几何体则难以控制。自由网格划分用于空间自由曲面和复杂实体，采用三角形、四边形、四面体进行划分，采用网格数量、边长及曲率来控制网格的质量。 3 ANSYS网格划分基本原则 3.1 网格数量 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。