1    網(wǎng)格劃分基本概述

對于每個有限元（FE）仿真而言姻僧，必須將連續(xù)工件空間離散化為有限數(shù)量的單元辈灼。這些單元代表了真實工件的質(zhì)量份企、剛度等方面的物理特性⊙灿ǎ空間離散化也稱為網(wǎng)格劃分司志。通常，網(wǎng)格劃分由網(wǎng)格生成器執(zhí)行降宅。網(wǎng)格對整個求解分析起著至關重要的左右骂远，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

01    網(wǎng)格數(shù)量影響到求解的精度和效率

常規(guī)來說，在電腦配置足夠的情況下腰根，網(wǎng)格數(shù)量越多激才，模擬得到的結(jié)果越為精確，但是當網(wǎng)格數(shù)量達到一定數(shù)量后额嘿，結(jié)果精度不再隨著網(wǎng)格數(shù)量的增加而增加瘸恼，并且求解時間也越久，通常情況下册养，我們需要平衡整個求解過程的求解效率和求解精度东帅，這就需要我們控制網(wǎng)格數(shù)量。

02    網(wǎng)格類型影響計算結(jié)果

不同的求解類型需要的網(wǎng)格類型是不一樣的修梭，在焊接模擬分析中茴茁，我們常用的網(wǎng)格單元是六面體單元，但有時候也會因為模型的復雜程度纸级，選擇不同的采用四面體單元進行模擬分析泣奏。

03    網(wǎng)格連續(xù)性

在實際焊接過程中，各零部件間是相互接觸的描刹，可能隨著焊接的進行而分離县堰，在大部分模擬軟件中，會要求保證各零件間的網(wǎng)格連續(xù)性碾危，即節(jié)點耦合乎渊，但這不僅僅脫離了實際焊接過程中的情況，也會極大的增加焊接網(wǎng)格劃分的工作量丛铅，在Simufact Welding軟件中崩蚀，其基于Marc的專業(yè)求解器，基于其優(yōu)異的非線性求解分析功能和強大的網(wǎng)格自適應接觸功能壤趴，能夠使得各零部件間的網(wǎng)格不連續(xù)涎拉，即各零件間單獨進行網(wǎng)格劃分，無需進行網(wǎng)格連續(xù)的操作劃分的圆。

Simufact Welding的網(wǎng)格不連續(xù)功能

2    Simufact Welding網(wǎng)格類型

在Simufact Welding中鼓拧，我們常用的實體網(wǎng)格類型共有4種，分別為：六面體 (7)、實心殼體（185）季俩、四面體（157）钮糖、四面體（134）。

一般而言酌住，六面體單元精度是最好的店归，同時單元數(shù)量也較少。但不是每一個幾何體都適合用六面體單元來進行網(wǎng)格劃分酪我。如果因為幾何形狀的太復雜而不能創(chuàng)建六面體網(wǎng)格消痛，則應該使用四面體（157）單元。四面體（157）單元在其中心多一個的節(jié)點都哭，并且其他節(jié)點都具有附加的壓力自由度秩伞。因此四面體（157）單元比四面體（134）單元更精確。

Simufact Welding軟件還具有專業(yè)的網(wǎng)格劃分工具欺矫，包括支持六面體Hexmesh網(wǎng)格烟渴、鈑金零件的Sheetmesh網(wǎng)格、四面體單元的Tetmesh網(wǎng)格胯炊、單獨針對環(huán)形零件的Ringmesh網(wǎng)格孟掺，用戶也可以根據(jù)自身的實際情況，選擇其他的網(wǎng)格劃分工具回东，軟件支持專業(yè)的網(wǎng)格格式，例如*BDF密士、*ARC等成吓。

3    Simufact Welding網(wǎng)格細化功能

前文提到，為了保證零件的計算精度和計算效率孙般，我們通常需要對網(wǎng)格數(shù)量進行控制切咸，而常規(guī)的網(wǎng)格控制方法，即為局部進行網(wǎng)格細化和粗化谊蚣。在Simufact Welding軟件的焊接模擬過程中玲崩，我們通常只需要關注焊縫區(qū)域和熱影響區(qū)域的網(wǎng)格質(zhì)量，我們需要將這兩個區(qū)域的網(wǎng)格進行細化职鸟，而母材區(qū)域的網(wǎng)格盟步，我們則不需要進行細化，進而控制住整體零件的網(wǎng)格數(shù)量躏结。

全局: 一個單元尺寸用于整個部件（最差案例）

局部:在焊縫附近局部細化

（較好, 但是對于長焊縫的大型模型却盘，速度較慢）

自適應: 在使用Simufact Welding 時 模擬中自動細化 

 （較好，但是不要超過2個細化級別）

在常規(guī)零件模擬過程中媳拴，若網(wǎng)格數(shù)量較少黄橘，我們可以選擇整體零件采用一種尺寸；但針對大部分焊接零部件，因為其模型較大塞关，我們推薦在網(wǎng)格劃分時抬探，對焊縫區(qū)域和熱影響區(qū)域進行網(wǎng)格細化，保證其整體網(wǎng)格數(shù)量帆赢，在時間和計算機允許的情況下驶睦，可以選擇Simufact Welding軟件的自動細化/粗化功能，能夠極大的減少我們進行網(wǎng)格細化的工作匿醒；若網(wǎng)格數(shù)量特別巨大场航，例如＞50萬時，推薦使用Simufact Welding軟件的自動細化/粗化功能抢妈。

Simufact Welding軟件還具有細化框功能呼笨，能夠根據(jù)用戶的手動設置細化框大小，自動細化局部區(qū)域栖俐。

Simufact Welding細化框

4    Simufact Welding網(wǎng)格劃分原則

01   網(wǎng)格大小控制原則

在Simufact Welding焊接模擬仿真過程中肪吁，針對其網(wǎng)格劃分，因為其模擬精度和質(zhì)量主要依據(jù)于焊縫區(qū)域和熱影響區(qū)域的網(wǎng)格肥寺，所以我們在進行相關工作時获踏，主要基于下列兩個原則：

1、組件厚度糯敢；厚度方面的問題,如果寬高比大于 1:8 行贤，即最小單元邊到一個單元的最大單元邊。如果超過這個寬高比瞎弥，這個單元的剛度會很差播瓦，并且會產(chǎn)生不良的結(jié)果，并且可能會增加計算時間（模擬可能會變得不穩(wěn)定）祝鞍。常規(guī)在Simufact Welding軟件中众琼，我們推薦采用1:3以下的比例，適當?shù)目梢苑艑挼?:5椰弊。

2许溅、焊縫/熱源尺寸；為了捕獲合理數(shù)量的積分點并具有恒定的瞬態(tài)模擬熱通量秉版，我們通常需要將單元尺寸調(diào)整為熱源尺寸贤重，遵循以下原則：寬度（b）: 2 - 3 單元 (每一邊) 、長度（af+ar）：3 - 4 單元沐飘、深度（d）: 2 - 3 單元游桩；

熱源示意圖

例如：

我們通過檢查焊縫，發(fā)現(xiàn)其右側(cè)焊腳高度為10mm耐朴、左側(cè)焊接高度為15mm借卧，此時我們可以選擇：

1、焊腳為10mm的焊縫，我們可以選擇網(wǎng)格尺寸為5mm或者3.3mm（即2~3層網(wǎng)格）铐刘；

2陪每、焊腳為15mm的焊縫，我們可以選擇網(wǎng)格尺寸為7.5mm或者5mm镰吵；

上述的方式檩禾，我們可以根據(jù)相應的原則來進行網(wǎng)格劃分，但很多時候旁班，因為焊縫較多且為了避免進行重復性的復雜網(wǎng)格劃分蔑誓，我們可以選擇4mm作為折中的快速焊縫網(wǎng)格劃分。

02   網(wǎng)格質(zhì)量控制原則

較大的畸變網(wǎng)格或者不合理的網(wǎng)格大小比例职菜，都會影響到Simufact Welding軟件的模擬質(zhì)量誉梳，因此在進行網(wǎng)格過渡、細化兰险、接觸區(qū)域網(wǎng)格劃分時骇俏，需要進行注意，主要涉及到以下幾點：

1脚培、避免較大扭曲單元北郁，這種類型的單元剛度系數(shù)較差，將會導致模擬不穩(wěn)定纺围，很容易產(chǎn)生網(wǎng)格穿透的畸變網(wǎng)格（單元的插值點將在單元外）用劲。

尖銳網(wǎng)格

2、避免直接從焊縫處進行粗化過渡愿味。如直接進行過渡博个，在模擬時該區(qū)域的溫度梯度將會變得很差

焊縫處直接進行粗化過渡

合理平滑網(wǎng)格模擬結(jié)果

3、控制相鄰網(wǎng)格大小比例≤2:1功偿。若兩個部件間的單元比率較差，模擬將會變得非常不穩(wěn)定往堡，可能會崩潰械荷。

相鄰網(wǎng)格比例過大

4、接觸區(qū)域網(wǎng)格虑灰，避免雙重交叉吨瞎。因為Simufact Welding能夠進行網(wǎng)格不連續(xù)的模擬分析，但在接觸區(qū)域穆咐，若網(wǎng)格發(fā)生雙重交叉穿透颤诀，也會影響模擬精度和收斂性，左側(cè)為良好的網(wǎng)格接觸情況对湃，右側(cè)為差的網(wǎng)格接觸狀態(tài)崖叫。

接觸區(qū)域網(wǎng)格示例

5、避免模型間的干涉穿透。在實際的CAD模型中心傀，容易出現(xiàn)模型間的穿透和交叉止既，再此情況下，我們需要進對CAD模型進行優(yōu)化調(diào)整垂暖；

干涉模型

（汉肆觯克斯康工業(yè)軟件）

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