我們知道有限元算法的精髓是劃分網格，網格對結果有非常大的影響。目前市面上軟件對復雜幾何模型進行網格劃分非常簡單，但是用戶卻不得不問自己：我如何知道網格是否真的好？我需要多少單元呢？網格密度對結果會產生怎樣的影響呢？本次內容我們就聊一聊在設置網格時應該考慮什么。

理論上講，模型中使用的單元越多，結果就越接近真實結果。然而，我們不可能去分析無限多的單元，一方面是為了節省計算資源，其實另一方面網格劃分也是一種藝術，它能體現出CAE老鳥和新手的區別。所以在計算時，我們需要找到計算的規模(網格數量)和計算的準確性之間的平衡。建議在此之前，我們不妨問自己如下問題：

1、我在進行什么類型的分析？

非線性分析往往比線性分析有更嚴格的網格要求。例如滑動接觸問題可能需要一個更精細的網格來捕捉變化的狀態行為；高級材料，如塑性、超彈性等，通常需要更精細的網格來捕捉大應變梯度；大變形分析需要更精細的網格來適應分析過程中形狀的大變化。

2、我關注的區域在哪里？

如果事先知道關注區域在哪里，與其細化整體網格，不如將單元集中在關注的區域，粗網格通常足夠用于力傳遞，可以用于不需要應力信息的區域。如果事先不知道關注的區域，可先進行粗網格分析，確定后續分析中需要細化的區域。

3、小特征將會如何影響結果？

小孔、圓角、凸角、窄邊都將自動生成一個非常精細、局部化的網格。我們需要評估這些特性是否會影響分析：它是否在關鍵區域？它會影響加載路徑嗎？這些需要用戶在求解精度和時間中做出權衡。

4、我需要一個什么樣的結果？

對于線性分析，精確的位移結果不需要像應力結果那樣精細的網格——如果分析是為了確保位移不會太大，那么可以使用較粗的網格，如果分析需要評估結構的應力，在關鍵的區域需要加密網格。

5、我在使用什么樣的單元？

有些單元在彎曲時比較“剛”，需要在零件的厚度上加密網格來正確地捕捉彎曲行為。這類問題通常被稱為“鎖定”，原則上有中間節點的單元(二次單元)比線性單元更不容易被鎖定，但如果彎曲非常顯著，即使使用帶中節點的單元，也建議厚度上大于一個單元。此外，某些單元的形狀對變形更敏感。例如，一個六面體單元可以拉長，但仍然提供良好的結果。然而，一個四面體單元在一個方向上伸長時會產生小角度，這可能會提供不那么精確的結果。

在網格生成之后，用戶可以通過觀察單元的質量來評估網格。單元的質量是非常主觀的——一套網格在一組邊界條件和載荷下給出好的結果，在另一組邊界條件和載荷下可能給出糟糕的結果。

有限元軟件是一個非常強大的工具，它可以為設計提供深刻的見解，減少工程不確定性。然而，工具會受到輸入的限制，如果輸入不準確也就無從談結果的準確性，其中網格是輸入中的關鍵部分。劃分網格之前，工程師們考慮自己分析的條件和關注的因素，有利于防止劃分網格時眉毛胡子一把抓的現象，同時通過批判性地評估結果可以幫助我們更好地去提高結果的質量。

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總結

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