网格划分的质量和单元类型的选择会影响数值模拟结果的准确性、计算时间，甚至引起不收敛问题。对于不同的模拟，所需的网格类型、数量和划分方法是不同的。本文将详细介绍有限元软件网格划分的知识，希望对您的学习有所帮助。
网格划分是有限元模型的重要组成部分。需要考虑的问题很多，工作量很大。网格的形式因分隔器的层次和想法而有很大差异。因此，影响计算精度。和计算规模会产生重大影响。一般来说，随着网格数量的增加，计算精度会提高，但同时计算规模也会增大，因此在确定网格数量时应权衡这两个参数。当网格数较少时，增加网格数可以在不大幅增加计算时间的情况下显着提高计算精度。因此，应注重增加电网数量的经济性。实际应用中，可以比较密集网格划分和密集网格划分的计算结果。如果两次计算结果有显着差异，则应继续添加网格并重新计算，直至误差在允许范围内。
1. 独立实体（ ）和非独立实体（ ）
对非独立实体进行网格划分时，应将窗口顶部环境栏中的选项设置为零件，即对零件进行网格划分；对独立实体进行网格划分时，应将该选项设置为窗口顶部环境栏中的零件。 ，即对装配体进行网格划分。
2. 网格单元形状
在Mesh功能模块Mesh中，弹出Mesh对话框，可以在其中选择单元形状。
对于 2D 问题，可以使用以下元素形状：
1）Quad：网格中完全使用Quad单元；
2）Quad-：网格中主要使用四边形单元，但过渡区域允许使用三角形单元。选择四边形类型可以更轻松地从粗网格过渡到细网格。
3) Tri：网格中完全使用三角形元素。
对于 3D 问题，包括以下替代元素形状：
1) Hex：在网格中使用完全六面体元素
2）Hex-：网格中主要采用六面体单元，但过渡区域允许使用楔形（三棱柱）单元；
3）Tet：网格中完全使用四面体单元；
4）楔形：网格中完全使用楔形单元。
分工建议：
对于 3D 问题，尝试将六面体元素划分为 Hex。对于复杂模型的应力分析，请使用高阶四面体单元。对于二维问题，尝试划分四边形元素Quad。可以用较小的计算成本获得较高的精度，应尽可能选择。
如果网格控件（mesh）中的单元形状设置为 Hex 或 Quad，您可以尝试将其更改为 Hex- 或 Quad-，这样可以让网格包含少量的楔形或三角形（Tri）单元，像这样将更容易生成网格。
3、网格划分技术：
（结构化网格）：将一些标准网格图案应用到一些形状简单的几何区域。使用结构化网格的区域以绿色显示；
Sweep（扫掠网格）：对于二维区域，首先在边缘生成网格，然后沿扫掠路径拉伸，得到二维网格；对于三维区域，首先在表面生成网格，然后沿扫掠路径拉伸。扫描路径被拉伸以获得三维网格。使用扫描网格的区域显示为黄色；
自由：自由网格是最灵活的网格划分技术，几乎可用于任何几何体。具有自由网格的区域显示为粉红色；
无法网格划分：如果某个区域为橙色，则无法使用当前分配给该区域的网格划分技术对其进行网格划分。当模型结构非常复杂时，经常会出现这种情况。这时需要将复杂区域划分为几个形状简单的区域，然后划分为结构化网格或扫掠网格。
注：自由网格技术使用三角形单元Tri（二维模型）和四面体单元Tet（三维模型）。一般应选择有内部节点的二次元，以保证精度；结构化网格和扫掠网格一般采用Quad和Hex单元，分析精度相对较高。
当使用结构化网格或扫掠网格划分技术时，如果定义了完全约束的种子（Seed），则网格划分可能不会成功，并会出现错误消息。您可以忽略错误消息并允许删除这些种子。约束来完成网格的划分。
4.网格划分算法：
使用四边形和六边形单元进行网格划分时，有两种算法可供选择：Axis（中性轴算法）和Front（高级算法）。
Axis（中性轴算法）：首先将要网格划分的区域划分为一些简单区域，然后使用结构化网格划分技术对简单区域进行网格划分。 Axis（中性轴算法）算法具有以下特点：
（1）使用Axis比较容易获得单位形状规则的网格，但网格和种子的位置不一致；
（2）在二维模型中使用Axis并选择网格（最小化网格过渡）可以提高网格质量，但使用该方法生成的网格更容易偏离种子；
(3) 如果在模型的某些边上定义了完全约束的种子，Axis将自动为其他边选择最佳种子分布；
(4) Axis算法不支持从CAD模型导入的不精确模型和虚拟拓扑。
前面（高级算法）：首先在边界上生成四边形网格，然后将其扩展到区域内部。具有以下特点：
(1)使用Front算法得到的网格可以很好地匹配种子的位置，但在狭窄的区域内，精确匹配每个种子可能会导致网格倾斜；
(2)使用Front算法更容易获得单位大小统一的网格。在 中，网格的最小元素限制了增量步长。
(3)使用Front算法更容易获得粗网格到细网格的过渡；
(4)Front算法克服了Axis算法的缺点，支持不精确模型和从CAD软件导入的二维模型的虚拟拓扑。
5、啮合失败的解决方法：
(1) 在Mesh模块中，主菜单Tools---Query下，检查模型中是否存在自由边、短边、小面、小尖角或微小间隙，这些都会导致网格划分失败。如果几何元件是从CAD模型导入的，要注意检查模型本身是否存在问题；如果在/CAE中创建几何部件，则需要注意拉伸和切割操作，因为几何坐标的错误可能会出现问题。
（2）在Mesh模块中，使用主菜单Tools---（ ）合并小边或面，或者忽略某些边或顶点，如下图：
合并面之前 合并面之后
(3)在零件模块中，主菜单工具-可以修复现有的几何问题。
例如，您可以选择一个/多个面将短边、小面或长而窄的面与周围区域合并。
(4) 划分()一个太窄太长的区域。
(5)加密种子：在无法网格化的区域布置更密集的种子可能会产生意想不到的效果。
(6) 编辑网格：使用网格编辑工具（Mesh>Edit）编辑网格。
6.节点数量和插值顺序的说明（分为以下三种）
1）线性单元：仅在单元的角点处布置节点，各个方向均采用线性插值；
2）二次单元：每条边上都有中间节点，采用二次插值；
3）二次校正单元：只有Tri和Tet使用该网格。每条边上都有中间节点，采用改进的二次插值；
线性完整积分单元
Meh型，保留参数，即可建立线性完整积分单元。如CPS4单元（四节点四边形双线性平面应力线性单元）； C3D8单元（8节点六面体线性全集成单元）。所谓“完全积分”是指当单元具有规则形状时，所使用的高斯积分点数足以对单元刚度矩阵中的多项式进行精确积分。当承受弯曲载荷时，线性全集成元件会出现剪切自锁问题，导致元件过硬。即使划分很细的网格，计算结果也并不理想。
二次完全积分单元
CPS8：8节点二次二次平面应力完全积分单元；
C3D20：20节点六面体二次完全积分单元；
二次完全积分单元的优点：
1）应力的计算结构非常精确，适合模拟应力集中问题；
2）一般不存在剪切自锁问题；
应用二次完全积分单元时，应注意以下问题：
1）不能用于接触分析；
2）对于弹塑性分析，如果材料是不可压缩的（如金属），则容易发生体积自锁；
3）当单元发生扭曲或弯曲应力有梯度时，可能会发生一定程度的自锁；
线性降积分单元
对于 Quad 元素和 Tex 元素，/CAE 默认使用线性缩减积分元素。如CPS4R（四节点四边形双线性平面应力线性减缩积分单元）； C3D8R（8节点6面体线性降积分元件）。
线性缩减积分元件在积分方向上比普通全积分元件少一个积分点。线性降积分单元只有单元中心点处的积分点，因此存在“沙漏”问题（线性降积分单元模拟弯曲，积分点处所有应力分量为零，变形能为零，并且单元没有粗网格情况，这种零能量模式会扩展，使得结果毫无意义）。当使用线性降积分单元模拟弯曲载荷时，沿厚度方向至少应划分四个单元。
线性降积分单元具有以下优点：
1）位移求解结果更加准确；
2）当网格发生扭曲时，求解结果不会受到太大影响；
3）在弯曲载荷下不易发生剪切自锁（弯曲时，线性全集成元件的边缘不能弯曲）。
缺点：
1）需要划分更细的网格来克服沙漏现象；
2）不适合模拟应力集中问题。由于线性降积分仅在单元中心点有一个积分点，相当于一个恒定应力单元，因此其积分点处的应力结果是准确的，但外推平均后的节点应力不准确。
二次降积分单元
对于 Quad 单位和 Tex 单位，也可以使用二次降积分单位。 CPS8R（四节点二次二次平面应力线性降积分单元）； （20 节点 6 面体二次降积分单元）。
优点：1）不会出现严重的沙漏现象； 2）复杂应力条件下对自锁现象不敏感；
同时使用二次降积分单元时应注意的问题：
1）不能用于接触分析；
2）不适合大响应问题；
3) 节点应力结果通常低于二次完全积分单元的结果。
非协调模态单元
对于 Quad 和 Tex 单位，还可以设置非协调模式单位。仅在/存在非协调模态单元，其目的是克服线性全积分剪切自锁问题。
优势：
1）克服剪切自锁问题，在单位变形较小时获得更准确的位移和应力结果；
2）模拟弯曲问题时，在厚度方向上只需要很少的单元就可以得到与二次单元相同的结果；
3) 采用增强变形梯度的非协调模态单元。单元结不会重叠或开孔，因此很容易扩展到非线性和有限应变位移。
综上所述，选择三维实体单元类型时应遵循以下原则：
(1)对于三维模型，尽可能采用结构化网格划分技术或扫掠网格划分技术，获得Hex单位网格，降低计算成本，提高计算精度。当几何形状复杂时，在不重要的区域也可以使用少量的楔形单元。
(2) 如果采用自由网格划分技术，则Tet单元类型应为二次元。 /中应选择修改后的Tet单元，/中可以选择C3D10，但如果塑性变形较大，或者模型中有接触，则使用默认的“硬”接触关系（“硬”船） ，则还应选择 Tet 单位。
(3)中的所有单元均可用于动态分析，单元选择的一般原则与静态分析相同。然而，在使用/模拟冲击或爆炸载荷时，应选择线性单元，因为它们具有比二次单元使用的均匀质量公式更好地模拟应力波的集总质量公式。
如果使用的求解器为 / ，则在选择单元类型时还应注意以下几个方面：
1）对于应力集中问题，尽量不要使用线性降积分单元。二次元可用于提高精度。如果在应力集中位置进行网格细化。使用二次降积分单元（CAX8R、CRE8R、CPS8R.）得到的应力结果与二次全积分单元相差不大，且二次降积分单元的计算时间相对较短。
2）对于弹塑性分析，如果材料是不可压缩的（如金属材料），则不能使用二次全积分单元，否则会出现体积自锁问题，并且不要使用二次Tri单元或Tet单元。建议使用修正的二次Tri 单元或Tet 单元、非配位单元和线性降积分单元。如果使用二次降积分单元，则当应变超过 20%-40% 时，必须创建足够密集的网格。
3）如果模型存在接触或变形较大，应使用线性Quad或Hex单元，以及修正的二次Tri单元或Tet单元，但不能使用其他二次单元。
4）对于以弯曲为主的问题，如果能保证关注部分的单元变形较小，使用非坐标单元（如C3D81单元）可以获得非常准确的结果。
5）除平面应力问题外，如果材料是完全不可压缩的（如橡胶材料），则应采用混合单元；在某些情况下，混合单元也应用于近似不可压缩的材料。
分享：如何划分两端粗网和中间细网：
直接定义组件四个长边的局部种子，定义为类型，从中间到两侧均匀变化。
这样就可以得到两边网格较小，中间网格较大，逐渐变化的效果：
在实际建模过程中，模型的形状可能比较复杂，因此可能需要具体情况具体分析，综合采用各种网格划分方法，选择合适的单元类型，才能在最短的时间内获得最准确的解。
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