網格品質檢查

網格品質會對結果的精確度產生重要影響。SOLIDWORKS Simulation 採用下列參數來衡量元素的網格品質。

長寬比

如為實體網格,具有邊線長度相等之均勻完美四面體元素的網格能夠達到最佳數值精確度。 如為一般幾何,您無法產生完美四面體元素的網格。

基於小邊線、曲線幾何、薄件特徵及尖銳角落等因素,某些產生的元素中可能會有邊線比其他邊線長出許多的情形。 當元素邊線的長度有很大不同時,結果較不精確。

完美四面體元素的個別比例乃用於計算其他元素的個別比例之基礎。 元素的高寬比為最長邊線與最短法線之間的比值,該法線係從頂點到相對於完美四面體予以正規化的相反面之落差。

根據定義,完美四面體元素的高寬比為 1.0。高寬比檢查會假設直邊線連接四個角的節點。 軟體會計算高寬比以檢查網格品質。

範例

個別比例接近 1.0 的元素 個別比例較大的元素

高品質的網格,其大多數元素的長寬比會小於 5 (90% 及以上)。 產生網格品質繪圖,以繪製所有元素的長寬比。

Jacobian 比例

適用於二階網格元素 (高品質實體與薄殼網格)。

Jacobian 比例會測量元素形狀與理想元素形狀 (直邊線等長者) 之間的偏差。 有線性邊線的完美二階四面體元素之 Jacobian 比例為 1.0。隨著元素邊線的曲率增加,元素的 Jacobian 比例也會增加,以對應曲線幾何。

接近極尖或極彎的邊界時,元素的邊緣可能會相互交錯並使得元素扭曲,形成自相交錯的幾何。 扭曲的元素具有負的 Jacobian 比例,並產生不正確的結果。

網格 PropertyManager 中,若網格中有扭曲的元素,發出扭曲元素警告選項就會發出警示。 若要移除扭曲的元素,請先檢查模型是否有任何不規則幾何。 在扭曲元素存在的區域將網格精細化。

Jacobian 比例檢查會考慮位於每個元素內的高斯點。 新研究中的預設值為 16 個高斯點。

建議事項: 使用 p-method 來解決靜態問題時,將 Jacobian 檢查設定為在節點
對於高階薄殼,Jacobian 檢查會使用節點上的 6 個點。

高品質的網格,其大多數元素的 Jacobian 比例介於 1 到 10 之間 (90% 及以上)。產生網格品質繪圖,以繪製所有元素的 Jacobian 比例。

對於大多數模型而言,高曲率區域的元素會有較高的長寬比和 Jacobian 比例。如果擁有最高長寬比和 Jacobian 比例 (大於 10) 之元素距離分析的臨界區域極遠,則這些區域可能不值得進行網格精細化。但是,對模擬來說至關重大的區域,您可以進行局部網格精細化,以降低不良品質元素的長寬比和 Jacobian 比例,並且改善模擬結果。

根據模型的幾何而定,網格精細化的後續層級可能不會進一步改善網格品質與模擬結果。 在各個層級的網格精細化後,確認網格品質繪圖的長寬比和 Jacobian 比例顯示較少的不良品質元素。 此外,確保每次成功執行網格精細化後,模擬結果都會收斂為有限值。

元素區域

(僅供薄殼網格使用)。

元素區域檢查會以限制表面區域值測量每個元件的表面區域。網格演算法會將表面區域小於限制值的元素識別為品質不良的元素,並將這些元素從網格中移除。表格列出每個網格的元素表面區域可接受的限制值。
網格產生器 元素區域的限制
標準 (網格元素公差) ^2 * 0.001
基於曲率 (最小元素大小) ^2 * 0.001
基於曲率的混合式 (最小元素大小) ^2 * 0.001

若要根據元素區域檢視網格品質診斷:

網格品質診斷 PropertyManager 的顯示下,選擇元素區域

偏斜度

(僅供薄殼網格使用)。

偏斜度是相對於理想元素類型角度,針對元素品質的角度測量。若為三角形元素,則偏斜度為與具有理想形狀元素之間的角度偏差比例。

= 元素面的最大角度

= 元素面的最小角度

= 等角元素的角度 (若為等邊三角形即等於 60°,若為正方形則等於 90°)

完美的等邊三角形的偏斜度值為 0。SOLIDWORKS Simulation 會將偏斜度值大於 0.9 的元素識別為品質不良的元素。您可以將偏斜度值指定為低於 0.9,以套用更嚴格的條件。

若要根據偏斜度檢視網格品質診斷繪圖:

網格品質診斷 PropertyManager 中的 顯示下,選擇偏斜度