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三维有限元分析中的混合网格(Hybrid Mesh)

时间:2024-04-21 来源: 浏览:

三维有限元分析中的混合网格(Hybrid Mesh)

原创 GeotechWu 计算岩土力学
计算岩土力学

2. 单元类型回顾
下面简要回顾了常用的岩土有限元软件中使用的单元类型,但不包括FLAC3D和 3DEC使用的单元类型和 节点混合离散化(Nodal Mixed Discretization, NMD)算法,Itasca软件使用的方法参看【 3D单元类型选择对计算结果的显著影响(Element Type) 】。
(1) Plaxis3D
Plaxis3D的实体单元只有一种类型,即 10节点的四面体单元, 没有其它选择, 10节点的四面体单元在二维6节点三角形单元的基础之上进行了二阶插值,实践证明能够提供可接受的结果,而且比较容易由网格生成器生成。 Abaqus也提供了10节点的四面体单元(代号为C3D10)。

(2) OptumG3
OptumG3也使用了 10节点的四面体单元,不过它对应力和位移进行了独立的插值,因而理论上计算精度比Plaxis3D更高一些。下图所示的是使用raybet雷电竞电竞app下载地址 (Standard) 四面体单元和改进的混合(Mixed)四面体单元的计算结果比较,。可以明显看出Mixed单元的计算结果更合理一些。

(3) RS3
之前的RS3提供了两种单元类型,一个是4节点的四面体单元,另一个是10节点的四面体单元,前者的位移 在内部线性插值,后者的位移在内部非线性插值,如下图所示。
4节点单元由于位移是线性的, 因此内部的应变是常量, 对于位移的高应力梯度不合适, 单元的精确性差, 优点是 较少的自由度,因此产生的刚度矩阵小,计算速度快。 高阶的10节点由于位移是非线性插值,因此能够捕获高梯度位移的单元。

(4) GTS NX
GTS NX提供了多种3D单元类型,包括 4节点的四面体单元,10节点的四面体单元,6节点得五面体单元,13节点和15节点的五面体单元,8节点的六面体单元以及20节点的六面体单元, GTS NX具有混合网格(Hybrid Mesh)功能。
3. RS3的混合网格

实现方法很简单,首先通过Mesh>Define High Order Regions划分不同区域,然后在Mesh Settings中指定高阶单元,如下图所示。

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