作者gamer ()
看板Cad_Cae
标题Re: [问题] 关於ansys的矩形网格与三角网格差异在哪?
时间Sun Oct 13 22:53:13 2013
※ 引述《o422336787 (鼎Ding)》之铭言:
: 如题
: 小弟最近有这问题
: 想请问板上大大有人知道吗?
: 感谢
主要是和收敛性有关,「有限」元素法顾名思义是用有限
的元素去近似解,因此解的精确度和元素的数目有相当程度的
关系,三角形(四面体)元素和四边形(五、六面体元素)元素由
於节点(node)数量不同,元素的收敛性也不同。
一个直观的想法,三角形仅有3个节点,而4边形有4个,
所以使用4边形元素只需要三角形元素的3/4数量解即可有相同
程度的准确性。更进一步的想,一个四边形用三角形元素去填,
所需要的元素数目是四边形的两倍,换句话说,以三角形元素
进行网格化所需的元素数量本来就会比四边形更多。
讲了这麽多,一定会有人觉得不就是元素数量的问题而已,
现在的电脑这麽快,我用十万个元素和一万个元素计算的时间
也差不了多少。不过,那是近几年才发展成如此的,在更早一
些的时候,FEM的元素数量和一个问题能不能解析有非常大的
关联性在,受限於硬体和软体的限制,过去元素数量在超过十
万个以上时,很容易就会有out of memory的问题,而即便没
有发生,计算时间也非常冗长,甚至会有算一个问题要好几天
的状况。为了能够更有效率的求解,mapple mesh是很重要的
一门功夫,好的mesh不仅可以缩短运算时间,对於提昇解的收
敛也有相当大的帮助。
除此之外,纵使撇开数量的问题不谈,三角形元素也有它
先天不良的地方,使得即便使用足够多的元素,解的收敛性也
不如四边形元素。这与FEM使用的高斯积分法有关,在完成mesh
之後,为了要能够使用高斯积分法进行数值积分,必须把每个
元素从local coordinate转换到gaussian coordinate,这个动
作称之为"mapping"。三角形元素由於只有三个节点,因此mapping
到座标轴上时误差会比较大(使用quadratic的三角形元素,能
够些微改善这个问题),而这一个误差会影响到K矩阵的值,最
後影响到解的准确度。四边形元素由於一对一映像过去,所以
没这个问题,仅有形状差异造成的误差,故先天上较三角形元
素来的优势。
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