在有限元仿真分析中，网格划分我敢说是最关键的一个步骤，没人会反对吧。作为仿真工程师来说，怎么做到把网格划分的精妙，就很考验功力和决策了。

要知道，网格划分的好坏，直接影响求解的精度和速度：网格太粗，结果可能失真；网格太密，计算量又会迅速增加。因此，如何合理地进行网格划分？我们元王仿真这篇内容来为大家解疑答惑。

有限元仿真网格化可以分为3个核心步骤：

定义单元属性；

在几何模型上定义网格属性；

划分网格。

下面我们元王仿真就围绕有限元仿真分析中网格划分的类型与步骤，系统梳理一下。

01、网格划分的三个核心步骤

1.1 定义单元属性

在导入3D模型后，进行网格划分之前，首先要明确使用什么类型的单元。千万别一上来就凭着感觉划分网格，做的过程发现好像不对，那样不仅耗费时间，还容易出错。

单元属性通常包括单元类型、实常数等。所谓实常数，可以理解为某些单元需要的附加参数，例如梁单元的截面属性、壳单元的厚度等。

只有先把单元属性定义清楚，后续的网格划分才能更准确地往下进行。

1.2 在几何模型上定义网格属性

定义网格属性，主要是定义单元的形状和大小。

单元形状：比如选择四边形、三角形、六面体、四面体等；

单元大小：通常在线段上进行定义，可以通过线段数目或长度大小来划分。

也就是说，网格疏密并不是凭空控制的，而是通过对几何线段设置分段数量或尺寸来实现。

1.3 划分网格

当单元属性和网格属性都定义完成后，就可以执行网格划分命令，让几何模型生成有限元网格。

这三个步骤看似简单，但实际顺序和策略及时机选择非常关键，尤其是在复杂模型里。

02、网格属性什么时候定义更合适？

网格属性的声明时机，一般有两种方式：

在线段建立后立刻声明；

整个实体模型完成后逐一声明。

如果采用Bottom-Up方式建立模型，也就是从点、线、面到体逐步构建模型，那么更推荐在线段建立后立刻声明网格属性。这样做比较方便，也不容易出错。

原因很简单：当你声明了线段的数目和大小后，后续复制对象时，这些属性会一起被复制过去。这样就不需要反复设置，能明显提高建模效率。

完成这些操作后，就可以进行网格化命令了。

03、网格化可以逐步进行

网格划分并不一定要等整个模型全部建完才做。

实际操作中，网格化过程也可以逐步进行：

实体模型对象完成到某个阶段，就先进行网格划分；

如果所得结果满意，再继续建立其他对象并网格化；

如果发现问题，也可以及时调整，避免最后返工。

这种“边建模、边网格化、边检查”的思路，在复杂模型中尤其实用。

04、常见网格划分类型

网格划分可以分为多种类型，常见的有：自由网格、映射网格、扫掠网格、混合网格等。

4.1. 自由网格

自由网格适应性较强，适合形状复杂的几何模型。

它通常自动生成，对几何拓扑要求较低，但往往会产生三角形或四面体网格，计算量和网格质量需要重点关注。

特点：灵活、自动化程度高，适合复杂模型。

缺点：单元数量通常很大，计算效率降低。

4.2. 映射网格

映射网格要求几何区域比较规则，并且满足一定的拓扑条件。

它通常生成四边形或六面体网格，网格质量较好，计算效率也更高。

给面划分四边形映射网格时，必须满足3个条件：

此面必须由3或4条线围成；

在对边上必须有相等的单元划分数；

如果此面由3条线围成，则三条边上的单元划分数必须相等则必须是偶数。

给体划分六边形单元映射网格时，必须满足4个条件：

它必须是砖形（六面体），楔形体（五面体）或四面体形；

在对面和侧边上所定义的单元划分数必须相等；

如果体是棱柱形或四面体形，在三角形面上的单元划分数必须是偶数；

相对棱边上划分的单元数必须相等，但不同方向的对应边可以不相等。

特点：规则、质量高，但对几何形状要求较高。

4.3. 扫略网格

扫略网格适合具有拉伸、旋转或沿路径扫描特征的模型。对于复杂几何实体，经过一些简单的切分处理，就可以自动形成规整的六面体网格。

特点：适合规则实体，容易得到高质量六面体网格。

4.4. 混合网格

混合网格就是在几何模型上，根据各部位的特点，分别采用自由、映射、扫略等多种网格划分方式，以形成综合效果尽量好的有限元模型。

比如为了提高计算精度和减少计算时间，先考虑对适合于扫略和映射网格划分的区域先划分六面体网格。对实在无法再切分而必须用四面体自由网格划分的区域，采用带中节点的六面体单元进行自由分网。

05、网格划分的几点建议

网格划分有技巧，熟练生巧，多练多总结就好。下面我们元王仿真总结了几点建议，也算是对本篇内容的一个总结了。

先规划，再划分：不要一上来就全局划网格，先想清楚哪些区域需要加密，哪些区域可以放粗。

规则区域优先映射或扫略：能生成六面体的地方，尽量用六面体。

复杂区域用自由网格：不要强行映射，否则容易失败或质量很差。

控制线段数目和尺寸：网格大小最终会反映到线段划分上。

逐步网格化并检查：每完成一部分就检查网格质量，满意后再继续。

善用属性复制：在线段建立后声明属性，复制对象时属性会一起复制，效率更高。

永远要记住的就是网格划分不是越密越好，而是要在精度、速度、模型复杂度之间找到平衡。

掌握网格划分的三个步骤：定义单元属性、定义网格属性、划分网格。再结合自由网格、映射网格、扫略网格和混合网格等不同类型，才能让有限元仿真既算得准，又算得快。

对于有限元分析来说，网格划分做得好，往往就成功了一大半。