有限元網(wǎng)格的數(shù)量和密度直接影響計(jì)算精度和計(jì)算成本。一般地，網(wǎng)格數(shù)量增加、網(wǎng)格尺寸減小，會(huì)提高計(jì)算精度、改善計(jì)算的收斂性，但同時(shí)計(jì)算成本也會(huì)增加;而減少網(wǎng)格數(shù)量、增大網(wǎng)格尺寸，則會(huì)降低計(jì)算成本，但有時(shí)會(huì)影響計(jì)算精度，甚至?xí)斐捎?jì)算的不收斂。所以在確定網(wǎng)格數(shù)量時(shí)應(yīng)權(quán)衡這兩個(gè)因素綜合考慮。

典型的焊接溫度場(chǎng)及過(guò)渡化網(wǎng)格劃分如圖 4-4所示。由圖 4-4 可見(jiàn)，由于焊接局部加熱的特點(diǎn)，較大的溫度梯度發(fā)生在焊縫及其附近，為了得到精細(xì)的計(jì)算結(jié)果，需要將焊縫及近縫區(qū)的網(wǎng)格劃分得密一些，而遠(yuǎn)離焊縫區(qū)域由于并不存在較大的溫度梯度，可劃分得相對(duì)粗大一些。值得注意的是，在劃分網(wǎng)格時(shí)要保證網(wǎng)格的連續(xù)，這樣才能保證計(jì)算變量的連續(xù)。

圖4-4即為一種連續(xù)過(guò)渡型網(wǎng)格劃分方法，這種方法既可保證焊縫區(qū)域計(jì)算的精確，又兼顧了計(jì)算的成本。

關(guān)于焊縫區(qū)域網(wǎng)格的大小，作者的經(jīng)驗(yàn)是，如果只進(jìn)行熱分析，焊縫區(qū)網(wǎng)格尺寸至少應(yīng)不大于熱源模型特征尺寸的一半左右。例如，在某焊接模擬中采用表面高斯分布熱源，其特征尺寸R=6mm，則焊縫區(qū)網(wǎng)格大小應(yīng)小于3mm。再如，

采用雙橢球形體熱源，其特征尺寸a=7mm，a=14mm，b=7mm，c=5mm，則取最小特征尺寸c的一半(2.5mm)比較合適。如果還需進(jìn)行焊接應(yīng)力分析、微觀組織轉(zhuǎn)變分析等，則需要進(jìn)一步減小網(wǎng)格尺寸。

圖 4-4典型的焊接溫度場(chǎng)及過(guò)渡化網(wǎng)格劃分

圖 4-5 對(duì)比了不同網(wǎng)格尺寸下,采用雙橢球形體熱源模型(a,=7mm,a,=14mm,b=7mm，c=5mm)進(jìn)行焊接溫度場(chǎng)分析時(shí)的計(jì)算時(shí)間與計(jì)算焊縫熔寬。

圖4-5 網(wǎng)格尺寸對(duì)計(jì)算時(shí)間與計(jì)算焊熔寬的對(duì)比

由圖 4-5 可以看出，隨著網(wǎng)格尺寸的減小，計(jì)算時(shí)間增加，在網(wǎng)格尺寸小于2.5mm 后，隨著網(wǎng)格尺寸繼續(xù)減小，計(jì)算時(shí)間迅速增加，而計(jì)算焊縫熔寬變幅較小，說(shuō)明其對(duì)計(jì)算精度提高影響不大。

（內(nèi)容、圖片來(lái)源：《焊接過(guò)程數(shù)值模擬》一書，侵刪）

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