CATIA导入Workbench仿真：焊接件接触干涉会影响结果吗？

需要将catia中建模结果输入到workbench中计算，但是建模中的一些问题需要证明

1.多个构件之间若有相交（干涉）对计算结果是否有影响

焊接件若有多个零件形成多个焊接bonded接触，会大大影响计算内存开销，例如一次计算中，网格单元数量仅为3百万，在存在上百个接触情况下，内存占用可以达到300GB，时间往往超过20分钟。而另外一次计算中，网格单元数量达到1200万，焊接件为一个整体不存在接触情况下，内存占用仅105GB，计算时间也仅仅21分钟，那么

2.在存在多个构件情况下，用布尔命令将所有构建融合为一个无接触的零件对于计算结果正确性是否有影响？

在多个场景下，对于计算，都要求厚度方向上至少有2层网格才能保证计算结果，不过那是往往是基于以前的低阶网格单元如solid45，现在2021以后版本的workbench都是用的高阶网格单元如solid185，那么

3.高阶网格单元情况下，厚度方向仅一层网格对计算结果影响有多大？

以下便简称为问题1、2、3

问题1

以上2个包络体拉伸生成的构件，很明显两者之间是有干涉的

对以上2个构件相交的地方进行处理如下

将相交的地方移除掉，再放在一个零件几何体下计算

对比的一个不移除操作，直接两个包络体添加到一个零件体下进行计算

先看不移除，直接添加到一个零件体下的计算

设置均为重力、一端固定、一段施加向下0.01MPa的压力

变形和等效应力结果如下

最大变形8.6389mm，最大应力99.039MPa

再看移除相交部分再提交到零件体中的计算

最大变形8.6386mm，最大应力99.046MPa

综上所述，无论构件之间是否有干涉，添加到一个零件几何体下的布尔融合，会使得结果几乎相同。也就是可以认为构件之间的干涉结果零件添加后不影响计算

问题2

如上将同一个零件分割为数十份来模拟焊接件之间的接触是否对结果有影响，焊接机之间导入后自动生成的bonded接触就是焊接接触，无需另外修订，其他网格受力设置一样，看结果

以上网格均为全局4mm，由于多次分割，网格自动生成的多数为六面体，但是结果与无多次分割计算基本一致，故可以证明，焊接件若有多个构件，可以融合为一个零件进行计算，不影响结果准确性

以上3种情况的网格如下

以上可见，无论是否移除相交部分，网格规模和计算占用内存相同，而多次切割多个接触情况下占用内存却大一些，即使网格数量要少23.2%（2249到1728），

问题3

以上可见，若不考虑网格过密带来的过高应力数值，仅仅考虑变形量，在如今高阶网格单元计算情况下，厚度方向单层网格与多层网格计算结果基本一致。

由于长度方向网格密度相差太大，应力结果或许有分析，但是在另其他文章也有类似结论

文章1）https://zhuanlan.zhihu.com/p/625546726

引用如下

“1）对于薄壁结构，足够细的二阶四面体网格能够获得足够精度的求解结果，能准确获得应力和位移的的大小和分布特点。(即使板厚方向只有一层四面体单元)

2）对于薄壁结构，粗疏的二阶四面体网格的应力和位移结果都会明显偏小，本文的案例存在约30%的差距。但基本能获得应力和位移的分布特点。

3）对于薄壁结构，使用壳单元可以在保证求解精度的前提下大幅降低求解规模。但如果不方便抽壳，使用二阶四面体单元也是可行的。如果四面体网格足够细，能准确获得应力和位移的大小和分布特点；如果四面体网格粗疏，能基本能获得应力和位移的分布特点，但应力值和位移值会明显偏小。”

引用结束

文章2）https://fscae.com/4240/

引用如下

“1）薄板结构使用1层全积分高阶单元，基本能够满足常见静刚度及静强度计算需求

2）薄板结构沿着弯曲长度方向的单板网格数量建议≥20，如果板子长厚比≥100，建议适当增加该数量

3）不同求解器对于薄板分析的精度虽然存在误差，但是划分份数达到上述要求之后，基本都在可接受范围之内

4）由于模态分析的变形模式会更加复杂，所以对于复杂变形模式的模态振型，建议每个弯曲弧度按照上述要求处理”

引用结束

总结：

1.若部件存在相交干涉，catia中添加到一个零件下的操作，干涉会被融合，不影响计算结果准确性，其他软件的布尔融合方式有其他方法自行探索。

2.焊接件若存在多个部件，可以融合为1个零件，不影响计算结果准确性，可以大大降低接触带来的内存占用和时间时间开支

3.对于难以划分多层网格的薄壁结构，高阶网格单元下的计算，一层或多层网格下的计算基本不影响结果的准确性

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