網(wǎng)格是有限元分析的基礎(chǔ)，要保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確，首先要保證網(wǎng)格的質(zhì)量。ANSYS會(huì)對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行質(zhì)量檢查并會(huì)對(duì)有質(zhì)量問題的單元給出警告信息或者錯(cuò)誤信息。如果單元的某個(gè)質(zhì)量指標(biāo)超過/小于某一個(gè)給定的數(shù)值，會(huì)給出警告信息(warning message)，如果該質(zhì)量指標(biāo)超過/小于某一個(gè)給定的值，就會(huì)給出錯(cuò)誤信息(error message)，如果有了警告信息，計(jì)算還是有可能進(jìn)行下去的，只是計(jì)算精度有可能會(huì)受到影響（只是可能，具體情況需要具體分析）。如果有了錯(cuò)誤信息，計(jì)算通常是沒法進(jìn)行下去的。

ANSYS中衡量單元質(zhì)量主要有以下指標(biāo)：

1.Aspect Ratio: 長寬比。也就是單元最長邊和最短邊之比值。當(dāng)aspect ratio超過20的時(shí)候，ansys會(huì)給出警告信息，當(dāng)超過1.0e6的時(shí)候，會(huì)給出錯(cuò)誤信息。

通常我們?cè)趧澐志W(wǎng)格的時(shí)候，要保證單元長寬比不要超過5~10,如果情況實(shí)在是特殊，也最好不要超過ANSYS的警告值20，再退一步，長寬比有超過20的，一定要保證這樣的單元數(shù)量比較少，而且數(shù)值超過20不要太多，否則，計(jì)算結(jié)果可信度很低。

2.Deviation From 90 Degree Corner Angle: 弦差。這個(gè)是針對(duì)面單元的。當(dāng)結(jié)構(gòu)中有倒角的時(shí)候，倒角處的網(wǎng)格劃分層數(shù)越多，單元與幾何吻合度越高，此時(shí)，弦差指標(biāo)越好。反之，倒角層數(shù)越少，單元與幾何偏離越遠(yuǎn)，弦差就越差。至于ANSYS是如何對(duì)弦差進(jìn)行精確的數(shù)學(xué)定義的，無從得知。這個(gè)指標(biāo)我們通常較少關(guān)注。

3.Deviation From Parallel opposite edges in degrees:四邊形對(duì)邊偏差角。這個(gè)僅針對(duì)四邊形而言。描述兩個(gè)對(duì)邊的夾角的。對(duì)邊平行時(shí)，是最佳的情形。這個(gè)指標(biāo)也基本不會(huì)關(guān)注他。

4.Maximum Corner Angle in Degrees: 單元的最大內(nèi)角。

對(duì)于三角形單元，超過165度會(huì)給出警告信息，超過179.9度會(huì)給出錯(cuò)誤信息。

對(duì)于不帶中間節(jié)點(diǎn)的四邊形單元，超過155度會(huì)給出警告信息，超過179.9度給出錯(cuò)誤信息。

對(duì)于帶中間節(jié)點(diǎn)的四邊形單元，超過165度會(huì)給出警告信息，超過179.9度會(huì)給出錯(cuò)誤信息。

5. Jacobi Ratio:雅各比系數(shù)。

ANSYS 的Jacobi系數(shù)似乎和其他軟件的定義不一樣，ANSYS對(duì)于Jacobi系數(shù)的限制如下：

H-Method element:

warning limit: 30.0

error limit :1000.0

P-Method element:

warning limit:30.

error limit:40.

6.warping factor: 翹曲系數(shù)，這個(gè)是用來描述四邊形單元的翹曲程度的。

ANSYS對(duì)于翹曲系數(shù)的數(shù)學(xué)定義跟其他軟件也是不同的。

比較奇特之處在于，在ANSYS中，用于判定翹曲系數(shù)的警告指標(biāo)和錯(cuò)誤指標(biāo)不僅僅取決于單元的幾何形狀，還跟單元類型，求解控制參數(shù)，單元選項(xiàng)有關(guān)。舉個(gè)例子，對(duì)于shell63單元，你打開大變形開關(guān)和關(guān)閉大變形開關(guān)(NLGEOM,ON/OFF)，警告指標(biāo)和錯(cuò)誤指標(biāo)是不同的。shell63的KeyOpt(1)是否等于1，也會(huì)影響警告指標(biāo)和錯(cuò)誤指標(biāo)，詳細(xì)情況如下：

QUAD ELEMENT OR FACE WARPING FACTOR
    SHELL43, SHELL143, SHELL163, SHELL181
         WARNING TOLERANCE (51) =   1.000000  
         ERROR TOLERANCE   (52) =   5.000000   

    INFIN47, INTER115, SHELL131, SHELL57, SHELL157,
    SHELL63 WITH NLGEOM OFF AND KYOPT1 NOT = 1
         WARNING TOLERANCE (53) = 0.1000000  
         ERROR TOLERANCE   (54) =   1.000000   

    SHELL41, OR SHELL63 WITH KYOPT1=1
         WARNING TOLERANCE (55) = 0.2000000E-01
         ERROR TOLERANCE   (56) = 0.2000000   

    SHELL28
         WARNING TOLERANCE (57) = 0.1000000  
         ERROR TOLERANCE   (58) =   1.000000   

    SHELL63 WITH NLGEOM ON AND KYOPT1 NOT = 1
         WARNING TOLERANCE (59) = 0.1000000E-04
         ERROR TOLERANCE   (60) = 0.1000000E-01

    3D SOLID ELEMENT FACE
         WARNING TOLERANCE (67) = 0.2000000  
         ERROR TOLERANCE   (68) = 0.4000000  

從上面列出的內(nèi)容中，我們可以看到，有幾種情況下shell63的error指標(biāo)值是非常低的，也就是說，單元的翹曲系數(shù)很容易超標(biāo)而報(bào)錯(cuò)，這就要求我們?cè)谶x擇單元類型的時(shí)候要注意了。

今天在做一個(gè)殼-殼接觸非線性分析的計(jì)算的時(shí)候，偶然間發(fā)現(xiàn)這個(gè)問題的。

        我用Hypermesh劃分的網(wǎng)格，網(wǎng)格質(zhì)量還可以，在abaqus里面計(jì)算了一遍，我想把模型再用 ANSYS算一遍。網(wǎng)格沒有任何變化，單元類型選擇的是Shell63.但是導(dǎo)入到ANSYS中求解的時(shí)候，很多單元都因?yàn)閱卧穆N曲系數(shù)(warping factor)超過錯(cuò)誤極限而報(bào)錯(cuò)，計(jì)算沒法進(jìn)行。可是單元的質(zhì)量明明很好啊?讓人一頭霧水。

折騰了半天，才弄明白：ANSYS的翹曲系數(shù)的警告極限和錯(cuò)誤極限跟單元類型，求解控制參數(shù)，單元的Keyopt選項(xiàng)設(shè)置都有關(guān)系的。我們大部分情況下都是在用shell63進(jìn)行線性分析，NLGEOM開關(guān)是沒有打開的，在這種情況下，翹曲系數(shù)的錯(cuò)誤極限值比較大，不會(huì)輕易超標(biāo)。而我今天這個(gè)分析恰好是非線性接觸分析，而且是打開了NLGEOM開關(guān)的，根據(jù)上面列表可以看出，在這種情況下，shell63 單元的翹曲系數(shù)如果超過0.1000000E-01就會(huì)報(bào)錯(cuò)，結(jié)構(gòu)形狀稍微復(fù)雜一點(diǎn)的，這個(gè)翹曲系數(shù)錯(cuò)誤極限就很容易超標(biāo)了。

解決辦法：換單元類型，把shell63換成shell181。從上面的列表中可以看出,shell181的翹曲系數(shù)錯(cuò)誤極限和警告極限是不受到求解控制參數(shù)和單元的KEYOPT選項(xiàng)的影響的。

另外一個(gè)可能會(huì)消除翹曲系數(shù)超標(biāo)的解決辦法：不更換單元類型，但是設(shè)置shell63單元的Keyopt(1)=1。

因?yàn)樯厦嫠f容易超標(biāo)的情況，都是在Keyopt(1)不等于1的時(shí)候出現(xiàn)的，如果設(shè)置了Keyopt(1)=1，可能會(huì)消除翹曲系數(shù)超標(biāo)。但是Keyopt(1)=1的時(shí)候，shell63單元就只具有面內(nèi)剛度了(Membrane stiffness only),而這并不是我想要的，所以，我也懶得去驗(yàn)證了。