現(xiàn)如今，越來越多的工程師和研究人員利用有限元分析軟件，來建立一些計算模型來模擬實際狀況。有限元分析是利用數(shù)學近似的方法對真實物理系統(tǒng)(幾何和載荷工況)進行模擬。

這種求解思想很早就已經出現(xiàn)，比如說：割圓法求圓周率，通過不斷增加正多邊形的邊數(shù)，使正多邊形的面積更像加接近圓的面積，使用的邊數(shù)越多，繪制的圖形與真實圓的差距就越小。

一：什么是有限單元?

各種有限分析軟件的分析流程基本一致，以SOLIDWORKS的Simulation為實例來說，我們在軟件中為模型分配材料屬性，定義載荷和約束，再使用數(shù)值近似方法，將模型離散化以便分析。

在有限元分析軟件中，離散化過程就是網格劃分的過程，即將幾何體剖分成相對小且形狀簡單的實體，這些實體被稱為有限單元。

下面就是一個虎鉗的網格劃分。

二：網格分類

在SOLIDWORKS Simulation中我們將網格分為三種：實體四面體網格，殼單元三角形網格，橫梁單元。合理的利用不同的網格能幫助我們大大減小計算量，加快運算速率。那么如何判斷使用哪種網格?使用不同的網格有什么影響呢?下面就帶大家了解一下：

如下圖，我們創(chuàng)建一個5X30X100的零件，分別用實體單元和梁單元、殼單元對它進行分析，查看劃分網格數(shù)(均采用默認的網格設置)，求解時間和計算結果的差別。

這里我們?yōu)榻Y構一側添加固定約束，為另一側添加50N，豎直向下的力做為本次分析的邊界條件。首先使用默認的設置采用不同單元對模型進行網格劃分：

可以看到采用實體單元劃分的自由度數(shù)是采用殼單元劃分的5倍多，是梁單元的24。接下來查看不同單元分析得到的結果的區(qū)別

三：實例總結

可以看到應力結果誤差在2%左右，位移結果誤差也在2%左右，誤差都不大，在可以接受的范圍內。借助以上這個實例，可以看到在對結構進行網格劃分時，我們可以使用梁單元或殼單元來進行分析，這樣能減少總體網格數(shù)量，減輕計算機負擔，加快運算速度。

一般來說，當我們要處理的模型符合以下情況時，我們可以對它進行對應的處理當模型的一個方向的尺寸遠小于其他方向，且沿厚度方向的應力可以忽略，使用殼單元例如鈑金件，曲面實體;

分析的結構或者結構的某一部分具有相等或相似的截面，并且一個方向的尺寸遠大于另外兩個方向，采用梁單元，比如說支架，鋼架結構;

對于一個大型的結構，合理的對不同部分使用不同的網格單元進行分析，可以大大減少網格數(shù)量，降低計算量，減少計算時間。