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结构力学仿真软件：LUSAS：LUSAS网格划分技术详解

1绪论

1.1LUSAS软件简介

LUSAS,一款由英国LUSAS软件公司开发的高级结构力学仿真软件，自1975

年问世以来，一直致力于提供精确、高效的工程分析解决方案。它广泛应用于

航空航天、汽车、建筑、桥梁、能源等多个行业，能够处理复杂的线性和非线

性结构分析问题。LUSAS的核心优势在于其强大的网格划分技术，能够生成高

质量的有限元网格，确保仿真结果的准确性和可靠性。

1.2网格划分在结构力学仿真中的重要性

在结构力学仿真中，网格划分是将连续的结构体离散化为有限数量的单元

和节点的过程。这一过程对于仿真结果的精度至关重要。高质量的网格能够更

准确地反映结构的几何形状和材料特性，从而提高仿真结果的可信度。网格划

分技术包括自动网格生成、手动网格调整、网格适应性分析等，LUSAS提供了

全面的网格划分工具，支持多种网格类型，如四面体、六面体、壳单元等，以

满足不同结构分析的需求。

1.2.1示例：使用LUSAS进行网格划分

虽然LUSAS的网格划分过程主要通过其图形用户界面完成，不涉及编程代

码，但我们可以描述一个基本的网格划分流程，以帮助理解其操作步骤：

1.导入几何模型：首先，将CAD模型导入LUSAS中，确保模型的几

何精度。

2.定义网格参数：设置网格尺寸、单元类型、网格密度等参数，以

适应特定的分析需求。

3.自动网格生成：使用LUSAS的自动网格划分工具，软件将根据定

义的参数自动生成网格。

4.手动网格调整：在自动网格生成后，可能需要手动调整某些区域

的网格，以提高局部精度或减少计算资源的消耗。

5.检查网格质量：LUSAS提供了网格质量检查工具，可以评估网格

的形状、大小和连通性，确保网格适合进行仿真分析。

6.保存网格：完成网格划分后，保存网格以便进行后续的结构力学

分析。

1.2.2描述

在LUSAS中，网格划分是一个交互式的过程，用户可以通过软件的图形界

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面直观地控制和优化网格。例如，对于一个复杂的桥梁模型，用户可能需要在

桥墩和桥面连接处使用更细密的网格，以准确捕捉应力集中现象。同时，在桥

面的平坦区域，可以使用较粗的网格，以减少计算时间。LUSAS的网格划分工

具允许用户在这些不同区域之间灵活地调整网格密度，确保整个模型的网格既

高效又准确。

此外，LUSAS还支持网格适应性分析，即在分析过程中自动调整网格，以

优化计算资源的使用。这种技术特别适用于非线性分析，其中应力和应变的分

布可能在分析过程中发生变化。通过网格适应性分析，LUSAS能够动态地在应

力集中区域增加网格密度，而在应力分布均匀的区域减少网格密度，从而在保

证分析精度的同时，最大限度地减少计算时间。

总之，LUSAS的网格划分技术是其结构力学仿真能力的核心，通过提供灵

活、高效的网格生成和优化工具，确保了仿真结果的准确性和可靠性。无论是

对于初学者还是经验丰富的工程师，LUSAS都提供了直观、易用的网格划分解

决方案，使其成为结构力学仿真领域的首选软件之一。

2LUSAS网格划分基础

2.1网格类型概述

在LUSAS结构力学仿真软件中，网格划分是模拟真实结构的关键步骤。网

格类型的选择直接影响到分析的精度和效率。LUSAS支持多种网格类型，包括

但不限于：

一维单元：如梁单元、杆单元，适用于模拟长条形结构。

二维单元：如四边形、三角形，适用于平面或壳体结构的分析。

三维单元：如六面体、四面体，适用于体积结构的详细分析。

2.1.1示例：选择网格类型

假设我们正在分析一个简单的平板结构，我们可以选择使用四边形单元进

行网格划分。在LUSAS中，这可以通过以下步骤实现：

1.定义结构的几何形状。

2.选择“网格划分”功能。

3.在网格类型选项中选择“四边形单元”。

4.设置网格尺寸和密度。

2.2节点与单元的概念

在LUSAS