FreeCAD FEM網格mesh技巧

前文[FreeCAD FEM基本分析流程]提到有限元素法以切網格(mesh)的方式將複雜問題轉換成大量單純的數學式然後求解。理論上，網格切得越細，計算結果就越精確，但計算時間也越久。

想要提高精確度，又不想花太多時間計算，怎麼辦？簡單，把可能破壞的部位網格切細一點，相對安全的部位就給它粗。接下來，阿伯教你如何用FEM工作平台建立粗中有細的網格。

由[FreeCAD FEM基本分析流程]的分析結果可知，應力最大部位在管子的上下兩端。既然如此，我們把上下兩端的網格切細，中段就粗一些以節省時間。先前作分析時，我們直接畫個內徑50 mm，外徑56 mm的管斷面草圖然後長50 mm高度，管子就完成啦。但要做粗中有細的網格，你的管子得長這樣：

為什麼？前文[FreeCAD A2plus範例：圓錐組合]教大家組合零件時，提到一句口訣：組合的地方要有線，沒線就想辦法。網格粗細也一樣，設定的地方要有線，沒線就想辦法生。

你可在Part Design平台先建立一支25 mm高的圓管，再以管頂為基準面鏡射(Create a mirrored feature)複製疊上另一半。或以管頂為基準面重畫草圖長出另一半，兩招都行，有線就好。

實體Body完成後，進入FEM平台建立分析如下圖：

建立分析後，就可以開始產生網格。阿伯是用鏡射，所以先選Mirrored。如果你用第二招，就先選Pad01。選好後再點選建立Gmsh網格，如下圖：

結果如下圖：

若看不到網格，在FEMmeshGmsh上按滑鼠右鍵選Toggle visibility顯示即可。接下來，我們先將管子實體Mirrored設為顯示，然後執行局部網格設定(Creates a FEM mesh region )，如下圖：

進入設定介面，將管子上下兩端的網格元素尺寸設為1 mm，方法如下圖：

完成後，你會發現FEMMeshGmsh下方多了一個MeshRegin。在FEMMeshGmsh上點兩下打開介面，啥都不改直接按Apply再按OK就完成啦。如下圖：

啊……管子中間的輪廓線從頭到尾沒用到，幹嘛生？

NoNoNo，有用到。如果中間沒輪廓線，整根管子的網格尺寸都會變成1 mm。

為何會這樣？因為你把管子所有輪廓設定都改光了呀。有中間的輪廓線，又沒在局部網格設定中選它們，意思是維持初始設定，也就是5 mm。

如果你想讓管子中段也切細，但中段與上下端之間維持5 mm，怎麼做？

對啦，疊四層。然後把中段也設成1 mm，你就會有三細二粗的管子網格囉。

這意味著你必須為了切網格修改零件實體。當你不確定哪些部位重要時，你可以用現有實體做個粗略分析把危險處找出來，然後用上述手段劃分區域，再進行局部網格設定即可。

附帶一提，Netgen網格不能做局部網格設定喔。

(FreeCAD 0.21版適用)