2.4.1　簡化模型

在不影響模擬結果的真實性或關注數據的準確性前提下，適當簡化分析對象的幾何模型或有限元模型，對于節約計算資源，縮短求解時間，提高模擬速度非常有幫助。

例如：在熱分析中，由于結構細部對結構整體的溫度分布影響很小，一般不會引起局部高溫，如果不計算熱應力，則細部結構可以忽略（圖2-22）。

圖2-22　棱邊倒圓的簡化

又例如：分析圖2-23（a）砂型鑄件的凝固過程。理論與實踐證明，除了兩端部區外，鑄件主體各截面的凝固屬性完全相同，因此，僅需在鑄件主體區任意取一截面進行凝固模擬［見圖2-23（b）］即可。此外，考慮到截面的對稱性，還可進一步將分析模型簡化成圖2-23（c）的形式（已劃分網格）。

再例如：分析圖2-24（a）所示S軌零件的冷沖壓過程。由于沖壓板料的厚度尺寸相對于其長、寬尺寸而言可以忽略不計，因此，可將板料抽象成二維或三維面。同理，如果忽略沖壓過程中的模具應力傳遞和摩擦熱傳遞以及彈性變形，可把凸、凹模和壓料圈等模具零部件簡化成三維剛性面［圖2-24（b）］，這樣處理將極大減少后續網格劃分的單元數，從而縮短計算求解時間。

圖2-23　鑄件凝固分析舉例

圖2-24　S軌零件沖壓分析

在應用對稱結構簡化模型時，一定要注意對稱面（或稱為對稱邊界）的處理，以保證后續模擬分析的真實性。例如：轉向桿零件的熱模鍛成形，采用一模兩件［圖2-25（a）］，既可改善模具受力狀況，又能提高鍛件生產率。不過，為了節約計算資源，加快求解速度，可只取鍛件的一半進行建模（包括上、下模膛和坯料）。如圖2-25（b）是鍛件右半部對應的坯料，其中S面與鍛件的對稱面重合。假設坯料軸線與坐標系x軸平行，故在S面上，x方向的金屬流動速率為零，并且S面不與外部環境進行熱交換，據此設置S面上的邊界條件。

圖2-25　對稱性應用舉例

圖2-26是一些容易被忽略、但又十分常見的對稱結構舉例。其中，軸對稱結構既可取其過中軸的1/2截面，也可取其過中軸線的1/n實體進行建模。

圖2-26　對稱結構舉例