3. 全局模型建模要点
子模型方法的核心逻辑是：先在全局模型上求解，再把全局解作为边界条件“驱动”局部精细模型。因此，全局模型并不是一个可以随意粗化的“草稿”，它承担着为子模型提供位移边界（或应力边界）的职责。全局模型的网格尺度、单元类型、边界条件与载荷施加方式，会通过插值传递直接进入子模型，成为局部结果误差的重要来源。本节围绕这四类建模要点，说明它们如何影响子模型驱动结果，以及如何验证全局模型是否“够用”。
一、网格尺度：决定插值边界的平滑程度
子模型的驱动边界通常取自全局模型在切割面（或切割线）上的节点位移。Abaqus 在 *SUBMODEL 或 *DRIVEN 中通过插值把全局解映射到子模型边界节点上。若全局网格在切割面附近过粗，位移场被离散成少量节点值，插值出的边界位移会呈现“折线化”甚至局部失真，子模型边界附近的应力集中、应力梯度就会被错误地放大或抹平。
经验做法是：全局模型整体可以粗，但切割面附近应适当加密，使切割面上的位移沿边界方向至少有若干个单元过渡。例如一个悬臂梁类构件，全局模型用 8 mm 单元，切割面跨越 5 个单元；若改为 20 mm 单元，切割面只剩 2 个单元，子模型边界位移的插值误差会明显上升。判断标准不是“全局网格多细”，而是“切割面附近的位移梯度能否被单元合理表达”。
二、单元类型：影响位移场与应力传递的物理一致性
全局模型若使用一阶减缩积分单元（如 C3D8R），需注意沙漏控制与厚度方向积分点数量；若使用二阶单元（如 C3D10、C3D20），位移插值精度更高，但角节点应力外推可能带来局部振荡。子模型驱动的是位移，因此全局单元类型首先影响的是位移场的精度与连续性。
更关键的是物理一致性：若全局模型采用壳单元或梁单元，而子模型采用实体单元，则驱动边界上的位移自由度含义不同（壳有转动自由度，实体只有平动自由度），此时需要谨慎处理转动自由度的传递，或改用实体-壳耦合方式。若全局与子模型都采用同族实体单元，驱动关系最直接、最可靠。对于以应力集中为目标的局部精细化，建议全局模型在切割面附近避免使用过度刚硬的单元（如完全积分一阶单元在弯曲主导下易偏刚），以免位移场偏小，导致子模型边界位移被低估。
三、边界条件：全局约束必须与子模型切割位置协调
全局模型的约束位置和形式会改变整体位移场。若把固定约束放在离切割面很近的位置，切割面附近的位移场受约束影响强烈，子模型继承的边界位移会“带着约束的印记”，局部结果可能失真。合理做法是让切割面远离强约束区、集中载荷作用区和几何突变区，使切割面处于位移场相对平缓、受局部细节影响较小的区域。
此外，全局模型的约束应尽量模拟真实装配或支撑条件。例如用 ENCASTRE 全固定、PINNED 铰支还是弹簧接地，会显著改变切割面位移。若全局约束过于理想化，子模型再精细也无法恢复真实边界。验证时可对比不同约束方案下切割面位移的差异，若差异超过局部关注量的可接受范围，应重新审视全局约束。
四、载荷施加方式：集中力、压力与分布载荷的传递差异
载荷施加方式影响的是全局位移场的分布形态。集中力作用点附近存在应力奇异或高梯度，若切割面靠近加载点，子模型边界位移会包含强烈的局部扰动。压力载荷、体载荷、螺栓预紧力等分布型载荷则相对平缓。工程上常把加载点或加载区域布置在远离切割面的位置，或通过刚性垫板、耦合分布耦合把集中力转化为分布载荷，使切割面位移场更“干净”。
另一个易被忽略的点是载荷步与时间：子模型驱动的是某一时刻（或某一载荷步）的全局解。若全局分析包含多个载荷步，必须明确子模型对应哪个 step、哪个 increment，否则驱动边界会取错时刻的位移。
五、如何验证全局模型“够用”
验证的核心思路是：全局模型的变化不应显著改变子模型关注区的结果。具体可执行以下三步。
- 切割面位移收敛性检查。在全局模型中把切割面附近网格加密一档（例如单元尺寸减半），重新求解并提取切割面位移，与加密前对比。若切割面最大位移变化小于关注量（如局部应力）允许误差的 1/3～1/2，可认为全局网格对驱动边界已足够。
- 子模型结果对全局变化的敏感性检查。用两套全局模型（不同网格或不同单元类型）分别驱动同一个子模型，比较子模型关注区的最大 Mises 应力、应力集中系数或塑性应变。若差异在 5% 以内，说明子模型结果对全局建模细节不敏感，驱动可靠。
- 切割面位置合理性检查。把切割面向外移动一段距离（远离关注区），重新驱动子模型。若关注区结果基本不变，说明切割面已位于位移场平缓区，圣维南原理得到满足；若结果明显变化，说明切割面太靠近扰动源，应外移。
六、一个可参考的检查清单
| 检查项 | 合格判据（示例） | 不满足时的处理 |
|---|---|---|
| 切割面附近全局网格 | 沿切割面方向 ≥ 4～6 个单元过渡 | 局部加密切割面附近网格 |
| 全局与子模型单元族 | 同为实体单元，或已处理转动自由度传递 | 改用同族单元或实体-壳耦合 |
| 切割面与强约束/加载点距离 | 切割面位于位移场平缓区 | 外移切割面或改用分布载荷 |
| 驱动 step / increment | 与关注工况时刻一致 | 在 *SUBMODEL 中指定正确 step |
| 子模型结果敏感性 | 两套全局模型驱动差异 ≤ 5% | 加密全局网格或调整切割面 |
需要强调的是，全局模型不需要在所有区域都精细，但必须在“为子模型提供边界”的这一职责上做到可靠。网格尺度决定插值边界的平滑度，单元类型决定位移场的物理一致性，边界条件决定位移场的整体形态，载荷施加方式决定局部扰动的强弱。四者共同作用，最终通过切割面位移传递给子模型。把验证重点放在切割面位移的收敛性和子模型结果的敏感性上，比单纯追求全局网格数量更有工程意义。