Während die anderen den theoretischen Rahmen für die Vernetzung erklärten, ist die Praxis deutlich anders und in Branchen, in denen die Qualität der Vernetzung von größter Bedeutung ist, überhaupt nicht automatisch, da die Ergebnisse der Finite-Elemente-Analyse einen Großteil des Produktentwicklungsprozesses abdecken.
Lassen Sie uns zunächst verstehen, wie das Vernetzen erfolgt:
Es gibt drei Arten von Vernetzungen für strukturelle Domänen: 1D-Vernetzung, 2D-Vernetzung und 3D-Vernetzung, basierend auf der Art der für die Vernetzung verwendeten Elemente.
1D-Vernetzung: Linienelement
2D-Vernetzung: Quad / Tria-Element
3D-Vernetzung: Hexa (Ziegel) / Penta / Tetra-Elemente.
Welches Netz verwendet werden soll, dh 1D, 2D oder 3D, hängt in erster Linie von der erforderlichen Berechnungsgenauigkeit, den Berechnungskosten (zur Lösung des Problems erforderliche Zeit) und dem Seitenverhältnis der Domäne ab . Das höchste Seitenverhältnis sollte mehr als 10 betragen (als Faustregel im Allgemeinen), um eine Bemaßung zu vernachlässigen und ein Netz mit geringer Bemaßung zu wählen.
Lassen Sie mich erklären.
Eine Domain, die 100X50X80 ist, hat alle vergleichbaren Dimensionen und das höchste Seitenverhältnis ist 100/50 = 3. Daher werden 3D-Elemente verwendet, um dieses Teil zu vernetzen.
Eine Domain, die 100x50x8 ist, hat eine vernachlässigbare Dimension und das höchste Seitenverhältnis ist 100/8 = 12. Daher werden 2D-Elemente verwendet. Ein Blechteil ist ein perfektes Beispiel dafür.
Eine Domain, die 100X5X8 ist, hat zwei vernachlässigbare Dimensionen und das höchste Seitenverhältnis ist 100/5 = 20. Daher werden 1D-Elemente verwendet. Ein Fachwerkaufbau dient als Beispiel.
Sobald Sie sich für die Art der zu verwendenden Elemente entschieden haben, kommt die Elementqualität zum Tragen. Um die Qualität zu erhalten, muss die Vernetzung manuell erfolgen .
Jede Vernetzungssoftware wird mit einer automatischen Option geliefert, die nur mit abbildbaren Teilen und geraden Flächen / Blöcken funktioniert. Die meisten Erklärungen in anderen Antworten (insbesondere die Antwort von @ Wes) beziehen sich darauf, was im Hintergrund gemacht wird, damit automesh funktioniert.
Die Idee dabei ist , Ihre Domain in mehrere Patches zu unterteilen und diese Patch für Patch zu automatisieren und die Verbindung zwischen den Patches fortlaufend sicherzustellen . Das Sicherstellen der Konnektivität erfolgt hauptsächlich automatisch auf der Grundlage einer toleranzbasierten Überprüfung. 1D-Meshing ist in diesen Aspekten einfacher.
Das nächste ist, den Maschenfluss und die Symmetrie aufrechtzuerhalten. Der Netzfluss gibt die Transformation der Elementgrößen an. Wenn Sie ein komplexes Feature darstellen müssen, ändert sich die Elementgröße von größer zu kleiner. Dies sollte nicht blitzschnell passieren und eine allmähliche Größenänderung ist beizubehalten. Außerdem sollten symmetrische Teile ein symmetrisches Netz aufweisen, um die Integrität der Ergebnisse der FEA zu gewährleisten.
Alle oben genannten Punkte tragen zur Aufrechterhaltung der Netzqualität bei. In der Regel ist es jedoch in einer Maschensoftware vorgesehen, die Maschenqualität anhand einiger Parameter zu überprüfen, die an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden können. Eine abschließende Überprüfung der Qualität und Konnektivität ist unerlässlich, um die Qualitätsergebnisse der FEA sicherzustellen.
Einige Eigenschaften, die von einem guten Netz erwartet werden:
aus 1D mesh
- Kein Problem mit der Konnektivität von Knoten
- Keine doppelten Elemente
- Minimale und maximale Länge einhalten
aus 2D / 3D-Mesh
- Weniger als 5 Grad Verzugswinkel {berechnet durch Aufteilen eines Quadrats in zwei Trias und Ermitteln des Winkels zwischen den beiden Ebenen, die die Trias bilden}
- Seitenverhältnis kleiner als 5 {Teilen der Seite maximaler Länge eines Elements durch die Seite minimaler Länge des Elements.}
- Neigungswinkel größer als 60 Grad {der Mindestwinkel zwischen dem Vektor von jedem Knoten zur gegenüberliegenden Mitte und dem Vektor zwischen den beiden benachbarten Mitten an jedem Knoten des Elements. Es werden neunzig Grad minus des gefundenen Mindestwinkels angegeben.}
- Jacobian größer als 0,7 {Das Jacobian-Verhältnis ist ein Maß für die Abweichung eines bestimmten Elements von einem ideal geformten Element. Der Jacobi-Wert reicht von -1,0 bis 1,0, wobei 1,0 ein perfekt geformtes Element darstellt. Die ideale Form für ein Element hängt vom Elementtyp ab.}
- Drei Elemente mit einem Winkel zwischen 20 und 120 Grad
- Quad-Elemente mit einem Winkel zwischen 45 und 135 Grad
- Minimale und maximale Länge einhalten
- Elementkonnektivität
- Weniger als 10% drei Elemente in einem 2D-Netz
- 2D-Elementnormalen, die für bestimmte Teile in dieselbe Richtung ausgerichtet sind.
- Tet-Kollaps für Tetra-Elemente {Definiert als Abstand eines Knotens von der gegenüberliegenden Fläche geteilt durch die Fläche der Fläche multipliziert mit 1,24}
aus allen Maschen
- Ordnungsgemäße Nummerierung der Knoten und Elemente in definierten Bereichen
- Minimale Abweichung von Geometrie und Abweichung, die durch fundiertes technisches Urteilsvermögen gestützt wird.
- Spezielle Verbindungen zwischen verschiedenen Typen (1D / 2D / 3D) von Elementen, die ordnungsgemäß definiert wurden.
Alle diese Qualitätsparameter können jedoch je nach Art der Analyse, erforderlicher Genauigkeit, Unternehmensrichtlinien und Rechenaufwand variieren.
Warum diese Dinge nicht automatisiert sind:
Die Finite-Elemente-Analyse erfordert ein korrektes Netz, um korrekte Ergebnisse zu erzielen. Diese Richtigkeit kann nicht mit wenigen Parametern definiert werden, und selbst dann sind sie widersprüchlich.
Auch hier kann die Definition der Netzqualität für verschiedene Analysetypen unterschiedlich sein.
Material, Geometrie und Kontakt-Nichtlinearität erschweren die Anforderungen weiter und definieren ein gutes Netz.
Eine anfängliche Straßensperre, die ich bei der Verwendung der Funktion "Automesh" beobachtet habe, ist die falsche Darstellung der Geometrie, um die Qualität des Netzes in anderen Aspekten zu erhalten. Beide sind wichtig. Außerdem kann die Darstellung der Geometrie mit guten technischen Beurteilungen vereinfacht werden, die schwer zu automatisieren sind, da sie von Fall zu Fall variieren.
Beispielsweise ist Hypermesh ein sehr beliebtes kommerzielles Vernetzungspaket von Altair Engineering, das über eine Batchmesher-Anwendung verfügt, die die Vernetzung für Sie übernimmt. Es werden jedoch keine ordnungsgemäßen Geometrieabweichungen und Verbindungen zwischen Elementen für komplexe Teile beibehalten.
tl; dr:
So wird professionell vernetzt
- Entscheiden Sie, welche Art von Netz verwendet werden soll
- Greifen Sie die Teile Patch für Patch ineinander und stellen Sie die richtigen Verbindungen sicher
- Behalten Sie den Netzfluss und die Symmetrie bei
- Führen Sie alle Qualitätsprüfungen durch und stellen Sie die Qualität sicher
- Stellen Sie die richtige Konnektivität sicher
- Überprüfen Sie die Geometrieabweichungen und die Masse der finiten Elemente
- Liefern Sie das Modell an Analysten, die in Abhängigkeit von den Analyseanforderungen möglicherweise bestimmte Bereiche erneut miteinander verknüpfen.
PS: Ich bin neu in diesem Forum und dies ist eine meiner ersten Antworten, für die ich mir viel Mühe gegeben habe. Ich würde mich sehr über Feedback freuen. Ich habe ein paar Quora-Antworten zu Vernetzung und FEA, in denen diese Punkte mit Grafiken ausführlich erklärt werden. [Praktische Finite Elemente Analyse]