Software: FEM - Tutorial - 2D-Bauteil - strukturiert - Geometrie: Unterschied zwischen den Versionen
Aus OptiYummy
Zur Navigation springenZur Suche springen
KKeine Bearbeitungszusammenfassung |
KKeine Bearbeitungszusammenfassung |
||
Zeile 16: | Zeile 16: | ||
* Da unser Bauteil symmetrisch zur Mittelachse ist und nur in Richtung dieser Mittelachse belastet wird, genügt das Netz einer Symmetriehälfte. | * Da unser Bauteil symmetrisch zur Mittelachse ist und nur in Richtung dieser Mittelachse belastet wird, genügt das Netz einer Symmetriehälfte. | ||
* Wir verwenden die '''strukturierte Vernetzung''' (''engl: mapped mesh''), um ein effizientes 2D-Netz zu erzeugen. Die strukturierte Vernetzung von Flächen wird meist mit Viereck-Elementen durchgeführt. | * Wir verwenden die '''strukturierte Vernetzung''' (''engl: mapped mesh''), um ein effizientes 2D-Netz zu erzeugen. Die strukturierte Vernetzung von Flächen wird meist mit Viereck-Elementen durchgeführt. | ||
* In ''Z88Aurora'' werden sogenannte "'''Superelemente'''" verwendet, aus denen "'''Superelementstrukturen'''" entstehen, welche die Basis für die endgültige Vernetzung bilden. | * In ''Z88Aurora'' werden sogenannte "'''Superelemente'''" verwendet, aus denen "'''Superelementstrukturen'''" entstehen, welche die Basis für die endgültige Finite-Elemente-Vernetzung bilden. | ||
'''Mapped Mesh mit "Z88Aurora-Superelementen"''': | |||
* Die "Superelemente" entsprechen den obigen 4-seitigen Teilflächen. Das Netz aus allen "Superelementen" beschreibt somit die komplette zu vernetzende Geometrie und entspricht praktisch einem sehr groben Finite-Elemente-Netz. | |||
* Als "Superelement" kann eine Untermenge der im ''Z88Aurora'' bereitgestellten "Finiten Elemente" verwendet werden. Die Eck-Knoten eines Superelements beschreiben die Ecken der zugehörigen Teilfläche. Die zusätzlichen Kanten-Knoten eines Superelements ermöglichen auf Basis seiner quadratischen oder kubischen Ansatzfunktion die näherungsweise Nachbildung gekrümmter Kanten der realen Geometrie. | |||
* '''''Wichtig:''''' | |||
** ''Z88Aurora'' benötigt einen externen Editor, um eine "Superstruktur" auf der Basis von "Superelementen" zu definieren. Dies könnte für den Experten für einfache Strukturen ein Text-Editor sein. | |||
** Als externer Editor ist ''AutoCAD LT'' von ''Autodesk'' besser geeignet, weil damit zumindest der Zugriff auf die Koordinaten der CAD-Geometrie unterstützt wird. | |||
** Die Definition der "Superelemente" unterliegt strengen Regeln. In ''AutoCAD'' werden die dafür erforderlichen Text-Informationen in speziellen "Z88-Layern" über die CAD-Geometrie gelegt. Somit hat man zumindest eine grafische Kontrollmöglichkeit für die Korrektheit der eingetragenen Informationen. | |||
** Die Übertragung der "Superelementstruktur" von ''AutoCAD'' nach ''Z88Aurora'' erfolgt mittels einer '''.DXF'''-Datei. Dabei wird die Information zur realen Geometrie nicht mit übertragen. Die hinreichend genaue Nachbildung gekrümmter Kanten mittels der Superelemente liegt also in der Verantwortung des Nutzers. | |||
<div align="center"> [[Software:_FEM_-_Tutorial_-_2D-Bauteil_-_Spielpassung|←]] [[Software:_FEM_-_Tutorial_-_2D-Bauteil_-_strukturiert_-_Material|→]] </div> | <div align="center"> [[Software:_FEM_-_Tutorial_-_2D-Bauteil_-_Spielpassung|←]] [[Software:_FEM_-_Tutorial_-_2D-Bauteil_-_strukturiert_-_Material|→]] </div> |
Version vom 27. Dezember 2017, 21:20 Uhr
Strukturierte Vernetzung (Geometrie)
In einem FEM-Programm werden verschiedene Methoden für die Erzeugung von Netzen bereitgestellt. Wir haben bisher nur die sogenannte freie Vernetzung (engl: free mesh) verwendet.
- Innerhalb eines FEM-Programms werden meist unterschiedliche Free-Mesher bereitgestellt, die man jeweils umfangreich konfigurieren kann (in Z88Aurora ausschließlich Tetraeder-Vernetzer: Tetgen und Netgen).
- Netzverfeinerungen in bestimmten Bereichen lassen sich mittels unterschiedlicher Parameter steuern (in Z88Aurora die von uns noch nicht genutzte Verfeinerung von Tetraedern in jeweils 8 kleinere Tetraeder).
- Die erzeugten Netze sind jedoch nicht immer optimal an die Geometrie und die Spannungsverläufe angepasst. Das äußert sich z.B. in einer asymmetrischen Element-Anordnung trotz symmetrischer Geometrie.
- Wie in der Kartografie versucht man bei dieser Vernetzungsmethode, Oberflächen mit einem Gitternetz zu überziehen, dessen Rechteck-Raster möglichst wenig verzerrt wird.
- Das gelingt bei komplexeren Oberflächen nur, wenn man die Gesamtfläche in einfachere 4-seitige Teilflächen zerlegt, welche auch gekrümmte Kanten besitzen können. Über alle Teilflächen hinweg sollten fluchtende Reihen- und Spalten von Elementen entstehen, z.B.:
Ziel dieses Abschnitts soll ein optimiertes 2D-Netz sein, welches mit möglichst geringem Berechnungsaufwand hinreichend genaue Ergebnisse liefert:
- Da unser Bauteil symmetrisch zur Mittelachse ist und nur in Richtung dieser Mittelachse belastet wird, genügt das Netz einer Symmetriehälfte.
- Wir verwenden die strukturierte Vernetzung (engl: mapped mesh), um ein effizientes 2D-Netz zu erzeugen. Die strukturierte Vernetzung von Flächen wird meist mit Viereck-Elementen durchgeführt.
- In Z88Aurora werden sogenannte "Superelemente" verwendet, aus denen "Superelementstrukturen" entstehen, welche die Basis für die endgültige Finite-Elemente-Vernetzung bilden.
Mapped Mesh mit "Z88Aurora-Superelementen":
- Die "Superelemente" entsprechen den obigen 4-seitigen Teilflächen. Das Netz aus allen "Superelementen" beschreibt somit die komplette zu vernetzende Geometrie und entspricht praktisch einem sehr groben Finite-Elemente-Netz.
- Als "Superelement" kann eine Untermenge der im Z88Aurora bereitgestellten "Finiten Elemente" verwendet werden. Die Eck-Knoten eines Superelements beschreiben die Ecken der zugehörigen Teilfläche. Die zusätzlichen Kanten-Knoten eines Superelements ermöglichen auf Basis seiner quadratischen oder kubischen Ansatzfunktion die näherungsweise Nachbildung gekrümmter Kanten der realen Geometrie.
- Wichtig:
- Z88Aurora benötigt einen externen Editor, um eine "Superstruktur" auf der Basis von "Superelementen" zu definieren. Dies könnte für den Experten für einfache Strukturen ein Text-Editor sein.
- Als externer Editor ist AutoCAD LT von Autodesk besser geeignet, weil damit zumindest der Zugriff auf die Koordinaten der CAD-Geometrie unterstützt wird.
- Die Definition der "Superelemente" unterliegt strengen Regeln. In AutoCAD werden die dafür erforderlichen Text-Informationen in speziellen "Z88-Layern" über die CAD-Geometrie gelegt. Somit hat man zumindest eine grafische Kontrollmöglichkeit für die Korrektheit der eingetragenen Informationen.
- Die Übertragung der "Superelementstruktur" von AutoCAD nach Z88Aurora erfolgt mittels einer .DXF-Datei. Dabei wird die Information zur realen Geometrie nicht mit übertragen. Die hinreichend genaue Nachbildung gekrümmter Kanten mittels der Superelemente liegt also in der Verantwortung des Nutzers.