Software: FEM - Tutorial - FEM-Prozess - Vernetzungssteuerung
CAD- und Netz-Geometrie
CAD-Geometrie:
- CAD-Systeme bilden die Geometrie von Bauteilen und Baugruppen weitestgehend exakt in allen für die Fertigung erforderlichen Details ab.
- CAD-Geometrie kann als Ausgangspunkt für die Netz-Geometrie in FEM-Systeme importiert werden.
Netz-Geometrie:
- FEM-Simulationen verlaufen nur auf der Grundlage eines FE-Netzes. Innerhalb von FEM-Systemen dienen Geometrie-Modelle nur als Gerüst für die Generierung geeigneter FE-Netze (Netz-Geometrie).
- Im Extremfall ist es sogar möglich und günstig, völlig ohne unterlegtes Geometrie-Modell ein FE-Netz Schritt für Schritt aus einzelnen Knoten und Elementen zu erstellen. Natürlich hat man auch dabei die erforderliche Geometrie zumindest im "Kopf".
- Für die Netz-Geometrie übernimmt man von der CAD-Geometrie nur solche Details, welche von Bedeutung für die Qualität des zu generierenden FEM-Modells sind (hinreichende Genauigkeit für den Einsatzbereich bei akzeptabler Berechnungszeit).
Regeln für die Vernetzung von Flächen
Die Tools für die Erzeugung von FE-Netzen verfügen über eine breite Palette von Methoden für die Vernetzung. Standardmäßig wird in FEMAP der sogenannte Free-Mesher verwendet. Damit kann man zwar beliebige Oberflächen vernetzen, aber das resultierende Netz ist nicht immer optimal an die konkrete Oberflächenform angepasst. In unserem Beispiel äußerte sich das in einer asymmetrischen Maschen-Anordnung trotz einer achsensymmetrischen Fläche und teilweise stark verzerrten Quad-Elementen.
Zur Vernetzung der meisten Flächen ist der sogenannte Mapped-Mesher besser geeignet. Für die Anwendung dieser Vernetzungsmethode im Folgenden nun einige praktische Tipps:
- Quad-Elemente sind in Hinblick auf ein optimales Verhältnis von Rechenzeit/Genauigkeit meist am günstigsten.
- Nur 4-seitige Flächen ermöglichen eine Quad-Vernetzung mit geringer oder gar keiner Verzerrung. Die Seiten der Flächen können beliebige Linienzüge sein, welche nicht zu extrem von der geraden Strecke zwischen den Eckpunkten abweichen (z.B. Bogen, leicht geknicke Streckenzüge).
- Komplexere Flächen sollte man grundsätzlich in 4-seitige Teilflächen unterteilen. Dazu definiert man Boundary Surfaces auf der Basis einzelner Curves.
- Das Ziel besteht darin, über alle Teilflächen hinweg fluchtende Reihen- und Spalten von Maschen zu erhalten. Das erfordert die planvolle Nutzung der Mesh_Control-Kommandos für die Teilflächen und deren gemeinsame Seiten.
- Existieren innerhalb der Geometrie die gleichen Symmetrien wie bei Load/Constraint, so kann man die Erzeugung des Netzes auf einen Teil der Symmetrie begrenzen. Das reduziert die Modellgröße und damit die Berechnungszeit signifikant.
- Besitzen Load/Constraint nicht die gleiche Symmetrie wie die Geometrie, so kann man trotzdem zumindest den Vernetzungsaufwand verringern. Man erzeugt das reduzierte Netz und spiegelt die Elemente dann entlang der Symmetrielinie.
Diese Tipps werden wir nun am Beispiel unserer Platte praktisch anwenden:
===>>> Hier geht es bald weiter!!!
