Software: FEM - Tutorial - 2D-Mechanik - manuell - 2D-Netzgenerator

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2D-Netzgenerator ( Abschnitt wird zur Zeit erarbeitet )

Globale Vernetzung

Der 2D Netzgenerator ist ein Werkzeug für die automatische Vernetzung eines geschlossenen Bereiches innerhalb einer Ebene:

• Die 2D-Kontur unseres Bauteils haben wir manuell aus einzelnen Konstruktionsobjekten (Linie, Bogen, Kreis) in einer Skizzier-Ebene (YZ-Koordinatenebene) gebildet. Alle Konstruktionsobjekte dieser Skizzier-Ebene wurden als Bestandteil des Bauteils in einer gemeinsamen Ebene abgelegt ( 1<YZ(-X)> )
• Für diese Ebene aktivieren wir die Funktion 2D-Netz erstellen:
  
• Wir verwenden am Anfang die Standvorgaben für die Vernetzung und wählen als Elementtyp gemischt, um 3-Ecke und 4-Ecke als Elemente zuzulassen:
  
• Der 2D-Netzgenerator erzeugt etwas andere Ergebnisse, als die Oberflächen-Vernetzung im Rahmen der 3D-Netzgenerierung und ist auf ebene Flächen beschränkt. Für unseren Spezialfall, dass man den Elementtyp 2D verwendet, musste diese Ebene die YZ-Ebene des Koordinatensystems sein:
  
• Nach der Netzgenerierung erscheinen die Kanten des 2D-Netzes (Linien, Bögen, Kreis) als Flächen des Bauteils im Browser. Es handelt sich hier um die einzelnen 3 mmm hohen Seitenfächen des Bauteils.
• Da wir nur ein vernetztes Bauteil in unsererm Szenarium bearbeiten, existiert auch nur ein 2D-Netz als Eintrag unter Netze.

Netzverfeinerung mit Kantenteilungen

Anhand unseren Erfahrungen aus den Simulationen mit dem CAD-basierten Mittelflächen-Netz erscheint die Vernetzung am Lochrand als zu grob und sollte dort verfeinert werden. Im Unterschied zum 3D-Netzgenerator kann man die Netzverfeinerung im 2D-Netzgenerator nicht nur mit Verfeinerungspunkten, sondern auch mit der sogenannten Kantenteilungen steuern:

• Die Steuerung der Vernetzungsdichte über Kantenteilungen ist häufig einfacher, als über Verfeinerungspunkte.
• Im Beispiel aktiviert man für das Konstruktionsobjekt Kreis die 2D Netzteilungen:
  
• Die Standardvernetzung mit einem Winkel=15° führte im Beispiel zu 24 Elementen entlang des Kreises. Das entspricht einer Elementgröße von ca. 0,5 mm. Um die Elemente auf ca. 50 µm zu verkleinern, müsste man also eine Teilung von ca. 250 verwenden:
  
• Zum neuen Netz gelangt man auf zwei verschiedenen Wegen:

1. Löschen des aktuellen 2D-Netzes (unter "Netze"), dann 2D-Netz erstellen für die Ebene (wie oben) oder
2. 2D-Netz bearbeiten für die Ebene (ohne Änderung von Werten) und Anwenden

Leider tritt nun ein uns bekannter Effekt auf - der Übergang zwischen feiner und globaler Vernetzung verläuft sehr unstetig:

• Geom. Verhältnis=1,25 (Einstellung im 2D-Netzgenerator) steuert, wie schnell ein feines Netz zur nicht verfeinerten Dichte übergeht. Leider zeigt dieser Parameter keine Wirkung im Bereich der Kantenteilungen!
• Die Kantenverfeinerung ist anscheinend für unser Beispiel nicht so gut geeignet. Wir werden andere Möglichkeiten ausprobieren, um den lochrand feiner zu vernetzen.

Deaktivieren der Kantenverfeinerung:

• Infolge eines Bugs (oder mangelnden Verständnisses) wird man in der aktuellen Programmversion eine aktivierte Kantenverfeinerung nicht mehr dauerhaft los!
• Entfernt man für die 2D-Netzteilungen des Kreises den Haken vor "Teilungen festlegen", so wirkt dies nur für die nächste Netzgenerierung. Bei weiteren Netzgenerierungen ist der letzte Teilungswert wieder aktiv. Bisher wurde noch kein Weg für die dauerhafte Deaktivierung gefunden.
• Wichtig: Vor jeder weiteren Netzgenerierung muss man Kantenteilungen wieder Deaktivierungen oder man wählt eine Kantenteilung, welche den globalen Einstellungen des 2D-Netzgenerators entspricht.

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