Учебный пример 4 Настройка сетки

1.

Учебный пример 4
Настройка сетки

2.

Цель примера
Использовать различные настройки создания конечных элементов в ANSYS
Mechanical для улучшения сетки, создаваемой по умолчанию.
Постановка задачи:
• Модель представляет собой соленоид.
• Последовательность решения: создать сетку по умолчанию, посмотреть
получившийся результат, затем добавить новые настройки и улучшить сетку в
некоторых областях модели.

3.

Допущения
Поскольку это пример на отработку процедур построения сетки, мы не будем
прикладывать нагрузки и проводить конечно-элементный расчет.
Примечание: из-за наличия в некоторой степени случайности процесса
построения конечно-элементной модели, число элементов в примере и у Вас
на различных компьютерах может отличаться. Это не ошибка.

4.

Единицы измерения
Откройте окно проекта.
В меню “Units” проверьте:
• Система единиц измерений в проекте “US Customary (lbm, in, s, F, A, lbf, V).
• Опция “Display Values in Project Units” включена.

5.

Схематика проекта
1. В панели инструментов дважды
щелкните по системе “Static
Structural” для создания новой
расчетной системы. Можно вместо
этого выбрать компонент
1.
Model
2.
2.
Щелкните
ПКМ
на
ячейке
“Geometry” и выполните “Import
Geometry”.
Укажите
файл
“Solenoid_Body.stp”.
3.
3. Дважды щелкните по ячейке
“Model” для запуска Mechanical.

6.

Базовое разбиение
Начнем с создания сетки с параметрами по умолчанию.
Это станет отправной точкой нашего примера для
выполнения сравнения.
4. Выделите ветвь Mesh, щелкните “ПКМ > Generate
Mesh”.
По завершении операции
создания
сетки
можно
посмотреть
на
конечноэлементную
модель
и
запросить статистику по
элементам
в
свойствах
компонента Mesh.
Примечание:
еще
раз
отметим, что число узлов и
элементов
может
отличаться.
4.

7.

Базовое разбиение
5.
Просмотр метрики сетки:
a. Выделите ветвь Mesh.
b. В свойствах в разделе “Statistics >
Mesh Metric” укажите “Element
Quality” (качество элементов).

8.

Настройка размеров элементов
На основе полученной статистики можно сделать
вывод о необходимости уплотнения сетки для
расчетов.
6.
7.
В свойствах компонента Mesh разверните
раздел “sizing” и установите параметр
“Relevance Center” значение “Medium.
6.
Снова сгенерируйте сетку (ПКМ -> Generate
Mesh).
Уплотнение
визуально
ощутимо.
В
свойствах
можно увидеть увеличение
числа элементов, как это и
ожидалось.
7.

9.

Контроль формы элементов
Ближайшее рассмотрение сетки выявляет некоторые недочеты поверхностей,
получившиеся при импорте.
При увеличении проблемной зоны можно увидеть несколько тонких полосокповерхностей, где сетка чрезмерно уплотнена.
Попробуем вычистить эти зоны с помощью виртуальной топологии.

10.

Виртуальная топология
8.
Вставьте
объект
Virtual
topology
(выделив при этом ветвь Model):
a. ПКМ > Insert > Virtual Topology.
Поскольку
явно
полоски
являются
касательными
к
окружающим
поверхностям, попробуем объединить их,
образовав виртуальные ячейки.
a.
Проблемные
зоны
Грани
С целью сохранить основную
топологию геометрии, мы будем
присоединять поверхности попарно,
а не сливать все поверхности
вместе.
В
результате
должно
получиться 3 виртуальных ячейки
на сторону, 6 суммарно.

11.

. . . Виртуальная топология
9.
Создание виртуальных ячеек:
b.
a.
a. Выберите
одну
из
тонких
поверхностей-полосок.
b. Удерживая
CTRL,
выберите
примыкающую поверхность, как
показано на рисунке.
c. ПКМ > Insert > Virtual Cell.
Получившаяся
виртуальная
ячейка
показана красным цветом. И хотя на
подлежащей геометрии поверхности
остаются неизменными, именно эту
виртуальную ячейку будет использовать
как
поверхность
для
разбиения
генератор конечных элементов.
c.

12.

. . . Виртуальная топология
Создайте еще 5 оставшихся виртуальных
ячеек (выбирая геометрию попарно, как на
предыдущем слайде). По завершении у Вас
должно стать 6 виртуальных ячеек и 4
виртуальных кромки.
10. Снова
создайте
компонент Mesh):
сетку
a. ПКМ > Generate Mesh.
Полученная сетка выглядит
более равномерной, при
этом
число
элементов
заметно снизилось.
(выделив
a.

13.

Упорядоченная сетка
11. Задайте опцию создания упорядоченной
сетки
на
поверхностях
(выделив
компонент Mesh):
a. Выберите 3 плоские поверхности, как
показано на рисунке.
b. ПКМ > Insert > Mapped Face Meshing.
c. ПКМ > Generate Mesh.
Как
видно,
при
использовании этой
опции элементы на
заданных
поверхностях
образуют абсолютно
регулярную
структуру.
a.
b.
c.

14.

Настройка размера элементов на
поверхности
12. На выбранной поверхности установите
контроль размера:
a. Выберите
показанную
на
поверхность ребра.
b. ПКМ > Insert > Sizing.
c. Установите Element Size = 0.03.
d. Установите Behavior = “Hard”.
a.
рисунке
b.
13. Снова сгенерируйте сетку:
ПКМ > Generate Mesh.
13.
c.
d.

15.

Контроль размера элементов на кромке
14. Установите
кромках:
Edge
sizing
на
выбранных
a. Выберите 4 кромки ребра, как показано на
b.
c.
d.
e.
a.
рисунке.
ПКМ > Insert > Sizing.
Измените “Type” на “Number of Divisions”.
Установите Number of Divisions = 25.
Установите Behavior = “Hard”.
15. Создайте сетку:
ПКМ > Generate Mesh.
b.
15.
c.
d.
e.

16.

Результаты
Запросите метрику получившейся сетки и сравните ее с оригинальной. Всего
несколькими изменениями достигнуто общее улучшение сетки.
Метрика
оригинальной сетки
Метрика
окончательной сетки