Топологическая оптимизация

[ethiopian 3]

Коллеги, проконсультируйте, если несложно.
Непосредственно перед процессом топологической оптимизации создаётся так называемый "родительский расчёт": т.е. импортируется деталь из CAD, задаются начальные и граничные условия, генерируется КЭ сетка и далее выполняем расчёт.
Попадалось требование, что перед проведением оптимизации конструкции необходимо изменить тип конечных элементов одним из способов: трансформировав их либо перестроением вновь (могу ошибаться в терминологии). Данная операция проводится автоматически, без участия пользователя
1. С чем это связано? Есть гипотеза, что это зависит от метода топологической оптимизации.
2. Посоветуйте литературу где можно подробнее про это почитать

[ethiopian 3]

Только что, karachun сказал:

Теперь поясните что вас смущает.

Кол-во узлов

Их должно быть гораздо больше для данного типа КЭ

[karachun 2 038]

Сколько узлов будет если построить сетку из четырехузловых элементов?

 

5 минут назад, ethiopian сказал:

Их должно быть гораздо больше для данного типа КЭ

Обоснуйте.

Изменено 4 февраля 2021 пользователем karachun

[ethiopian 3]

https://ibb.co/VYBBVjR 

5 минут назад, karachun сказал:

Сколько узлов будет если построить сетку из четырехузловых элементов?

 

5 минут назад, karachun сказал:

Обоснуйте.

Это субъективное мнение.. Учитывая общие узлы, считаю что для 10-и узловых эл-тов их должно быть больше

Я думаю, что дело в сеточном генераторе: 10-ти узловые здесь "виртуальные"

[karachun 2 038]

@ethiopian Только там и число элементов стало другим. Это на автомате так построилось.

 

 

Я вот взял кубик и замешил и получил 16.1 тыс элементов и 23.6 тыс. узлов. Примерно как и на вашей первой картинке.

 

Получается вы обвиняете мешер что он вам узлов не докладывает но обосновать это не можете.

При чем у себя в Фемап я эти мидноды вижу, т.е. я уверен что они есть.

6 минут назад, ethiopian сказал:

Это субъективное мнение.. Учитывая общие узлы, считаю что для 10-и узловых эл-тов их должно быть больше

Я думаю, что дело в сеточном генераторе: 10-ти узловые здесь "виртуальные"

Не, это вы неправильно считаете, у вас глазомер сбит. В солид сетке всегда есть много общих узлов.

 

Сделайте кубик, задайте ему одни и те же размеры, чтоб число элементов было одинаковым и смотрите - будет ли большая разница в числе узлов для 4 и 10 узловых тетр.

[ethiopian 3]

7 минут назад, karachun сказал:

Получается вы обвиняете мешер

Да никого и ничего я не обвиняю.

Просто пытаюсь разобраться в интересующем меня вопросе. 

PS попробую вернуться к истокам и найти дословно то требование, которое изначально попытался сформулировать в вопросе. Возможно я неправильно понял формулировку и исказил её в своём вопросе. Отпишу сюда потом

Вам спасибо за ответы

[karachun 2 038]

10 минут назад, ethiopian сказал:

Просто пытаюсь разобраться в интересующем меня вопросе. 

Тогда смотрите.

Вот сетка из 10 узловых тетраэдров, вы видите какое там соотношение элементов к узлам (слева внизу я красным обвел).

А вот та же сетка с 4 узловыми элементами. Видите что узлов стало намного меньше. Видите какое теперь есть соотношение.

И в ваших сетках то же самое. Примерно.

 

При этом вы своими глазами видите что в первом случае промежуточные узлы есть а во втором нет. То есть срединные узлы это не фикция, не выдумка и не мираж. Они есть на самом деле, они существуют.

 

Какие еще могут быть вопросы?

А что касается того требования - возьмите и распечатайте руководство пользователя APM FEM. Когда вас в следующий раз потребуют - раскройте его на странице с описанием топологической оптимизации и в таком раскрытом виде наденьте требовательщику на голову.

Изменено 4 февраля 2021 пользователем karachun

[ДОБРЯК 615]

31 минуту назад, ethiopian сказал:

Просто пытаюсь разобраться в интересующем меня вопросе.

Для этого модель нужно сгенерировать 4-х узловыми тетраэдрами и 10-ти узловыми. И анализировать количество узлов.

Количество узлов = 4941
Количество элементов = 13182
Тип КЭ = 64. Четырехузловой объемный тетраэдр. Количество = 13182

 

 

Количество узлов = 19683
Количество элементов = 13182
Тип КЭ = 24. Десятиузловой объемный тетраэдр. Количество = 13182

Изменено 4 февраля 2021 пользователем ДОБРЯК

[piden 2 874]

6 minutes ago, ДОБРЯК said:

Для этого модель нужно сгенерировать 4-х узловыми тетраэдрами и 10-ти узловыми. И анализировать количество узлов.

Вообще-то вопрос, в котором ТС делает попытку разобраться, звучал как:

On 2/2/2021 at 12:18 PM, ethiopian said:

Попадалось требование, что перед проведением оптимизации конструкции необходимо изменить тип конечных элементов одним из способов: трансформировав их либо перестроением вновь (могу ошибаться в терминологии). ....
1. С чем это связано?

 

Но понимаю: кубики - ваша специализация, сложно было устоять 

[ДОБРЯК 615]

4 минуты назад, piden сказал:

Но понимаю: кубики - ваша специализация, сложно было устоять

@piden оптимизацию можно проводить на любом типе КЭ. Тем более что это не кубики а тетраэдры.

Количество узлов = 4941
Количество элементов = 13182
Тип КЭ = 64. Четырехузловой объемный тетраэдр. Количество = 13182

Количество узлов = 19683
Количество элементов = 13182
Тип КЭ = 24. Десятиузловой объемный тетраэдр. Количество = 13182

Количество узлов = 66197
Количество элементов = 13182
Тип КЭ = 34. Двадцатиузловой объемный тетраэдр. Количество = 13182

@piden алгоритмы оптимизации никак не связаны с типом КЭ.

Делаете параметрическую модель. И нажимаете кнопку.

И если направленный поиск то это будет существенно быстрее.

Если оптимизировать гаечный ключ то в месте приложения силы на выходе  будет лезвие бритвы.

[piden 2 874]

7 minutes ago, ДОБРЯК said:

оптимизацию можно проводить на любом типе КЭ.

На порошковых элементах тоже можно? Или это уже класс решаемых задач?)

 

 

 

15 minutes ago, ДОБРЯК said:

Делаете параметрическую модель. И нажимаете кнопку.

Как выглядит ваша параметрическая модель для топологической оптимизации?)

[ДОБРЯК 615]

19 минут назад, piden сказал:

На порошковых элементах тоже можно?

Алгоритмы оптимизации никак не связаны с МКЭ. 

@piden так понятно вам... 

22 минуты назад, piden сказал:

Как выглядит ваша параметрическая модель для топологической оптимизации?

Мне с какого уровня вам объяснять шутничок...

Или вы количество просмотров увеличиваете???

[piden 2 874]

24 minutes ago, ДОБРЯК said:

Мне с какого уровня вам объяснять шутничок...

Ваши "объяснения" с любого уровня будет угарно послушать. Начинайте.

Имеются подозрения, что вы даже значение слова "топологическая" в заголовке темы не понимаете.

[ДОБРЯК 615]

13 минут назад, piden сказал:

Имеются подозрения, что вы даже значение слова "топологическая" в заголовке темы не понимаете.

Если вы господин @piden считаете что я не понимаю значение слова "топологическая" и именно это является ключевым в вопросе про типы КЭ. 

То объясните значение  слова "топологическая" в заголовке темы.

Вы то как понимаете значение  слова "топологическая". 

[soklakov 1 485]

04.02.2021 в 09:09, ethiopian сказал:

Это субъективное мнение.. Учитывая общие узлы, считаю что для 10-и узловых эл-тов их должно быть больше

Вы сказали "считаю". А как считаете?

 

чтобы примерно представить себе, какое количество узлов получится, нужно рассмотреть один элемент из толщи модели.

и далее посмотреть, сколько общих элементов у каждого узла.

 

для примера, плоская сетка из ровненьких четырехузловых квадратиков.

один элемент имеет четыре узла, каждый узел принадлежит четырем элементам. итого: на каждый элемент один узел.

 

если же речь пойдет об объеме и простых четырехузловых тетраэдрах, то каждый узел является общим примерно для 12-ти элементов. примерно - потому что сетка необязательно регулярная как на картинках выше. итого, на каждый элемент 4/12=1/3 узла. то есть количество узлов в три раза меньше количества элементов. это приблизительно, так как у внешних элементов ситуация чуть меняется, но для массивной детали весьма точная оценка. если деталь ближе к оболочке, то процент элементов с бОльшим колчеством узлов на элемент будет больше (соседей ведь меньше).

 

10-узловой тетраэдр... в вершинах, опять же, около 1/12 узла, на серединах сторон около 1/6 узла. итого на  один элемент: 1,3333 узла. верно ж?

 

сверим с числами на картинках @karachun

 

23115/15332=1.507 > 1.333. Достаточно близко?

 

3240/15332=0,21 <0.333. Тут, коненчо, разница больше, если смотреть в процентах, но в целом видно, что если ожидания строить праивльно, то они совпадают с реальностью с неплохой точностью. А если вспомнить, что мы делаем допущение о том, что все элементы лежат в толще - так точность просто великолепна.

04.02.2021 в 09:58, ДОБРЯК сказал:

Если оптимизировать гаечный ключ то в месте приложения силы на выходе  будет лезвие бритвы.

кажется, за этой фразой целая история. Расскажете?

[ethiopian 3]

13 часов назад, soklakov сказал:

3240/15332=0,21 <0.333. Тут, коненчо, разница больше, если смотреть в процентах, но в целом видно, что если ожидания строить праивльно, то они совпадают с реальностью с неплохой точностью. А если вспомнить, что мы делаем допущение о том, что все элементы лежат в толще - так точность просто великолепна.

Все верно

Да и более опытные товарищи уже выше мне все объяснили по этой части, а также то, что мое предположение было неверно

Но от сути насущного вопроса мы ушли куда-то в сторону

[karachun 2 038]

20.02.2021 в 08:05, ethiopian сказал:

Но от сути насущного вопроса мы ушли куда-то в сторону

А в чем там суть?

Сделайте две сетки - со срединными узлами и без и оптимизируйте их. Если результат будет одинаков значит это требование излишне.