Создание конечно-элементных сеток.

[Guest ISPA]

Делимся

[Борман 2,301]

Как и обещал .. раскажу немного про Altair HyperMesh 6.0 (Гипермеш, ГМ).

В него много чего встроено, например, создание контактов, настройка параметров топологической оптимизации, постпроцесор и т.п. Всем этим я не пользовался, а успешно испоьзовал только часть, связанную с построением сетки.

Нарисовать в ГМ что-либо вразумительное не удастся, но примитивы (точки, линии, поверхности), и операции над ними (пересечение, объединение) - к вашим услугам. Я работал исключительно с готовой геометрией (предпочитал IGES). Конечно, поддерживаются и другие форматы, но после импорта - все выглядит одинаково - точки, линии и поверхности - третьего не дано. В ГМ напрочь отсутствует понятие "твердое тело" (ТТ). Можно расматривать часть пространства, ограниченную поверхностями, как ТТ, а можно рассматривать как набор поверхностей - разницы нет никакой (для "ТТ", разумеется, необходима "замкнутость").

Наиболее часто употребляемые функции при работе с геометрией

1) Натягивание плоскости на плоский закмнутый контур.

2) "Подавление" линий - выключение линии, которая является общей для 2х поверхностей. Это требуется, что бы строить сетку на этих 2х поверхностях не как на двух, а как на одной супер-поверхности.

3) Нахождение пересечений поверхностей, персечение поверхности с линией, линии с точкой. Здесь же объединениие и разделение геометрии.

4) Прокручивание, протягивание, вдоль прямой, кривой, направления XYZ...

5) Копирование, отзеркаливание, перемещение и все из этой серии.

6) Из любого пятиугольника можно сделать 4х угольник, если сшить два смежных ребра (пользовался редко).

Построение сетки начинается с выбора "шаблона" в котором происходит работа. Я работал в шаблоне АНСИС, их под которого доступны основные КЭ (по состоянию на момент создания ГМ v6). Можно работать в шаблоне Настрана и т.п. В целом, эту операцию можно оставить на потом, но потом более запутано. Можно создавать материалы (наверное сечения тоже можно), но я этим не занимался, а дописывал материал и сечения уже в АНСИС в формате акуальной версии АНСИС, а не в том, в котором выходит из ГМ. В общем материалы, сечения (раздача их соотв. элементам), контакты, отдельные ГУ и отдельные нагрузки - это все в АНСИС. В ГМ только сетка.

Наиболее полезные функции, при работе с сеткой на низком уровне

1) Ручное построение/удаление КЭ по фиксированным узлам.

2) Автоматическое изменение (лин. <--> парабол.) порядка КЭ (группы КЭ)

3) Поиск и устранение разрывов КЭ сетки, в т.ч. между 1D,2D и 3D.

4) Разрезание (на 2, на 4 части ) 2D(3D???)КЭ. Операция над группой КЭ с сохранением сплошности в месте перехода. Измельчение готовой сетки (готовых КЭ) до определенного размера с сохранением сплошности.

5) Сглаживание сетки отдельной операцией на отдельные КЭ

6) Возможность из 3D сетки выделить ограничивающую её 2D сетку.

7) Полная независимость (когда это необходимо) сетки от геометрии, по которой сетка строилась, и полезная зависимость (когда это необходимо) от геометрии при проведении некоторых логических операций. Короче полезная двойственность.

8) Группировка КЭ (узлов) в группы, и работа с этими группами в АНСИС

9) Поиск некачественных КЭ и работа с нормалями КЭ.

10) Перемещение узлов готовой сетки в нужное место

Наиболее полезные функции, при работе с сеткой на верхнем уровне

1) Большой аппарат по выделению КЭ (узлов) - по поверхности, по плоскости (много варинатов задания плоскости), смежные с данным(и). Есть еще способ, который даже трудно описать, он связан в выделением элементов (граней), у коотрых угол между нормалями смежных элементов (граней) не более Х(*). По типу (3угольники, 4угольники, тетраедры, гексаедры).

2) Протягивание вдоль линии, вытягивание по нормали, прокручиание, плоской сетки в объемную. Настойка всех сопутствующих параметров (в т.ч. неравномерность при вытягивании и т.п.), выбор направлений, осей и т.п.

3) Копирование, перемещение, отображение и т.п.

4) Проектирование плоской сетки на плоскость, или поверхность. Т.е. фактически создание новой сетки со старой топологией

5) Проектирование узлов (либо независимых, либо в составе 2Д или 3Д сетки) либо на плоскость (поверхность), либо на линию.(см. лопатка <noindex>http://fsapr2000.ru/index.php?showtopic=34...st&p=315172</noindex> , и пуля-дура рядом )

Построение сетки

1D) Выбираешь линию и жмешь нужную кнопку.

2D) На вытягивании сетки из 1D элементов не останавливаюсь.

Выбирается поверхность (или много поверхностей), выставляется густота на линиях, сгущение, элемент (3уг, 4 уг, смешан.) и вперед.

3D) Автоматическое построение сетки на тетраедрах. Автоматическое построение 3D сетки производится только на основании ограничивающей 2D сетки. Т.е. либо явно указывается замкнутая 2Д сетка, либо указывается замкнутный набор поверхностей и по ним автоматически строится сначала 2Д сетка, а по ней - 3Д. Если указывается плоская сетка, содержащая 4уг. элементы, то этот элемент принудительно делится на 2 треугольника.

Полезные функции при создании 3D сетки:

- Создание сетки между двумя топологически эквивалетными сетками (достаточно указать три узла на одной, и три соотв. узла на другой). Вся лопатка построена по этой технологии.

- Функция, с которой я пользовался с переменным успехом, но задумка очень хорошая. Не помню точно, но смысл передам верно. Если есть 2 плоские фигуры (условно торцы призмы), они соединены тремя образующими (образующие призмы), одна из поверхностей содержит плоскую сетку, то есть возможность вытянуть эту сетку в объемную до второго торца, оставаясь внутри этих образующих, которые являются направляющими. Примерно так.

- Всегда есть то, чего я не знаю в этих дебрях ГМ-шного меню.

ГУ) Единтвенные ГУ, которые я делал в ГМ - это прикладывал постоянное давление на грани элементов твердотельной сетки. Грани выделялись по технологии см. (*) выше.

Далее все это экспортируется в АНСИС (на выходе из ГМ получается сетка в формате APDL). Доделываются сечения, материалы, силы, прочие ГУ. Решение и просмотр в АНСИС. При необходимости, если в АНСИС есть какая-то сетка, то её можно успешно импортировать в ГМ, который читает сетку в формате APDL.

[Борман 2,301]

А как генерировать 8-ми узловые объемы?

Для области общего вида не поддерживается. Не уверен.. но возможно есть возможность автоматичекой генерации гекс. сетки для простых объемов. Давно не пользовался уже.

[Борман 2,301]

Поверхностные модели (по средней линии) для генерации оболочек удобнее создавать в GEOPROF.

Кстати да. В ГМ удобно выдергивать срединные поверхности и линии.

[vl 327]

А как генерировать 8-ми узловые объемы?

вытягиванием поверхностной сетки. Вобщем, пока я-ля Патран в этом отношении.

Может в 10-й версии что-то изменилось, не знаю.

[sergeyd 3]

2 БОрман

уточните, почему вы применяете HM, а не генерируете сетку в ансис?

ну или в WB? в чем плюсы?

я в обычном ансис делаю даже сетки для аэродинамики с призматическим пограничным слоем.

написал себе макросов на разные случаи. и мне даже не нужен ICEM.

или, скажем, тысячу тройников одним макросом- модель,сетка, расчет, заполнение строки отчета в цикле

вы же теряете вариантность и параметризацию.

объясните.

[Борман 2,301]

2 БОрман

уточните, почему вы применяете HM, а не генерируете сетку в ансис?

Не представлю, как можно в АНСИС сделать такую сетку. Если вы мне раскажете - буду очень рад.

<noindex>http://fsapr2000.ru/go.php?http://fsapr200...st&p=315172</noindex>

Про WB знаю плохо, ICEM - в глаза не видел.

Если коротенько про автоматический генератор, то вроде все.

Что предлагается пользователю в качетсве параметров (для 3Д сетки) ? Подозреваю, что Average Size, что еще ?

[Борман 2,301]

Для генерации тетров и оболочек предлагается задать минимальный и максимальный размер ребра КЭ.

Допустим у меня есть 2 тела, которые имеют общую грань. Я хочу покрыть их автоматически независимыми, но совместными сетками. Как это обеспечивется, если в общем случае размер элемента разный ?

[sergeyd 3]

2 борман.

по вашей ссылке сотня постов- где картинка там, искать некогда.

укажите точнее. там геометрия есть?

мне кажется, вы недооцениваете обычный мешер ансис. думаю, не сравнивали всерьез.

убежден, что правильным выбором опций и типов КЭ можно скомпенсировать

кажущуюся "некрасивость сетки", потратив намного меньше времени при неотличимых результатах.

внутри элементов очень сильно улучшаются технологии. (вводятся дополнителшьные степени свободы и функции формы)

Скажем, хорош гибридный 285 в 12.0

сейчас я в основном занимаюсь нелином (бетон, грунты) и меняю сетку макросом, адаптация по максимальным невязкам.

если я заранее буду всюду сгущать- то реальную задачу не решу в срок. а так я сгущаю в нужных местах.

мне что выходить в НМ и заново генерировать сетку?

в строительных задачах акцент на физику и на вариативность, а не красоты сеток. Разве что для презентаций...

и Вы вовсе не ответили про параметризацию. для меня (да и для многих) это самое важное.

Лично мне интереснее показывать результаты решенных задач, а не сетки (особенно для нерешенных...)

могу показать аэродинамические сетки (миллионы элементов) с результатами

ICEM вряд ли чем уступает HM (как минимум). у нас он легальный. но я почти не пользуюсь.

и про WB вы зря... попробовали бы хоть. (там ICEM внутри используется)

[Борман 2,301]

2 борман.

по вашей ссылке сотня постов- где картинка там, искать некогда.

НЕ торопитесь, я указал ссылку на нужный пост. Интересует сетка пост-34, по геометрии пост-24(30).

сейчас я в основном занимаюсь нелином (бетон, грунты) и меняю сетку макросом, адаптация по максимальным невязкам.

если я заранее буду всюду сгущать- то реальную задачу не решу в срок. а так я сгущаю в нужных местах.

мне что выходить в НМ и заново генерировать сетку?

Сможете покрыть такое колесо ?

<noindex>http://dic.academic.ru/pictures/bse/jpg/0256383344.jpg</noindex> Толщина лопатки 1.0, 1.1, 1.2... Если геометрия создана в АНСИС, тогда другой разговор. Думаю в ваших грунтах так оно и есть, бесполезно обсуждать. Бывает геометрия, которую даже нарисовать сложно.

в строительных задачах акцент на физику и на вариативность, а не красоты сеток. Разве что для презентаций...

Попробуйте посчиать не дома на грунте, а реальную деталь, только снаала попробуйте нарисовать в АНСИС что-ниюудь типа такого <noindex>http://www.ispa-soft.ru/statxi/statxq7.htm</noindex>

и Вы вовсе не ответили про параметризацию. для меня (да и для многих) это самое важное.

Ну рисуйте это колесо в АНСИС, введите толщину как параметр - очень интересно как это у вас получится.

Лично мне интереснее показывать результаты решенных задач, а не сетки (особенно для нерешенных...)

могу показать аэродинамические сетки (миллионы элементов) с результатами

Тема не об этом.

[Борман 2,301]

Если при генерации разных тел задать одинаковые длины ребер КЭ, то сетки получаются согласованными по общей грани. Данный прием применяется в том случае, когда модель разнородна по свойствам материала.

Т.е. мин и мах должны быть одинаковыми, или диалог с пользователем шире ? Ведь зачастую нерационально покрывать все тело КЭ одного размера. Как принудительно в одном месте стелать мельче, а в другом грубее - все это на одном теле и на автомате ?

[sergeyd 3]

2 борман

про грунты и бетон =разумеется = там геометрия и сетка несложная. оставим.

просто универсальных "идеологий" не бывает.

у меня прежде всего нелин, у вас линейные (как я понял) задачи. и критерии разные.

в сингулярностях у меня пластика появится...

ну колесо с повторяющимися (?) лопатками не выглядит пугающе.

вырезаю сектор, шинкую (параллельными плоскостями) чуть. разбиваю поверхность.

разная толщина берется свипингом.

а в чем здесь трудность-то???

в конце-то концов неужели просто тетраэдрами не разобъет?

зачем HM? можете прислать файл? давайте и сравним результаты

я повторю, в чем резоны-то? сколь сильно будут отличаться результаты ???

мне кажется гораздо интереснее выбирать наиболее адекватные типы элементов и опции, чем

мучиться с сеткой.

вообще-то я мало встречал опытных юзеров ансис, которые сетку откуда-то извне тащили.

обычно все макросами справляются.

лично я макросами и достаточно сложные формы строил (не проще показнного)

если разумеется есть чертеж и уравнения.

(либо не было готовой геометории либо было проще ее самому сделать, чем вылечить чужую )

у нас семинар по численным методам МКЭ намечается. пообщались бы.

[Борман 2,301]

просто универсальных "идеологий" не бывает.

Разумеется я не собираюсь стрелять из пушки по воробьям. Я писал про идеологию посторения сетки в НМ, а не про конкретную деталь.

вырезаю сектор,

Это ввобще отдельный разговор. Надо вырезать криволинейнй сектор. Обеспечить циклическую симметрию по сетке.. В общем не знаю как вы, для меня посторение сетки на криволинейном секторе, да так, что бы еще выставить потом грамотно условие циклической симетрии - это задача, в которой надо включать мозги.

мне кажется гораздо интереснее выбирать наиболее адекватные типы элементов и опции

Делайте сетку, а потом выбирайте адеватные КЭ и опции. Сетка так или иначе необходима. В HM тип элемента не фиксируется, только форма.. а назначить тип и опции можно в АНСИС.

вообще-то я мало встречал опытных юзеров ансис, которые сетку откуда-то извне тащили.

обычно все макросами справляются.

VMESH,all

/solu

SOLVE

Шутка.

лично я макросами и достаточно сложные формы строил (не проще показнного)

если разумеется есть чертеж и уравнения.

(либо не было готовой геометории либо было проще ее самому сделать, чем вылечить чужую )

Вряд ли макросом можно построить то, что строит специальный софт. UG напрмер.

зачем HM? можете прислать файл? давайте и сравним результаты

у нас семинар по численным методам МКЭ намечается. пообщались бы.

Я уже этим не занимаюсь 2 года 1 мес 10 дней.

ISPA

втоматическая генерация на тетры разбита на 2 этапа.

Я же чувствую, что вы что-то не договариваете..

Ну а какие фишки имеются в помощь при неавтомат. построении сетки ?

[sergeyd 3]

циклическая симметрия не проблема. да и можно просто скопировать сетку и считать полную модель.

вы, видимо, просто недоизучали ансис. шутка.

кстати, если перед solve поставить eqslv,pcg,1e-6 будет раз в десять быстрее. msave,on и тп.

не очень получается у нас диалог. ухожу.

[Борман 2,301]

ISPA , спасибо, очень инетересно. Ряд вопросов.

1)

тетраэдры внутри модели заменяют на 8 и 20 узловые солиды

Т.е. внутри модели очень много элементов-гексаедров, на грань которых сходятся грани 2х тетраедров ? Или какая-то другая логика ?

По МЭ

2) Ряд плоских МЭ позиционируются как "переходники". Есть ли 3D-МЭ-переходники ? Почему МЭ (в доке на стр.6-12 верхний, тип 22 кажется) не позиционируется как переходник ?

PS. Кажется на этой картинке не дорисованы 2 ребра..

3) GEOPROF - это что ? Как оно свзяно с ИСПА ? Есть какой-то другой мешер ?

4) Как покрывать геометрию МЭлементами ? Есть какой-то автоматический алгоритм ?

[Борман 2,301]

1. Есть ли возможность отделить КЭ сетку от МЭ? Или все операции (смещение, поворот КЭ сетки) осуществляется вместе с МЭ? Могу ли я при готовой сетке забыть про КЭ и проводить только макро-операции с КЭ на уровне МЭ ?

2. Можно ли создавать в одной модели тетр. сетку автоматически и "хорошую" сетку через механизм МЭ.

3. Поддерживаются ли операции с плоской сеткой такие как прокручивание и вытягивание в объемную ? Бывают ли КЭлементы без МЭлементов ?

4. Какие доступны операции над МЭ ?

5. Можно ли "интерактивно" изменять МЭ сетку ?

[Борман 2,301]

Этих операций много. Мы еще к ним вернемся.

Не требуется. Приблизительно понятно. В целом моё любопытсво удовлетворено.

Последний идиотский вопрос:

Объемный МЭ определяется максимум шестью поверхностями - 8-ми узловая призма общего вида. Каждая поверхность задается четырьмя (тремя) параболами для МЭ типа 20, или дугами окружностей для типа 21 и 22 и сплайнами для типа 23.

Как макроэлементами покрыть геометрию с "хитрой" поверхностью, если у МЭ такие ограничения на грани ? Просто не увенен, что до конца понял идею.. Просто куб с плоскими гранями и куб с параболическими ребрами - это все то же топологический куб. Или "кривые" кубы используются для описания сложной геометрии ?

[Борман 2,301]

Все понятно, мне очень понравилось.

[Борман 2,301]

Какая технология построения шарнирного соединения ? Что пользователь должен сделть, куда нажать, что выбрать ? Навеяно "ковшом в космосе".

[Борман 2,301]

Что мешает шпильке перемещаться по оси (поперек розетки) ? Розетка плоская ?