Vernetzung
Aus ESOCAETWIKIPLUS
engl: meshing Kategorie: 
Level 1 Methoden Vernetzung
Die Vernetzung ist der Arbeitsschritt der FEM-Anwendung, bei dem das Bauteil in finite Elemente aufgeteilt wird. Dies wird auch Diskretisierung genannt.
Inhaltsverzeichnis |
Automatische Vernetzung
Die Vernetzung des Bauteils mit Element-Typen wie
- linien-förmigen Elementen, Balken-Elemente, Stab-Elemente,
- ebenen Elementen,
- Schalen-Elementen und
- Volumen-Elementen
erfolgt meistens automatisch durch die Simulations-Software. Dabei werden als Grundlage die Daten eines CAD-Modells verwendet. Fallweise sollte der Anwender durch Defeaturing Details entfernen, die für die Simulation unwesentlich sind.
Bei der automatischen Vernetzung wird
- ein freie Vernetzung (free mesh) für unregelmäßige Geometrie-Formen, meistens ausgeführt mit Dreiecks- oder Tetraeder-Elementen (Vorteil: gut automatisch ausführbar, Nachteil: hohe Elementanzahl, hoher Rechenaufwand) oder
- ein regelmäßiges Netzmuster (mapped mesh) für regelmäßige Geometrie-Formen, meistens ausgeführt mit Viereck- oder Hexaeder-Elementen (Vorteil: geringe Elementanzahl, geringer Rechenaufwand, Nachteil: nicht gut automatisch ausführbar)
ausgeführt.
Eine Steuerung durch den Anwender kann erheblich dazu beitragen, dass eine Vernetzung eine hohe Genauigkeit bei geringem Rechenaufwand ergibt. Dazu zählt:
- patchunabhängige Vernetzung: Grenzen zwischen Bereichen des CAD-Modells werden so markiert, dass die automatische Vernetzung über die Grenze hinweg glatt vernetzen kann,
- ...
Manuelle Vernetzung
Die Diskretisierung von Element-Typen wie
- punkt-förmigen Elementen oder
- Elemente ohne eine definierte geometrische Form
erfolgt meistens manuell.
Beispiel
Durch eine gesteuerte Vernetzung kann eine höhere Genauigkeit bei vergleichbarem Rechenaufwand erzielt werden.
Hier rechts ist ein 2-dimensionales FEM-Modell der Strukturmechanik gezeigt. Das Bauteil ist links festgehalten und rechts von oben mit einer Last am Rand beaufschlagt. Für das frei vernetzte Modell ist die Verteilung der Vergleichsspannung gezeigt. Diese Verteilung zeigt am Grund der runden Einkerbung die höchsten Spannungswerte.
Das gleiche Modell ist zum Vergleich gesteuert so vernetzt worden, dass am Grund der runden Einkerbung mehr Elemente angeordnet werden. Eine solche gezielt gesteuerte Vernetzung ist natürlich nur möglich, wenn man vorher eine grobe Simulation durchgeführt hat und deren Resultate kennt oder wenn man viel Erfahrung hat. In diesem Beispiel wurde die Konvergenz der Diskretisierung (also die Konvergenz bei der Veränderung der Ergebnisse durch die Diskretisierung) durch die Steuerung der Vernetzung deutlich verbessert.
Eine solche manuelle Steuerung ist nicht der Regelfall. Üblich ist dagegen zum Beispiel die adaptive Vernetzung.
Praktische Vorgehensweise als Video
Eine Darstellung der praktischen Vorgehensweise finden Sie auf dem CADFEM YouTube Kanal. Das dort angebotene CADFEM Tutorial Nr. 2 - Netzverfeinerung in ANSYS®Workbench™ zeigt die Modifikation einer Vernetzung.
