Globale Netzverfeinerung

Eine häufige Frage in FEM ist, welche Netzgröße erforderlich ist, um genaue Ergebnisse zu erhalten. Beim Arbeiten mit einem CAD-Modell kann der Befehl Globale Netzverfeinerung für die Beantwortung dieser Frage verwendet werden. Dieser Befehl ruft den Netzstudien-Assistenten auf, mit dem die folgenden Aufgaben automatisiert werden:

Vernetzen des Modells bei verschiedenen Elementgrößen (absteigend)
Durchführen der Spannungsberechnung für jede globale Netzgröße
Abfragen und Vergleichen der Ergebnisse

Die globale Netzverfeinerung wird für die folgenden Analysetypen unterstützt:

Statische Spannung mit linearen Materialmodellen
Stationäre Wärmeübertragung
Elektrostatischer Strom und Spannung
Elektrostatische Feldstärke und Spannung

Einrichten des Modells

Vor der Netzstudie müssen Sie folgende Schritte ausführen:

Öffnen Sie das CAD-Modell in Autodesk Simulation Mechanical.
Setzen Sie den Analysetyp auf eine der folgenden Optionen:
- Statische Spannung mit linearen Materialmodellen
- Stationäre Wärmeübertragung
- Elektrostatischer Strom und Spannung
- Elektrostatische Feldstärke und Spannung
Legen Sie ggf. spezielle Vernetzungsoptionen fest, wie Netztyp (Volumenkörper, Mittelfläche, Platte/Schale), Verfeinerungspunkte, passende Netztoleranz usw.
Fügen Sie eine Fläche, Kante oder Bauteillasten und Abhängigkeiten zum Modell hinzu. Auf die CAD-Bauteile angewendete Knotenlasten oder -abhängigkeiten werden während der Studie nicht beibehalten.
Optional können Sie das Modell vernetzen.
Definieren Sie die Elementdefinitionen.
Definieren Sie die Materialeigenschaften.
Definieren Sie die Analyseparameter.
Führen Sie optional Modell überprüfen oder die anfängliche Analyse durch (Simulation ausführen).

Tipp:

Obwohl das Modell nicht zuvor vernetzt werden muss, wird dies empfohlen, um eventuelle Probleme mit dem Modell und der Einrichtung festzustellen.
Wenn Sie Verfeinerungspunkte hinzufügen, können Sie sollten Sie den Typ Teilungsfaktor anstelle des Verfeinerungstyps Netzgröße verwenden. Auf diese Weise wird das Netz um die Verfeinerungspunkte immer einen kleineren Faktor als die gesamte Netzgröße statt der gleichen Größe in allen Iterationen haben. (Weitere Informationen finden Sie unter Verfeinerungspunkte.)
Obwohl es nicht nötig ist, eine Modellüberprüfung oder die Analyse durchzuführen, empfiehlt es sich, um eventuelle Probleme mit dem Modell und der Einrichtung festzustellen.

Einrichten der globalen Netzverfeinerung

Klicken Sie auf Analyse Netzkonvergenz Globale Netzverfeinerung. Das Dialogfeld Netzstudien-Assistent wird angezeigt. Klicken Sie auf Weiter, um mit der Einrichtung zu beginnen.

Wenn ein Modell bereits geöffnet ist und ein anwendbares Entwurfsszenario geladen wurde:

Das derzeit geladene Entwurfsszenario wird als Basis der Netzstudie verwendet. Springen Sie zu der unter Schritte für alle Netzstudien beschriebenen Vorgehensweise.

Wenn derzeit kein Modell geöffnet ist:

Bei einer leeren Simulation Mechanical-Sitzung zeigt der Netzstudien-Assistent weitere Dialogfelder an, in denen Sie das zu verwendende Modell und Entwurf-Szenario auswählen.

Modell für Netzstudie auswählen: Klicken Sie auf die Schaltfläche Durchsuchen, und navigieren Sie zum Speicherort des Modells. Das Modell muss mindestens ein Entwurfsszenario mit einem unterstützten Analysetyp haben.
- Klicken Sie auf die Schaltfläche Öffnen, um das Modell zu laden.
- Klicken Sie auf Weiter, um fortzufahren.
Entwurf-Szenario in diesem Modell als Grundlage der Netzstudie auswählen: Entwurf-Szenarien sind im Dialogfeld aufgeführt. Es stehen nur Entwurfsszenarien für die Auswahl zur Verfügung, die einen unterstützten Analysetyp angeben.
- Klicken Sie auf Weiter, um fortzufahren. Die weiteren Schritte der Vorgehensweise finden Sie unter Schritte für alle Netzstudien.
Anmerkung: Das ausgewählte Entwurfsszenario wird nicht vom Prozess der globalen Netzverfeinerung geändert. Stattdessen werden neue Entwurfsszenarien für jede Netzgröße erstellt, die in den Studienparametern angegeben wurde.

Schritte für alle Netzstudien:

Netzgrößenparameter: Dieser Schritt wird verwendet, um die Größe der Netze festzulegen, die für die Studie verwendet werden sollen.
1. Legen Sie den Typ der Netzgrößensteuerung, die Sie verwenden möchten, im Dropdown-Feld Typ fest. Die Optionen Prozent von Autolänge und Absolute Netzgröße sind verfügbar. (Weitere Informationen zu diesen Optionen finden Sie auf der Seite Netzeinstellungen des Modells: Fläche.)
2. Geben Sie die Grenzen der Netzgröße in die Felder Startgröße und Endgröße ein.
3. Geben Sie im Feld Wiederholungen insgesamt an, wie viele Analysen durchgeführt werden. Der Unterschied zwischen der Anfangs- und Endnetzgröße wird anhand des Werts der Gesamtzahl der Iterationen in gleich große Inkremente unterteilt. Die Analyse wird zum Beispiel bei zwei Iterationen nur bei der Anfangs- und Endgröße durchgeführt. Die Analyse wird bei drei Iterationen für eine zusätzliche Netzgröße auf halbem Wege zwischen der Anfangs- und Endgrößen durchgeführt usw.
4. Klicken Sie auf Weiter, um fortzufahren.

Definieren der Ergebnisse, die als Kriterien für die Effektivität des Netzes verwendet werden: In diesem Schritt wird festgelegt, welche Ergebnis für jede der Analysen aufgezeichnet wird und wo das Ergebnis ungefähr auftritt. Nach Abschluss der Entwurfsstudie wird ein Diagramm mit dem Ergebnis im Vergleich zur Netzgröße angezeigt.

Ergebnis: Wählen Sie über diese Dropdown-Auswahl eine der verfügbaren Ergebnisoptionen aus, die vom Analysetyp abhängen. Der Netzvergleich basiert auf dem angegebenen Ergebnis.

Tabelle 1: Ergebnis Auswahlmöglichkeiten für jeden unterstützten Analysetyp
Analysetyp	Verfügbare Ergebnisoptionen
Statische Spannung mit linearen Materialmodellen	Verschiebung Dehnungstensor Spannungstensor
Stationäre Wärmeübertragung	Berechnete Temperatur Wärmestrom durch Fläche (Anmerkung: Dieser Ergebnistyp ist nicht abgeglichen.) Wärmestrom
Elektrostatischer Strom und Spannung	Spannung Stromstärke
Elektrostatische Feldstärke und Spannung	Spannung Elektrostatische Kraft Elektrostatische Ladung Verschiebungsfeld Elektrisches Feld

Typ: Dieses Dropdown-Menü grenzt das Ergebnis, auf dem der Netzvergleich basiert, weiter ein. Welche Optionen verfügbar sind, ist abhängig von der Auswahl im Feld Ergebnis:

Tabelle 2: Typ Auswahlmöglichkeiten für jedes Ergebnis Option
Analysetypen und verfügbaren Optionen für Ergebnisse		Typ Auswahlmöglichkeiten
Statische Spannung mit linearen Materialmodellen
	Ergebnis = Verschiebung	Größe (gesamte resultierende Verschiebung) Vektor X (X-Komponente der Verschiebung) Vektor Y (Y-Komponente der Verschiebung) Vektor Z (Z-Komponente der Verschiebung)
	Ergebnis = Dehnungstensor oder Spannungstensor	von Mises (von Mises-Vergleichsdehnung oder Vergleichsspannung) Tresca2 (Tresca2-Scherdehnung oder Scherspannung) Minimale Hauptspannung* Mittlere Hauptspannung Maximale Hauptspannung Tensor 11 (XX-Komponente der Dehnung oder Spannung) Tensor 22 (YY-Komponente der Dehnung oder Spannung) Tensor 33 (ZZ-Komponente der Dehnung oder Spannung) Tensor 12 (XY-Komponente der Dehnung oder Spannung) Tensor 23 (YZ-Komponente der Dehnung oder Spannung) Tensor 31 (ZX-Komponente der Dehnung oder Spannung)
Stationäre Wärmeübertragung
	Ergebnis = Berechnete Temperatur	Keine (Einzelergebnistyp)
	Ergebnis = Wärmestrom durch Fläche	Keine (Einzelergebnistyp)
	Ergebnis = Wärmestrom	Größe (gesamte resultierende Verschiebung) Vektor X (X-Komponente der Verschiebung) Vektor Y (Y-Komponente der Verschiebung) Vektor Z (Z-Komponente der Verschiebung)
Elektrostatischer Strom und elektrostatische Spannung
	Ergebnis = Spannung	Keine (Einzelergebnistyp)
	Ergebnis = Stromstärke	Größe (gesamte resultierende Verschiebung) Vektor X (X-Komponente der Verschiebung) Vektor Y (Y-Komponente der Verschiebung) Vektor Z (Z-Komponente der Verschiebung)
Elektrostatische Feldstärke und Spannung
	Ergebnis = Spannung	Keine (Einzelergebnistyp)
	Ergebnis = Elektrostatische Kraft	Keine (Einzelergebnistyp)
	Ergebnis = Elektrostatische Ladung	Keine (Einzelergebnistyp)
	Ergebnis = Verschiebungsfeld	Größe (gesamte resultierende Verschiebung) Vektor X (X-Komponente der Verschiebung) Vektor Y (Y-Komponente der Verschiebung) Vektor Z (Z-Komponente der Verschiebung)
	Ergebnis = Elektrisches Feld	Größe (gesamte resultierende Verschiebung) Vektor X (X-Komponente der Verschiebung) Vektor Y (Y-Komponente der Verschiebung) Vektor Z (Z-Komponente der Verschiebung)

Ergebnisfilter: Filtert die als Basis für den Netzvergleich verwendeten Ergebnisse mit einer der folgenden drei Optionen:
- Max.: Verwendet das maximale (d. h. das positivste) Ergebnis für Verschiebung, Spannung oder Dehnung. Wenn Druckergebnisse (negative Werte) vorhanden sind, wird das positivste (oder am wenigstens negative) Ergebnis verwendet. Dieses Ergebnis ist möglicherweise nicht das mit dem größten absoluten Wert. Verwenden Sie diese Option, wenn die relevanten Ergebniswerte voraussichtlich positiv sein werden.
- Max. abs.: Verwendet den maximalen absoluten Wert aus den Ergebnissen (maximale Größe). Diese Option ist empfehlenswert, wenn negative und positive Ergebniswerte auftreten können und Sie nicht sicher sind, ob Zug- oder Druckwerte relevant sein werden.
- Min.: Verwendet das minimale (d. h. das negativste) Ergebnis für Verschiebung, Spannung oder Dehnung. Wenn Zugergebnisse (positive Werte) vorhanden sind, wird das negativste (oder am wenigsten positive) Ergebnis verwendet. Dieses Ergebnis ist möglicherweise nicht das mit dem größten absoluten Wert. Verwenden Sie diese Option, wenn die relevanten Ergebniswerte voraussichtlich negativ sein werden.

Anmerkung: Für das Ergebnisdiagramm zur Netzstudie werden geglättete Knotenergebnisse verwendet. Daher sind die globalen Netzverfeinerungsergebnisse identisch mit den vorgegebenen Ergebniskonturen in der Ergebnisanzeige, die ebenfalls geglättet sind. Darüber hinaus werden innere Knoten nicht herausgefiltert. Verzerrte Elemente und thermische Lasten können dazu führen, dass innere Knoten höhere Spannungen und Dehnungen aufweisen als Oberflächenknoten. In solchen Fällen liefert die Anzeige nicht die gleichen Ergebnisgrößen wie die Netzstudie, selbst wenn die Glättung deaktiviert wird. Um die Ergebnisse der Netzstudie in der Ergebnisanzeige zu bestätigen, verwenden Sie den Befehl Ergebnisse abfragen Abfragen Ergebnismaxima. Diese Übersicht basiert ebenfalls auf den ungeglätteten Ergebnissen aller Knoten (Fläche und innen). Weitere Informationen zu geglätteten und ungeglätteten Ergebnissen finden Sie auf der Seite Ergebnisanzeige.

Durchführen der Netzstudie

Klicken Sie auf die Schaltfläche Fertig stellen im Assistenten, um fortzufahren. Wenn Sie zum Speichern des Modells aufgefordert werden, wählen Sie Ja. Der Assistent zeigt den Fortschritt beim Erstellen des neuen Entwurfsszenarios, der Vernetzung, dem Durchführen der Analyse usw. an. In jedem Prozessschritt werden alle Iterationen ausgeführt, bevor der nächste Schritt begonnen wird. Das heißt, dass alle neuen Entwurfsszenarien zuerst erstellt werden (Statusleiste von 0 bis 100%). Dann werden alle neuen Entwurfsszenarien vernetzt (Statusleiste von 0 bis 100%), und schließlich werden alle neuen Entwurfsszenarien berechnet (Statusleiste von 0 bis 100%), usw.

Anzeigen der Ergebnisse

Wenn die Netzstudie abgeschlossen ist, wird ein Graph mit dem Ergebnis gegenüber der Netzgröße angezeigt. Klicken Sie mit der rechten Maustaste in das Graphfenster zum Ausführen verschiedener Grapherstellungsfunktionen, wie z. B. Anpassen des Layouts, Speichern des Graphen in einem Bild usw. (Das Diagramm verhält sich wie alle Diagramme in der Ergebnisanzeige. Wenn Sie mit dem Anpassen und Exportieren dieser Diagramme vertraut sind, können Sie bei Diagrammen für Netzstudien genauso vorgehen.)

Abbildung 1: Netziterationen und Ergebnisdiagramm

Legende: (a) - Erste Iteration, (b) - Letzte Iteration, (c) Ergebnisdiagramm

Außerdem werden die Ergebnisse aller Iterationen im Modell als neue Entwurf-Szenarien gespeichert. Öffnen Sie das Modell in Simulation Mechanical, und laden Sie das entsprechende Entwurf-Szenario, um die Eingaben und Ergebnisse zu prüfen.

Erneutes Anzeigen des Ergebnisdiagramms

Nachdem eine Netzstudie durchgeführt und das Diagrammfenster geschlossen wurde, können Sie das Diagramm wie folgt neu aufrufen:

Verwenden Sie Ihren bevorzugten Datei-Manager (z. B. Windows® Explorer), um den Inhalt des Ordners mit dem Modell anzuzeigen.
Öffnen Sie einen zweiten Datei-Manager, um den Inhalt des Autodesk Simulation-Installationsordners anzuzeigen (z. B. C:\Programme\Autodesk\Autodesk Simulation 20xx).
Ziehen Sie die Datei modellname..msw aus dem ersten Fenster, und legen Sie sie auf dem Programm MeshStudyViewer.exe im zweiten Fenster ab.