Calidad de la malla

Al valorar la idoneidad de una malla, tenga en cuenta las siguientes características:

• Orden de elementos: hay dos configuraciones para el orden de elementos disponibles en Fusion:
  • Lineal: los elementos lineales solo tienen nodos en las esquinas y tienen aristas rectas. Un elemento tetraédrico lineal tiene cuatro caras triangulares, seis aristas y cuatro nodos.
  • Parabólico: los elementos parabólicos tienen nodos en las esquinas y un nodo adicional en la mitad de cada arista. Un elemento tetraédrico parabólico tiene diez nodos (cuatro nodos en las esquinas y seis nodos en medio de las aristas).
• Elementos de malla curvados: esta mejora solo es posible para elementos parabólicos. Si esta opción está activada, los elementos ubicados a lo largo de caras curvas tendrán aristas curvas. Esta función coloca los nodos de la mitad de la arista en la superficie real de la cara curva. En otras palabras, los nodos medios no tienen que estar en una línea recta que conecte los nodos de las esquinas. Los elementos de malla curva se ajustan con mayor precisión a lo largo de la geometría curva y, por tanto, mejoran la precisión de la simulación.
• Relación anchura/altura: existen varias formas de definir y calcular la relación anchura/altura de un elemento. El método más sencillo consiste en dividir la longitud de la arista más larga por la más corta. Un elemento ideal tendría una relación de aspecto de 1,0. Los elementos con relaciones de aspecto superiores a 10 deben evitarse en las regiones de tensión crítica y también deben limitarse a un pequeño porcentaje del volumen total. En algunos casos, especialmente en el caso de la geometría compleja, pueden ser comunes las relaciones de aspecto de hasta 40. Se pueden tolerar estos elementos de calidad más baja siempre que no se encuentren en regiones de tensión crítica.

Si especifica un tamaño grande para un modelo con figuras relativamente pequeñas, se generan elementos de relación de aspecto alta en las pequeñas. Se necesitan aristas cortas para que se ajusten a las figuras pequeñas, pero habrá otras aristas largas debido al tamaño del elemento especificado. De forma similar, una pieza fina con una malla de superficie grande contiene elementos sólidos con una relación de aspecto alta. En tales casos, puede reducir el tamaño del elemento de forma global o local para mejorar las relaciones de aspecto.

• Relación de tamaño de malla adyacente: una medida de la velocidad de transición entre elementos pequeños que están en una región localizada y el tamaño global más grande. La mayoría de las rutinas de creación de mallas, incluida la de Fusion, hacen automáticamente una transición gradual entre elementos pequeños y grandes.
• Número de elementos a través del espesor: existe una regla general que dice que las piezas sometidas a tensiones de flexión (dobleces) deben tener un mínimo de cuatro elementos a través del espesor de la pieza. Esta regla se aplica a los elementos lineales. Estos elementos múltiples son necesarios para representar de forma razonable la magnitud de la tensión de tracción variable e invertida a través del espesor. Cuando se utilizan elementos parabólicos, hay dos elementos a través del espesor que producen resultados similares (debido a los nodos adicionales entre los vértices de las esquinas).

Suele ser difícil conseguir una malla lo suficientemente densa como para satisfacer esta norma en las piezas finas. Puede utilizar el refinado de malla local para reducir el tamaño del elemento solo en las regiones críticas. De esta forma, podrá conseguir el número recomendado de elementos sin producir un recuento total de elementos extremo.

No todas las piezas finas requieren varios elementos a través del espesor para obtener una buena precisión. Si la tensión es principalmente de la membrana de tracción o compresión (no tensión de flexión), con un elemento a través del espesor puede ser suficiente. Observe la siguiente comparación:

Figura 1: ¿Cuándo se necesitan varios elementos a través del espesor de una pieza?

Ambas piezas se fijan en el extremo izquierdo y tienen aplicada una fuerza descendente, lo que produce una flexión. En la parte horizontal del ángulo, la pieza (a), la tensión de tracción se invierte a través del espesor de la pieza. La superficie superior está en tensión y la superficie inferior está en compresión. En tales casos, se necesita un mínimo de cuatro elementos lineales o dos elementos parabólicos a través del espesor para capturar adecuadamente el degradado de la tensión.

En la pieza (b), las paredes superior e inferior del tubo cuadrado experimentan solo un pequeño cambio en la magnitud de la tensión de tracción a través del espesor. La pared superior está en tensión y la inferior está en compresión. Para los elementos a lo largo de las dos paredes laterales, la tensión cambia gradualmente de tensión a compresión a medida que se va moviendo de arriba a abajo. En tales casos, basta con un solo elemento lineal a través del espesor. El degradado de la tensión a través del espesor es mínimo y la tensión no se invierte.