Mientras que los otros chicos explicaron el marco teórico detrás de la malla, la práctica es marcadamente diferente y no es completamente automática en industrias donde la calidad de la malla es de suma importancia dado que los resultados del análisis de elementos finitos cubren una gran parte del proceso de desarrollo del producto.
Primero comprendamos cómo se realiza el mallado:
La malla para dominios estructurales son de tres tipos: malla 1D, malla 2D y malla 3D según el tipo de elementos utilizados para la malla.
Malla 1D: elemento de línea
Malla 2D: elemento quad / tria
Malla 3D: elementos hexa (ladrillo) / penta / tetra.
Qué malla usar, es decir, 1D, 2D o 3D, depende principalmente de la precisión computacional requerida, el costo computacional (tiempo requerido para resolver el problema) y la relación de aspecto del dominio . La relación de aspecto más alta debe ser más de 10 (como regla general en general) para descuidar una dimensión y optar por una malla de baja dimensión.
Dejame explicar.
Un dominio que es 100X50X80 tiene todas las dimensiones comparables y la relación de aspecto más alta es 100/50 = 3. Por lo tanto, los elementos 3D se usarán para engranar esa parte.
Un dominio que es 100X50X8 tiene una dimensión insignificante y la relación de aspecto más alta es 100/8 = 12. Por lo tanto, se utilizarán elementos 2D. Una pieza de chapa es un ejemplo perfecto de esto.
Un dominio que es 100X5X8 tiene dos dimensiones insignificantes y la relación de aspecto más alta es 100/5 = 20. Por lo tanto, se utilizarán elementos 1D. Un conjunto de armadura sirve como ejemplo.
Una vez que decide el tipo de elementos que se utilizarán, la calidad del elemento aparece en la imagen. Para mantener la calidad, el mallado debe hacerse manualmente .
Todo el software de malla viene con una opción de malla automática, que funciona solo con partes asignables y caras / bloques rectos. La mayoría de las explicaciones en otras respuestas (especialmente la respuesta de @ Wes) están relacionadas con lo que se hace en segundo plano para que funcione la automesh.
La idea, entonces, es dividir su dominio en múltiples parches y automatizarlos parche por parche y asegurar continuamente la conexión entre los parches . Garantizar la conectividad es principalmente automático basado en una verificación basada en la tolerancia. La malla 1D es más fácil en estos aspectos.
Lo siguiente es mantener el flujo de malla y la simetría. El flujo de malla indica la transformación de los tamaños de los elementos. Cuando tiene que representar una característica compleja, el tamaño del elemento cambiará de mayor a menor. Esto no debería suceder en un instante y se debe mantener un cambio gradual de tamaño. Además, las partes simétricas deben tener una malla simétrica para mantener la integridad de los resultados de FEA.
Todos los puntos anteriores ayudarán a mantener la calidad de la malla. Sin embargo, el software de mallado generalmente tiene una disposición para verificar la calidad de la malla utilizando algunos parámetros que se pueden ajustar según los requisitos de cada uno. Un control final de calidad y conectividad es esencial para garantizar resultados de calidad de FEA.
Algunas cualidades que se esperan de una buena malla:
de malla 1D
- No hay problema con la conectividad de nodos
- Sin elementos duplicados.
- Mantener longitud mínima y máxima
de malla 2D / 3D
- Ángulo de alabeo de menos de 5 grados {calculado dividiendo un quad en dos trias y encontrando el ángulo entre los dos planos que forman las trias}
- Relación de aspecto inferior a 5 {dividiendo el lado de la longitud máxima de un elemento por el lado de la longitud mínima del elemento.}
- Incline el ángulo más de 60 grados {el ángulo mínimo entre el vector desde cada nodo al lado medio opuesto y el vector entre los dos lados medios adyacentes en cada nodo del elemento. Se informa noventa grados menos el ángulo mínimo encontrado.}
- Jacobio más de 0.7 {La relación jacobiana es una medida de la desviación de un elemento dado de un elemento con forma ideal. El valor jacobiano varía de -1.0 a 1.0, donde 1.0 representa un elemento de forma perfecta. La forma ideal para un elemento depende del tipo de elemento.}
- Elementos Tria con ángulo entre 20 y 120 grados.
- Elementos cuádruples con ángulo entre 45 y 135 grados
- Mantener longitud mínima y máxima
- Conectividad de elementos
- Menos del 10% de elementos tria en malla 2D
- Elementos 2D normales orientados en la misma dirección para partes particulares.
- Tet collapse for tetra elements {Definido como la distancia de un nodo desde la cara opuesta dividida por el área de la cara multiplicada por 1.24}
de todas las mallas
- Numerar los nodos y elementos correctamente en rangos definidos
- Desviación mínima de la geometría y desviación respaldada por un buen juicio de ingeniería.
- Conexiones especiales entre diferentes tipos (1D / 2D / 3D) de elementos adecuadamente definidos.
Sin embargo, todos estos parámetros de calidad pueden variar según el tipo de análisis, la precisión requerida, las pautas de la compañía y el costo computacional.
Por qué estas cosas no están automatizadas:
El análisis de elementos finitos requiere una malla correcta para dar resultados correctos. Esta corrección no se puede definir con unos pocos parámetros y, aun así, serán contradictorios.
Nuevamente para diferentes tipos de análisis, la definición de calidad de malla puede ser diferente.
La no linealidad material, geométrica y de contacto complica aún más los requisitos al definir una buena malla.
Un obstáculo inicial que he observado usando la función de malla automática es la representación incorrecta de la geometría para mantener la calidad de la malla en otros aspectos. Ambos son importantes. Además, la representación de la geometría se puede simplificar con buenos juicios de ingeniería que es difícil de automatizar, ya que varía caso por caso.
Por ejemplo, Hypermesh es un paquete de mallado comercial muy popular de Altair Engineering que tiene una aplicación Batchmesher que hace el mallado por usted. Sin embargo, no puede mantener las desviaciones de geometría y las conexiones entre elementos para piezas complejas.
tl; dr:
Así es como se realiza el mallado profesionalmente
- Decide qué tipo de malla usar
- Malla las partes parche por parche y asegura conexiones adecuadas
- Mantener el flujo de malla y la simetría.
- Realice todos los controles de calidad y garantice la calidad.
- Garantizar una conectividad adecuada
- Verifique las desviaciones geométricas y la masa de elementos finitos
- Entregue el modelo a analistas que pueden volver a combinar ciertas áreas dependiendo de los requisitos de análisis.
PD: Soy nuevo en este foro y esta es una de mis primeras respuestas en las que me he esforzado mucho. Realmente agradecería si recibiera algunos comentarios. Tengo algunas respuestas de Quora sobre mallado y FEA donde estos puntos se explican con cierto detalle con gráficos. [Análisis práctico de elementos finitos]