Küsimus:
Keeruliste geomeetriliste domeenide sidumine
Bérenger
2015-02-04 22:41:32 UTC
view on stackexchange narkive permalink

lõplike elementide meetodi kasutamisel olen alati kasutanud kas juba võrgusilma või väga lihtsaid domeene.

Kuuldu põhjal tellitakse keeruka geomeetria sidumine spetsialiseeritud ettevõtetele (kuna seda ei peeta töö huvitavaks osaks).

Huvitav, kuidas seda tehakse: kas see on osaliselt automaatne, kas peaksite mõnel juhul punktid ja ühenduvused käsitsi määratlema? Millised on kõige sagedamini kasutatavad kriteeriumid tagamaks, et võrk vastab kliendi ootustele? Millised on suundumused: kas peaksime eeldama, et see on lähiaastatel täiesti automaatne?

Muuda: leidsin hiljuti sellele küsimusele osalise vastuse: isogeomeetriline analüüs (IGA). IGA-d võib vaadelda kui piiratud elementide meetodi laiendust, et lahendada võrgusilma tekitamise probleem, luues võrgu otse CAD-ist. Nii võrgusilma kui ka lõplike elementide ruumi ehitamiseks kasutatakse geomeetria CAD spline kirjeldust.

p>

Näib, et meetod on tõesti huvitav, kuid suhteliselt uuest (10 aastat) alates laialdaselt kasutamata.

Ma ei ole võrgusilma ekspert, kuid olen seda paar korda teinud ja see sõltub suuresti sellest, mida soovite saavutada ja kui palju teil selleks aega on. Võrgusilma sidumine võib vaikekonfiguratsiooni abil olla praktiliselt automaatne, kuid konfiguratsiooni saab muuta ka lokaalselt ning mõnes tarkvaratükis saate nii võrgusilma elementide kuju kui ka nende suuruse käsitsi peaaegu iga sõlme jaoks määratleda.
See tundub mulle praegusel kujul piiripealne liiga lai. Võrgusilma peale on kirjutatud terved raamatud. Kas oleks võimalik küsimuse ulatust veelgi kitsendada?
Ka mitte ekspert, kuid usu, et 90% + on automaatne. Käsitsi reguleerimine toimub siis, kui simulatsioonid näitavad ebareaalseid tulemusi või ei lähe kokku. Muidu olen esialgu nõus @PaulGessler-ga siin, kuigi arvan, et natuke võiks küsimus väga hästi toimida. See on huvitav valdkond. Ilmselt on viimane osa minu jaoks veidi liiga lai "suundumused lähiaastatel" ja probleemi võiks öelda konkreetsemalt, nt konkreetse näitega.
@PaulGessler Olen nõus, et küsimus on lai. See on tõesti inseneri silmadest nähtav võrgusilma. Ma tean, et need on paljud võrgusilma käsitlevad raamatud, kuid arvatavasti on enamik neist matemaatilisest vaatenurgast ja annavad vähe teavet selle kohta, mida konkreetsetel juhtudel tehakse.
@pandita Mul pole kahjuks ühtegi konkreetset näidet. Võib-olla on 90% automaatne, võib-olla isegi 99%. Kuid ülejäänud 10% või 1% on kuuldu põhjal suur probleem.
Viis vastused:
#1
+9
Wes
2015-02-12 21:32:18 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Lõplike elementide analüüsi jaoks on komplekssete domeenide sidumiseks mitmeid tehnikaid. Need jagunevad tavaliselt kahte kategooriasse: Struktureeritud vs Struktureerimata. Struktureeritud võrgusilma korral saab kogu võrgusilma kaardistada otse 3D-massiivi XYZ-koordinaatidega, struktureerimata võrgud aga mitte. Piltidega klassifikatsioonide hea kirjeldus on siin: http://et.wikipedia.org/wiki/Grid_classification

Struktureeritud võrgusilma sees on kaks konkreetset tüüpi:

Struktureeritud võrgusilmad:

  • Dekarteesia võrgusilma - elementide esitamiseks kasutatakse põhimõtteliselt kuusnurkseid kuubikuid. Tuntud ristkülikukujulisi sidemeid kasutav pakett oleks Cart3D. See ei ole tegelikult keeruline, kuid raskus on määratleda, kus kuubikud pinda lõikuvad.

  • Kehaga kinnitatud võrgusilma - kehasse sobitatud kõverjooneliste võrgusilmade korral võib need jagada järgmiselt: algebralised või elliptilised võred. Mõlemal juhul peab kasutaja määrama punktid domeeni piiridel. Punktide genereerimiseks domeeni sisemuses kasutavad algebralised võrgud sisepunktide genereerimiseks tavaliselt tehnikat, mida nimetatakse Hermite interpolatsiooniks. Elliptilised võred võivad toota kõverjoonelisi võreid, kus põhimõtteliselt on kõik ruudujooned ristkülikukujulised ja mida tavaliselt kasutatakse keha külge kinnitatud silmade puhul. Siinsed sisepunktid arvutatakse põhimõtteliselt elliptilise osalise diferentsiaalvõrrandi lahendamise teel. Seda tüüpi kehale sobivate tehnikate defacto-õpik on veebis saadaval siin: http://www.erc.msstate.edu/publications/gridbook/. Selle raamatu autorit peetakse põhimõtteliselt "võrgu loomise isaks", sest ta mõtles võrkude loomiseks välja elliptilise võrgu.

Struktureerimata võrgud

  • Kuna struktureerimata ruudustikke ei saa 3D-massiiviga kaardistada, peavad nad määrama ka ühenduvuse kaardistamise, mis võib seostada, millised elemendid on seotud teiste elementidega. Kasutatavat algoritmi nimetatakse "Delauney triangulatsiooniks", mida käsitletakse üksikasjalikult siin: http://et.wikipedia.org/wiki/Delaunay_triangulation. Üks populaarseid raamatuid, mis seda teemat kajastavad, kannab nime "Võrgu genereerimise käsiraamat".

  • Siin on algoritmiks antud piiride esialgne punktide kogum :( 1) Arvutage esialgne triangulatsioon, (2) Tehke kvaliteedikontroll Rupperti täpsustusalgoritmi ( http://et.wikipedia.org/wiki/Ruppert%27s_algorithm) põhjal. (3) Sisestage või kustutage punktid, mis põhinevad Rupperti algoritmil, nii et genereeritud Tetrahedral oleks minimaalne nurk (nt 24 kraadi).

Kriteeriumide küsimusele vastamiseks on hea võrgusilma seotud paljude teguritega, kuid paar olulisemat tegurit on: (1) ruudustiku eraldusvõime (kas vajaliku eraldusvõime saamiseks on piisavalt ruudustikupunkte) ja (2) elementide geomeetria (viltus, minimaalne nurk kuvasuhe jne). Seda arutatakse siin: http://en.wikipedia.org/wiki/Types_of_mesh. Mõlemad mõjutavad lõplike elementide lahenduse kvaliteeti. Struktureerimata võrgusilma ühendamisel on veel üks aspekt, mida nimetatakse "edenevaks rindeks", mida kasutatakse vedeliku dünaamika korral piiri lähedal asuvate punktide loomiseks.

Pärast kõige selle välja ütlemist nõuab enamik tehnikaid natuke tööd enne ja seejärel on ka mõnevõrra automaatsed. Mis tahes tüüpi võrgusilma algoritmides peab kasutaja veetma aega, et määratleda pinnal geomeetria ja esialgne punktijaotus. Minu kogemuse põhjal võtavad kõige rohkem aega keha külge kinnitatud võrgusilmad. Nii Delaunay triangulatsioon kui ka ristkülikukujulised võrgusilmad on sisedomeeni punktide loomisel põhimõtteliselt automaatsed.

Ma ei ole viimastel aastatel selles valdkonnas palju tööd teinud, kuid minevikus oli suund kehale paigaldatud võrede juurest eemaldunud kas struktureerimata Delaunay triangulatsioonide või Cartesiuse võrede vahel. Samuti on olnud mõningaid koode, mis võivad muuta ristkülikukujulise võrgu struktureerimata Delaunay võrguks ja vastupidi (nt Gambit).

Ma ei usu, et need sidumiskoodid kunagi kunagi täisautomaatsed on, sest geomeetria täpsustamiseks on vaja teatud sisendtaset, mis tavaliselt hõlmab CAD-mudeli puhastamist. Hiljuti on välja töötatud tehnikad ka nende ülesannete automatiseerimiseks. Domeeni sisepunktide loomine on tänapäeval üsna automatiseeritud. Need kaasaegsed võrkude genereerimise süsteemid muutuvad tänapäeval kvaliteetsete võrkude tootmise osas üsna küpseks. Viimase kümnendi üks uurimisvaldkondadest on olnud võrgu loomise kiirendamine paralleeltöötluse abil ja viimastel aastatel paralleelsete võrkude loomine mitme graafilise töötlemise üksuse (GPU) abil.

Siit leiate terve nimekirja võrgusilma genereerimise tarkvarast: http://www.robertschneiders.de/meshgeneration/software.html Need peaksid kuuluma ühte ülaltoodud kolmest kategooriast.

Ma arvan, et domeenis on võimalus pseudo-struktureeritud automaatse võrguna "juhuslikuks mürgiketta proovide võtmiseks". Huvitav, kas ketta läbimõõtu saab parandada, arvutades millegi sarnase lahenduse nagu soojusvõrrand ja tehes raadiuse proportsionaalseks soojusvoo vms. https://www.youtube.com/watch?v=G94y3YRqSHk http://www.sandia.gov/~samitch/papers/SIGGRAPH-MPS-for-posting.pdf http://stackoverflow.com/questions/14313916 / kuidas juhuslikult valida proovipunkte, mis maksimeerivad ruumi okupatsiooni
#2
+6
m2n037
2016-02-09 01:19:18 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kuigi teised poisid selgitasid võrgutamise teoreetilist raamistikku, on praktika märgatavalt erinev ja see pole üldse automaatne tööstusharudes, kus võrgusilma kvaliteet on ülimalt oluline, arvestades, et piiratud elementide analüüsi tulemused hõlmavad suurt osa tootearendusest protsess.

Mõistame kõigepealt, kuidas võrgusilma tehakse:

Struktuurdomeenide võrgusilma on kolme tüüpi: 1D-võrgusilma, 2D-võrgusilma ja 3D-võrgusilma, mis põhineb võrgusilma.

  • 1D võrgusilma: ridaelement

  • 2D võrgusilma: quad / tria element

  • 3D-võrgusilma: hexa (tellis) / penta / tetra elemendid.

Millist võrku kasutada, st 1D, 2D või 3D, sõltub peamiselt nõutav arvutustäpsus, arvutuskulud (probleemi lahendamiseks kuluv aeg) ja domeeni kuvasuhe . Suurim kuvasuhe peaks olema üle 10 (pöidlareeglina üldiselt), et jätta mõõde tähelepanuta ja minna väiksema mõõtmega võrgusilma juurde.

Lubage mul selgitada.

  • Domeenil, mille suurus on 100x50x80, on kõik võrreldavad mõõtmed ja kõrgeim kuvasuhe on 100/50 = 3. Seetõttu kasutatakse selle osa võrkimiseks 3D-elemente.

  • Domeenil, mille suurus on 100X50X8, on üks mõõde tühine ja suurim kuvasuhe on 100/8 = 12. Seetõttu kasutatakse 2D elemente. Plekist osa on selle suurepärane näide.

  • Domeenil, mille suurus on 100X5X8, on kaks mõõdet tühine ja suurim kuvasuhe on 100/5 = 20. Seetõttu kasutatakse 1D elemente. Näitena on sõrestikukomplekt.

Kui olete otsustanud kasutatavate elementide tüübi, tuleb elementide kvaliteet pildile. Kvaliteedi säilitamiseks tuleb võrgusilma käsitsi teha .

Kogu võrgusilma tarkvaraga on kaasas automaatvõimalus, mis töötab ainult liigendatavate osade ja sirgete tahkude / plokkidega. Enamik selgitusi muudes vastustes (nt @ Wesi vastus) on seotud sellega, mida tehakse taustaks, et automaatika töötaks.

Eesmärk on siis jagada oma domeen mitmeks plaastriks ja neid automaatselt plaastrite kaupa ühendada ning tagada pidevalt plaastrite vaheline ühendus . Ühenduvuse tagamine on enamasti tolerantsil põhineva kontrolli põhjal automaatne. 1D võrgusilma on nendes aspektides lihtsam.

Järgmine asi on võrgusilma voolu ja sümmeetria säilitamine. Võrgu vool näitab elementide suuruste muutumist. Kui peate esindama keerukat funktsiooni, muutub elemendi suurus suuremast väiksemaks. See ei tohiks juhtuda kiiresti ja suuruse järkjärguline muutmine tuleb säilitada. Samuti peaks sümmeetrilistel osadel olema sümmeetriline võrgusilma, et säilitada FEA tulemuste terviklikkus.

Kõik ülaltoodud punktid aitavad silma kvaliteeti säilitada. Võrgusilmatarkvaral on tavaliselt säte võrgusilma kvaliteedi kontrollimiseks mõne parameetri abil, mida saab vastavalt teie vajadustele reguleerida. Kvaliteedi ja ühenduvuse lõplik kontroll on hädavajalik, et tagada kvaliteetsete tulemuste saamine FEA-lt.

Mõni hea võrgusilma eeldatav kvaliteet:

1D-võrgusilma

  • sõlmede ühenduvusega pole probleeme
  • duplikaatelemente pole
  • säilitage minimaalne ja maksimaalne pikkus

2D / 3D-võrgusilmast

  • Vähem kui 5-kraadine deformatsiooninurk {arvutatakse kvadri jagamisel kaheks triaseks ja leitakse nurk kahe tasandi vahel, mille kolmikud moodustavad}
  • Kuvasuhe on väiksem kui 5 {jagades elemendi maksimaalse pikkuse külje elemendi minimaalse pikkusega küljega.}
  • Viltune nurk on üle 60 kraadi {minimaalne nurk vektori vahel mõlemast sõlme vastaskülje keskele ja vektor kahe külgneva keskosa vahel elemendi igas sõlmes. Teatatakse üheksakümmend kraadi miinus leitud miinimumnurk.}
  • Jaakobi väärtus on üle 0,7 {Jaakobi suhe on antud elemendi kõrvalekalde mõõt ideaalse kujuga elemendist. Jaakobi väärtus jääb vahemikku vahemikus -1,0 kuni 1,0, kus 1,0 tähistab täiuslikult vormitud elementi. Elemendi ideaalne kuju sõltub elemendi tüübist.}
  • Tria elemendid, mille nurk on 20 kuni 120 kraadi
  • Neli elementi, mille nurk on 45 kuni 135 kraadi
  • Säilitage minimaalne ja maksimaalne pikkus
  • Elementide ühenduvus
  • Vähem kui 10% triaelemente 2D-võrgusilmas
  • 2D-elementide normaalsused, mis on suunatud konkreetse konkreetse suunas osad.
  • Tetraelementide tetti kokkuvarisemine {Määratletud sõlme kaugusena vastasküljest jagatuna näopinnaga, mis on korrutatud 1,24-ga}

kõigist võrkudest

  • sõlmede ja elementide nõuetekohane nummerdamine määratletud vahemikesse
  • Minimaalne kõrvalekalle geomeetriast ja hälve, mida toetab usaldusväärne tehniline hinnang.
  • Spetsiaalsed seosed eri tüüpi (1D / 2D / 3D) elementide vahel, mis on korralikult määratletud.

Kõik need kvaliteediparameetrid võivad siiski varieeruda sõltuvalt analüüsi tüübist, nõutavast täpsusest, ettevõttest juhised ja arvutuslikud kulud.

Wh y need materjalid pole automatiseeritud:

Lõplike elementide analüüs nõuab õigete tulemuste saamiseks õiget võrgusilma. Seda õigsust ei saa mõne parameetriga määratleda ja isegi siis on need vastuolulised.

Erinevat tüüpi analüüside puhul võib võrgusilma kvaliteedi määratlus olla erinev.

Materjal, geomeetria ja kontakti mittelineaarsus raskendavad nõudeid veelgi, määratledes samas hea võrgusilma.

Üks algne takistus, mida olen täheldanud automaatvõrgu funktsiooni kasutamisel, on geomeetria vale esitus, et säilitada võrgusilma kvaliteet muudes aspektides. Mõlemad on olulised. Samuti saab geomeetria kujutist lihtsustada heade insenerihinnangutega, mida on raske automatiseerida, kuna see erineb juhtumipõhiselt.

Näiteks on Hypermesh Altair Engineeringu väga populaarne kaubanduslik võrgusilma pakett, millel on Batchmesheri rakendus, mis teeb teie jaoks võrgusilma. Siiski ei õnnestu säilitada keerukate osade korralikke geomeetrilisi kõrvalekaldeid ja seoseid elementide vahel.

tl; dr:

Nii tehakse võrgusilma professionaalselt

  • Otsustage, millist võrku kasutada
  • tehke kõik kvaliteedikontrollid ja tagage kvaliteet
  • tagage nõuetekohane ühenduvus
  • kontrollige geomeetria kõrvalekaldeid ja lõplike elementide massi
  • toimetage mudel analüütikutele, kes võivad uuesti - ühendage teatud valdkonnad sõltuvalt analüüsinõuetest.

PS: olen selles foorumis uus ja see on üks mu esimestest vastustest, mille olen esitanud palju vaeva. Ma oleksin väga tänulik, kui saan tagasisidet. Mul on mõned Quora vastused võrgusilma ja FEA kohta, kus neid punkte on graafikaga üksikasjalikult selgitatud. [Praktiliste lõplike elementide analüüs]

#3
+1
PdotWang
2015-02-11 22:06:59 UTC
view on stackexchange narkive permalink

(1) Kas see on osaliselt automaatne?

Jah, on küll. Ja see võib olla täiesti automaatne.

(2) Kas peaksite mõnel juhul punktid ja ühenduvused käsitsi määratlema?

Ei, välja arvatud klassiruumi kodutöö. Muide, seda nimetatakse sõlmeks ja elemendiks.

(3) Millised on kõige sagedamini kasutatavad kriteeriumid, et võrk vastaks kliendi ootustele?

See võib olla raamat.

(4) Millised on suundumused: kas peaksime eeldama, et see on lähiaastatel täiesti automaatne?

Jah, see on juba automaatne, kuid vajab siiski täiendamist.

#4
  0
rdt2
2015-09-04 16:21:14 UTC
view on stackexchange narkive permalink

2D-kolmnurkade või 3D-tettidega keha sidumist saab teha automaatselt, kuid need elemendid ei anna parimat tulemust: neljarattalised ja tellised on üldiselt paremad. Keha sidumist täielikult neljarattaliste / tellistega ei saa aga teha automaatselt ja peate selle käsitsi jaotama plokkideks, mida saab automaatselt siduda. See pole triviaalne.

Samuti ei sobi termilise analüüsi jaoks hästi sobiv võrk näiteks vibratsioonianalüüsiks.

Seda öeldes analüüside tegemine tohutu hulga pisikeste elementidega ei ole kunagi varem probleem ja seega on võrgu kohandamine analüüsi tüübile vähem oluline kui kunagi varem. Samuti näib, et Burtoni ja Cleggi kujundatud tet-element ( Tetrahedral Elements for Explicit Ballistic Simulations ) toimib sama hästi kui tellis, nii et minu esimene mõte võib olla vähem oluline kui see oli.

Lühidalt öeldes on automaatne võrgutamine kaugele jõudnud, kuid seda uuritakse endiselt palju. Kas see saab kunagi olema täisautomaatne? Kaldun selles kahtlema. Isegi suure väljakaldega alade automaatse uuesti pesemise korral on minu arvates kasulik hea esmane võrgusilma valik.

#5
  0
SparseSolverCodes
2017-03-19 14:14:58 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jah, on võrgusilma tarkvaraprogramme, mis võimaldavad täisautomaatseid võrgusilmi. Kui olete huvitatud tasapinnaliste või kumerate pindade võrgusilma ühendamisest, on mitu toodet, mis tagavad täiesti automaatse võrgusilma pakkumise, pakkudes 100% nelinurga võrgusilmi igasuguse keerukusega pindadele. Soovitan teil külastada järgmist veebisaiti ja valida üks teie vajadustele vastavatest programmidest võimalikult lähedal (mõned neist programmidest sobivad kõige paremini ehitustehniliste rakenduste jaoks, teised - trükkplaatide modelleerimiseks jne) http://members.ozemail.com.au/~comecau/products.htm



See küsimus ja vastus tõlgiti automaatselt inglise keelest.Algne sisu on saadaval stackexchange-is, mida täname cc by-sa 3.0-litsentsi eest, mille all seda levitatakse.
Loading...