Якість сітки

Якість сітки

Критикуючи придатність сітки, враховуйте такі характеристики:

  • Порядок елементів: у Fusion 360 доступні два різні налаштування порядку елементів:
    • Лінійний: лінійні елементи мають вузли лише в кутах і мають прямі краї. Лінійний тетраедричний елемент має чотири трикутні грані, шість ребер і чотири вузли.
    • Параболічний: Параболічні елементи мають кутові вузли та додатковий вузол у середині кожного ребра. Параболічний тетраедричний елемент має десять вузлів (чотири кутові вузли та шість середніх вузлів).
  • Вигнуті елементи сітки: це покращення можливе лише для параболічних елементів. Якщо ввімкнено, елементи, розташовані вздовж вигнутих граней, мають вигнуті краї. Ця можливість розміщує середні вузли на фактичній поверхні вигнутої грані. Іншими словами, середні вузли не повинні лежати на прямій лінії, яка з’єднує кутові вузли. Вигнуті сітчасті елементи точніше узгоджуються вздовж вигнутої геометрії, що підвищує точність моделювання.
  • Співвідношення сторін: існує кілька різних способів визначення та обчислення співвідношення сторін елемента. Найпростіший спосіб — поділити найдовшу довжину краю на найкоротший. Ідеальний елемент має співвідношення сторін 1,0. Слід уникати елементів із співвідношенням сторін, що перевищує 10, у зонах критичного навантаження, а також обмежувати їх невеликим відсотком від загального об’єму. Іноді, особливо для складної геометрії, співвідношення сторін до 40 не є рідкістю. До тих пір, поки ці елементи гіршої якості не розташовані в критичних областях напруги, вони можуть бути допустимими.

Якщо ви вказуєте великий розмір елемента для моделі з відносно невеликими функціями, елементи з високим співвідношенням сторін генеруються вздовж малих функцій. Короткі краї потрібні для відповідності дрібним деталям, але інші краї є довгими через вказаний розмір елемента. Подібним чином тонка частина з великим розміром сітки поверхні містить суцільні елементи з високим співвідношенням сторін. У таких випадках ви можете зменшити розмір елемента глобально або локально, щоб покращити пропорції.

  • Коефіцієнт розміру суміжної сітки: показник швидкості переходу між малими елементами в локалізованому регіоні та більшим глобальним розміром. Більшість процедур створення сітки, включно з програмою у Fusion 360, автоматично виконують поступовий перехід між малими та великими елементами.
  • Кількість елементів по товщині. Існує емпіричне правило, згідно з яким деталі, які зазнають навантажень на згин (вигин), повинні мати мінімум чотири елементи по товщині деталі. Це правило стосується лінійних елементів. Кілька елементів необхідні для обґрунтованого представлення змінної та реверсивної величини напруги розтягування через товщину. При використанні параболічних елементів два елементи по товщині дають однакові результати (через додаткові вузли між кутовими вершинами).

Для тонких деталей часто важко отримати сітку, яка є достатньо щільною, щоб задовольнити цю вказівку. Ви можете використовувати локальне уточнення сітки, щоб зменшити розмір елемента лише в критичних областях. Таким чином ви можете досягти рекомендованої кількості елементів, не створюючи надто великої загальної кількості елементів.

Не всі тонкі деталі потребують кількох елементів через товщину для прийнятної точності. Якщо напруга в основному є напругою розтягування або стиснення мембрани (а не напругою згину), один елемент по товщині може бути достатнім. Розглянемо таке порівняння:

кілька елементів, необхідних через приклад товщини

Малюнок 1: Коли потрібні кілька елементів через товщину деталі ?

Обидві частини закріплені на лівому кінці і мають силу, спрямовану вниз, що викликає згинання. У горизонтальній частині кута, частина (а), розтягуюча напруга змінюється через товщину деталі. Верхня поверхня знаходиться в стані розтягування, а нижня – в стані стиснення. Для таких випадків необхідні щонайменше чотири лінійні або два параболічні елементи по товщині, щоб адекватно вловити градієнт напруги.

У частині (b) верхня і нижня стінки квадратної труби зазнають лише незначної зміни величини напруги розтягування через товщину. Верхня стінка знаходиться в стані розтягування, а нижня – під тиском. Для елементів уздовж двох бічних стінок напруга поступово змінюється від розтягу до стискання, коли ви рухаєтеся зверху вниз. У таких випадках достатньо одного лінійного елемента по товщині. Градієнт напруги через товщину мінімальний, і немає зворотного напруження.

Примітка: Autodesk Fusion 360 містить кілька розширених налаштувань сітки для контролю якості сітки. Ці параметри обговорюються в розділі «Інструкції » довідки. Крім розміру сітки, ви можете керувати співвідношенням сторін, співвідношенням розмірів сітки сусідніх елементів і кутом повороту вздовж вигнутих країв.

Орігінал сторінки: Mesh quality