Überprüfen der Vernetzungsqualität

Seitenverhältnis

Bei einer Volumenkörpervernetzung erreichen Sie die beste numerische Genauigkeit mit einem Netz mit einheitlichen, perfekten Tetraederelementen, deren Kanten gleich lang sind. Für eine allgemeine Geometrie können Sie kein Netz mit perfekten Tetraederelementen erzeugen.

Aufgrund von kleinen Kanten, gekrümmter Geometrie, dünnen Features und scharfen Ecken kann es vorkommen, dass einige der generierten Elemente sehr viel längere Kanten aufweisen als andere. Wenn sich die Kanten eines Elements in der Länge erheblich unterscheiden, sind die Ergebnisse weniger genau.

Das Seitenverhältnis eines perfekten Tetraeder-Elements wird als Basis für die Berechnung der Seitenverhältnisse der anderen Elemente genutzt. Das Seitenverhältnis eines Elements ist das Verhältnis zwischen der längsten Kante und der kürzesten Normalen. Diese Normale ist eine Linie von einer Spitze, orthogonal zu einer gegenüberliegenden Fläche. Dieser Wert wird dann vereinheitlicht.

Das Seitenverhältnis eines perfekten Tetraederelements beträgt definitionsgemäß 1,0. Bei der Prüfung des Seitenverhältnisses werden gerade Kanten angenommen, die die vier Eckknoten verbinden. Die Software berechnet das Seitenverhältnis, um die Netzqualität zu prüfen.

Beispiel

Element mit Seitenverhältnis von ungefähr 1,0	Element mit großem Seitenverhältnis

Ein Netz von guter Qualität hat für die meisten seiner Elemente (90 % und darüber) ein Seitenverhältnis von kleiner als 5. Erstellen Sie eine Darstellung der Netzqualität, um das Seitenverhältnis aller Elemente darzustellen.

Jacobi-Verhältnis

Verfügbar für Netzelemente der zweiten Kategorie (Volumen- und Schalenvernetzung hoher Qualität).

Das Jacobi-Verhältnis misst die Abweichung der Form eines Elements von einem ideal geformten Element (eines, das gerade Kanten mit gleichen Längen aufweist). Das Jacobi-Verhältnis eines perfekten tetraedrischen Elements zweiter Kategorie mit linearen Kanten beträgt 1,0. Das Jacobi-Verhältnis eines Elements steigt mit zunehmender Krümmung der Elementkanten, um eine gekrümmte Geometrie abzubilden.

In der Nähe extrem scharfer oder gekrümmter Begrenzungen können die Kanten eines Elements sich überschneiden und wird das Element verzerrt, was zu einer selbstschneidenden Geometrie führt. Verzerrte Elemente haben ein negatives Jacobi-Verhältnis und erzeugen ungenaue Ergebnisse.

Im PropertyManager Netz werden Sie durch die Option Warnung bei verzerrten Elementen ausgeben gewarnt, wenn sich verzerrte Elemente im Netz befinden. Um verzerrte Elemente zu entfernen, prüfen Sie zunächst das Modell auf Unregelmäßigkeiten in der Geometrie. Verfeinern Sie das Netz in Bereichen, in denen verzerrte Elemente vorhanden sind.

Bei der Prüfung des Jacobi-Verhältnisses werden die Gaußschen Punkte innerhalb jedes Elements berücksichtigt. In einer neuen Studie liegt der Standardwert bei 16 Gaußschen Punkten.

Ein hochwertiges Netz weist für die Mehrzahl der Elemente (mind. 90 %) ein Jacobi-Verhältnis zwischen 1 und 10 auf. Erstellen Sie eine Darstellung der Netzqualität, um das Jacobi-Verhältnis aller Elemente darzustellen.

Bei den meisten Modellen weisen Elemente in Bereichen mit hohen Krümmungen ein höheres Seiten- und Jacobi-Verhältnis auf. Wenn die Elemente mit dem höchsten Seiten- und Jacobi-Verhältnis (größer als 10) von kritischen Bereichen für die Analyse entfernt liegen, ist es möglicherweise nicht sinnvoll, das Netz in diesen Bereichen zu verfeinern. Für Bereiche, die für die Simulation wichtig sind, können Sie das Netz jedoch lokal verfeinern, um das Seiten- und Jacobi-Verhältnis für die Elemente niedriger Qualität zu reduzieren und die Simulationsergebnisse zu verbessern.

Abhängig von der Geometrie des Modells verbessern nachfolgende Stufen der Netzverfeinerung möglicherweise die Netzqualität und die Simulationsergebnisse nicht mehr. Bestätigen Sie nach jeder Netzverfeinerungsstufe, dass die Netzqualitätsdarstellungen für Seitenverhältnis und Jacobi-Verhältnis weniger Elemente mit geringer Qualität anzeigen. Stellen Sie außerdem sicher, dass die Simulationsergebnisse nach jeder erfolgreichen Netzverfeinerung zu endlichen Werten konvergieren.

Elementbereich

(Nur für Schalenvernetzung verfügbar.)

So zeigen Sie eine Darstellung der Netzqualitätsdiagnose auf der Grundlage des Elementbereichs an:

Wählen Sie im PropertyManager Diagnose der Netzqualität unter Anzeige die Option Elementbereich aus.

Schiefe

(Nur für Schalenvernetzung verfügbar.)

Die Schiefe ist das Winkelmaß für die Qualität eines Elements in Bezug auf die Winkel eines idealen Elementtyps. Bei einem dreieckigen Element ist die Schiefe das Verhältnis der Winkelabweichung von einem Element mit idealer Form.

= größter Winkel der Elementfläche

= kleinster Winkel der Elementfläche

= Winkel eines gleichwinkligen Elements (60° für ein gleichseitiges Dreieck und 90° für ein Quadrat)

Ein perfektes gleichwinkeliges Dreieck hat eine Schiefe von 0. SOLIDWORKS Simulation identifiziert Elemente mit einer Schiefe von mehr als 0,9 als Elemente schlechter Qualität. Um ein strengeres Kriterium anzuwenden, können Sie die Schiefe auf weniger als 0,9 festlegen.

So zeigen Sie eine Darstellung der Netzqualitätsdiagnose auf der Grundlage der Schiefe an:

Wählen Sie im PropertyManager Diagnose der Netzqualität unter Anzeige die Option Schiefe aus.