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Hallo liebe CAD.de Coumunity!
Ich stehe nun vor einem Problem, welches ich nicht ohne weiteres lösen kann. Ich muss einen Volumenkörper vernetzen, der wie in der Realität leider üblich keine FEM-freundliche Form hat.
Es sind unterschiedliche Wandstärken vorhanden, eine Wölbung, Radien, Fasen etc.

Das ziel der Arbeit ist eine statisch lineare Berechnung eines Bauteils und die Verifikation der Ergebnisse im Labor. Es gelten also hohe Anforderungen an die Ergebnisse.

Ich bin mittlerweile so weit, das ich das Bauteil nach Möglichkeit mit Hexaedern vernetzen werde und habe auch schon mitgekriegt, dass die Vernetzung am besten wird, wenn ich den Volumenkörper im Modeler "zerschneide" und aus den Teilen dann eine Gruppe erstelle.

Genau hier liegt mein Problem. Worauf muss man beim "zerschneiden" achten damit das Netz ordentlich wird. Muss zum Beispiel eine bestimmte Form bei den Einzelteilen so gut es geht eingehalten werden?

Gibt es vielleicht eine andere, weniger aufwendige Möglichkeit ein gutes Netz mit guten Rechenergebnissen zu erreichen?
Ich arbeite mit Ansys Workbench 11 SP1 und bin noch nicht sooo fit mit dem Program. Nutze es seit ca. 2 Monaten.

Danke für Eure Hilfe.

Mit freundlichen Grüßen
Tolga

HAT SICH JETZT ERLEDIGT. DER LÖSUNGSANSATZ IST SOWEIT GEKLÄRT UND ABGESPROCHEN!
Kurz: Es wird mit einem Viertelteil über Symmetriebedingungen gerechnet und mit Tetraedern vernetzt.
VIELEN DANK AN ALLE DIE GEHOLFEN HABEN!

[Diese Nachricht wurde von Cagri am 14. Jan. 2008 editiert.]

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Hi,

warum stehen die Leute nur so wahnsinnig auf Hexaeder-Netze? Ich muss schon zugeben, die sehen schön aus, aber in den meisten Fällen lohnt sich der Aufwand nicht, den man reinstecken muss, um Hexaeder-Netze zu erzeugen. Und die Funktion Hex-dominant liefert nur an der Oberfläche (und dort ist es auch nur in bestimmten Fällen möglich) ein Hexaeder-Netz. Ein Tetraeder-Netz mit Zwischenknoten liefert in den meisten Fällen ausreichend gute Ergebnisse. Die Verformungen werden auch mit etwas gröberen Netzen recht gut abgebildet. Und für die Spannungsauswertungen solltest du an der Stelle, die du auswerten willst, ein etwas feineres Netz verwenden.

Hier habe ich auch mal einen Beitrag bezüglich der Hexaeder-Netze geschrieben. Kannst du ja mal durchlesen.

Wenn man doch unbedingt ein Hexaeder-Netz haben will muss man den Körper, wie du schon richtig gesagt hast, schneiden und hinterher eine Gruppe erzeugen. Wo man den Schnitt ansetzt? Es sollten in der Grundform rechteckige und nicht abgestufte "Teilkörper" entstehen, die man hinterher zu einer Gruppe zusammenfasst. Dann müsste das Hexaeder-Netz erzeugt werden können. Aber je nach Gestalt des Teiles ist das entweder sehr aufwändig oder aber auch fast unmöglich.

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Gruß 

Markus

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Mein Problem ist einfach, dass ich noch im Studium bin und keine Praxiserfahrungen habe welches Netz die Realität wie gut abbildet. Die Berechnungen mache ich im Rahmen einer Studienarbeit und der betreuende Professor hat gesagt, das ein Tetraedernetz keine ordentlichen Ergebnisse liefern wird.
Die einen sagens so und die anderen behaupten wieder das Gegenteil und es ist schwer dann zu entscheiden, welches Netz man einetzt, wenn man es selbst wie gesagt nicht besser weiß.

Ansonsten ist das mit dem lokal verfeinerten Netz schon klar. So werde ich das auf jeden Fall machen, da sonst das Netz zu aufgebläht ist.

Gibts denn die Möglichkeit ein durchgehendes Hexaedernetz zu erzeugen? Also eine andere Funktion statt dem Hex-dominant. Auch wenn der Aufwand nicht gerechtfertigt ist geht es mir halt auch darum möglichst nah an die Messergebnisse im Labor ranzukommen.
(Ist halt eine Studienarbeit und ich brauche eine sehr gute Note)

Kann ansonsten noch jemand belegen, dass ein feines Tetraedernetz auch sehr gute Ergebnisse liefert?

Danke! Mit freundlichen Grüßen
Tolga

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Zitat:

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Original erstellt von Cagri:
...und der betreuende Professor hat gesagt, das ein Tetraedernetz keine ordentlichen Ergebnisse liefern wird...

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Wie bitte??? Und das aus dem Munde eines Professors... Bedenklich, bedenklich...

Zitat:

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Original erstellt von Cagri:
Gibts denn die Möglichkeit ein durchgehendes Hexaedernetz zu erzeugen? Also eine andere Funktion statt dem Hex-dominant.

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Sicher gibt es die: Im Design-Modeler den Körper frieren, danach schneiden, anschließend eine Gruppe erzeugen. Wie gesagt sollen die Teilkörper eine rechteckige Grundform ohne Abstufungen haben. Ein Screenshot vom zu berechnenden Teil wäre natürlich hilfreich.

Zitat:

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Original erstellt von Cagri:
Auch wenn der Aufwand nicht gerechtfertigt ist geht es mir halt auch darum möglichst nah an die Messergebnisse im Labor ranzukommen.
(Ist halt eine Studienarbeit und ich brauche eine sehr gute Note)

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Das mit der guten Note erklärt sich von selbst, wer will die nicht? Ich kann folgendes aus der Praxis sagen: "Vernünftige" Tetraedernetze genügen in den meisten Fällen. Verformungen lassen sich auch mit etwas gröberen Netzen vernünftig abbilden. Anders sieht es da schon bei den Spannungen aus. Um die vernünftig auswerten zu können, sollte man singuläre Stellen erkennen können und das Spannungsmaximum sollte sich auf mehrere Elemente verteilen. Sind diese nur auf ein oder zwei Elementen, dann würde ich der Spannung an dieser Stelle nicht trauen. In diesem Falle lieber nochmal mit einer Verfeinerung rechnen.

Ich habe schon relativ viele Sachen berechnet und bis jetzt habe ich auch ohne Hexaeder-Netze gute Ergebnisse erhalten (die ich vereinzelt auch schon am Prüfstand oder Versuchsaufbau überprüft habe, sofern dies möglich war).

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Gruß 

Markus

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Nachtrag: Du kannst ja spaßeshalber ein etwas einfacheres Teil nehmen, bei dem es keine größeren Schwierigkeiten bereitet, ein Hexaeder-Netz zu erzeugen. Dann nimmst du das gleiche Teil und rechnest mit einem Tetraeder-Netz. Danach vergleichst du die Ergebnisse.

PS.: Bis jetzt haben auch noch alle Teile gehalten, die ich berechnet und für gut befunden habe.

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Gruß 

Markus

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Also das ganze aus dem Mund eines Praktikers ist schon recht hilfreich. Und der Tip mit einfachen Teil ist gut. Werd ich mal machen und dann weiterschauen.

Die Bewertung des erstellten Netzes und der Spannungen und ähnliches ist mir eigentlich klar und macht mir weniger sorgen.
Das einzige wo ich unsicher war, war eben die Entscheidung welches Netz ich verwenden sollte.

Screenshots entfernt!

Danke für die Infos und die Hilfe.

Mit freundlichen Grüßen Tolga

[Diese Nachricht wurde von Cagri am 28. Jan. 2008 editiert.]

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Hallo Tolga,

das Teil sieht schon recht kompliziert aus. Modellierst du das in Ansys neu, oder liest du es ein? Bei gekrümmten Flächen kann es beim Einlesen zu Problemen kommen, da die Austauschformate nicht ausreichend genau sind. Da es symmetrisch aussieht, könntest du auch nur ein Viertel modellieren und den Rest mittels Symmetriebedingungen aussparen. Damit würdest du erheblich die Rechenzeit und die Elementanzahl reduzieren. Als Student wirst du ja bestimmt die Ansys Teaching License haben. Die Advanced Version geht glaube ich nur bis 256.000 Knoten. Wenn du das Teil mit Volumenelementen vernetzt, egal welcher Art, wirst du dort recht schnell an die Grenzen kommen.Die Rippen an der Unterseite würde ich mit einem Schalenelement (z.B. Shell93 oder hochwertiger) machen. Vielleicht wäre auch das Solsh Element dort interessant.

Viel Erfolg bei der Studienarbeit, Heiner

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Hallo,

kann Heiner nur zustimmen. Wenn man schon ein symmetrisches Bauteil hat, dann sollte man dies ausnutzen. Ich denke auch, dass du mit einem Viertel hinkommen müsstest. Dann könntest du eigentlich auch die Rippen mit Solids vernetzen (über die Dicke feiner, über die Höhe etwas gröber vernetzen). Alternativ kannst du auch die von Heiner angesprochenen Solid-Shells probieren. So weit ich weiß, muss man da dann auch den (oder die) Körper angeben, den (die) man mit Solid-Shells vernetzen will. Deshalb musst du deinen Körper (ich vermute, der ist aus einem Guss?) in eine Baugruppe aufteilen (Rippen und der Rest) und zwischen den einzelnen Teilen dann Verbundkontakte definieren.

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Gruß 

Markus

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Hallo Tolga,

je nach Randbedingungen, würde auch ich die Symmetrie des Bauteils ausnutzen.

Anschließend würde ich mir Gedanken über die Geometrieaufbereitung des Modells machen (ggf. Bohrungen, Fasen, Radien, ... entfernen).

Für die Vernetzung der Geometrie würde ich, wie bereits von Heiner geschrieben, eine Kombination von Volumen- und Schalenelementen vorsehen.
Gegebenfalls kann das Bauteil auch komplett als Schalenmodell aufgebaut werden. 

Inwieweit der Preprozessor von Ansys diese Geomtrieaufbereitung unterstützt, kann ich dir leider nicht beantworten, da ich mit der Software nicht arbeite.

In ANSA oder Hypermesh wäre die Vernetzung problemlos möglich und sollte max. in einer halben Stunde erledigt sein. 

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Viele Grüße

Dominik

[Diese Nachricht wurde von Dominik.Mueller am 13. Jan. 2008 editiert.]

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Zitat:

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Original erstellt von CADHeiner:
Hallo Tolga,

das Teil sieht schon recht kompliziert aus. Modellierst du das in Ansys neu, oder liest du es ein? Bei gekrümmten Flächen kann es beim Einlesen zu Problemen kommen, da die Austauschformate nicht ausreichend genau sind.

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Gilt das auch für die Live- bzw. Nativeübertragungen? Ansys bietet ja heutzutage zu fast jedem CAD-System (SWX, NX, Catia, Pro/E, Inventor,...) eine Schnittstelle an. Ansonsten kann ich dir nur zustimmen.

[Edit]Obwohl, beim genaueren betrachten würde sich vielleicht ein reines Schalennetz anbieten[/Edit]

MfG,
  Thomas

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Hopfen und Mals
Gott erhalts 

[Diese Nachricht wurde von Siassei am 13. Jan. 2008 editiert.]

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Also so viele Antworten in so kurzer Zeit hatte ich nicht erwartet, aber freut mich natürlich. Zunächst ein großes Dankeschön an alle!

Zitat:

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Original erstellt von CADHeiner
Modellierst du das in Ansys neu, oder liest du es ein? Bei gekrümmten Flächen kann es beim Einlesen zu Problemen kommen, da die Austauschformate nicht ausreichend genau sind?

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Was heißt nicht ausreichend genau?

Das Teil habe ich in Solidworks modeliert und dann über die parasolid-Schnitstelle eingelesen. Machte soweit eigentlich keine Probleme. Müsste mir das ganze aber in Workbench mal genauer anschauen, ob etwas an der Geometrie nicht stimmt.

An dieser Stelle möchte ich nochmal betonen, das der obere Teil (alles außer den Rippen) eine Wölbung in der Breite hat, also quasi um die Längsachse gebogen ist.

Zitat:

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Original erstellt von CADHeiner
Da es symmetrisch aussieht, könntest du auch nur ein Viertel modellieren und den Rest mittels Symmetriebedingungen aussparen

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Leider sieht es nur nach Symmetrie aus. Die Nasen in der Mitte (siehe erstes Bild) sind nicht mittit platziert sondern etwas versetzt. Ich erwarte an diesen Stellen allerdings kaum Spannnungen. Müsste mal mit dem Professor reden ob die Teile mit dieser Begründung ausgelassen werden könnten. Dann würde sich ein 1/4 Teil anbieten.

Zitat:

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Original erstellt von CADHeiner
Als Student wirst du ja bestimmt die Ansys Teaching License haben

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Die Berechnungen werden im CIM-Labor der Hochschule durchgeführt. Da macht die Lizens keine Probleme.

Zitat:

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Original erstellt von Dominik.Mueller
Anschließend würde ich mir Gedanken über die Geometrieaufbereitung des Modells machen (ggf. Bohrungen, Fasen, Radien, ... entfernen).

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Die Screenshots sind schon von einem größtenteils vereinfachten Model. Was noch entfernt wird sind die Fasen in den Zylindern. Im original sind sämtliche Kanten verundet, mehr Fasen drin, etc.

Zitat:

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Original erstellt von Siassei
Gilt das auch für die Live- bzw. Nativeübertragungen? Ansys bietet ja heutzutage zu fast jedem CAD-System (SWX, NX, Catia, Pro/E, Inventor,...) eine Schnittstelle an. Ansonsten kann ich dir nur zustimmen.

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Ich möchte diese Frage gerne auch in den Raum stellen.

Zitat:

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Die Rippen an der Unterseite würde ich mit einem Schalenelement (z.B. Shell93 oder hochwertiger) machen. Vielleicht wäre auch das Solsh Element dort interessant.

Obwohl, beim genaueren betrachten würde sich vielleicht ein reines Schalennetz anbieten

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Als kleines Unterthema der Arbeit wird dies sowieso gemacht.
Es wird ein reines Volumenmodel (mit solids vernetzt) mit einem reinen Flächenmodel (mit Schalen vernetzt) verglichen, zumindest an den Stellen an denen dies möglich ist (Zum Beispiel an den Rippen, bzw. der oberen "Deckfläche")
Ein Model aus Volumenkörper und Flächen ist für mich nicht sinnvoll, da beim Volumenmodel gerade die Kerbwirkungen betrachtet werden, die mit Flächen nicht erfasst werden (zum Beispiel an den übergängen der Rippen zu den gewölbten Flächen)

Zitat:

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Original geschrieben von CADHeiner
Viel Erfolg bei der Studienarbeit

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Vielen Dank!

Danke nochmals für die ganzen Antworten. Ich freue mich natürlich über alle Tips die noch kommen.

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Zitat:

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Original erstellt von Cagri:
da beim Volumenmodel gerade die Kerbwirkungen betrachtet werden

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Dafür erscheint dein CAD-Modell ungeeignet...

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Es ist in dieser Form ungeeignet. Die Betrachtungen werden lokal durchgeführt und es werden die Radien für die entsprechenden Stellen eingefügt.

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was für versuchsdaten liegen vor?

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DANKE ABER DIESES THEMA IST NUN GEKLÄRT. VIELEN DANK AN ALLE FÜR DIE HILFE!

[Diese Nachricht wurde von Cagri am 14. Jan. 2008 editiert.]

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Zitat:

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Original erstellt von Markus_30:

  Zitat:
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  Original erstellt von Cagri:
  ...und der betreuende Professor hat gesagt, das ein Tetraedernetz keine ordentlichen Ergebnisse liefern wird...

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Wie bitte??? Und das aus dem Munde eines Professors... Bedenklich, bedenklich...

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Muss hier noch was klar stellen. Das ganze war lediglich ein Missverständnis. Unser Professor hat keinerlei Einwende gegen ein Tetraedernetz und hält das Bauteil für eine Hexaedervernetzung innerhalb dieser Studienarbeit sogar für zu komplex. Wollte das nur noch loswerden. Nicht das jemand denkt ich mache den Professor schlecht! Ist er nämlich ganz und garnicht!

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Hallo,

Zitat:

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Original erstellt von Cagri:
...Unser Professor hat keinerlei Einwende gegen ein Tetraedernetz und hält das Bauteil für eine Hexaedervernetzung innerhalb dieser Studienarbeit sogar für zu komplex...

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Da bin ich aber beruhigt   

Zitat:

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Original erstellt von Cagri:
DANKE ABER DIESES THEMA IST NUN GEKLÄRT. VIELEN DANK AN ALLE FÜR DIE HILFE!

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Wie möchtest du das Problemchen jetzt lösen? Würde mich noch interessieren.

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Gruß 

Markus

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Hatte den ersten Beitrag editiert, aber ich schreib dann gibts halt noch nen Beitrag mit meinem Lösungsansatz.

Das Bauteil wird nur im Viertel vernetzt und über Symmetriebedingungen berechnet. Es wird mit Tetraedern zunächst global grob vernetzt und anschließenend, entsprechend des jeweils betrachteten Lastfalls, an den Stellen an denen die größten Spannungen erwartet werden lokal verfeinert und optimiert.

Eine Hexaeder-Vernetzung ist bei diesem Bauteil einfach zu komplex, besonders innerhalb der zur Verfügung stehenden Zeit. Der Professor meinte, dass könne er sich für eine weiterführende Arbeit vorstellen mit dem Thema "Optimierungsmöglichkeiten der Vernetzung und Berechnungen", aber damit kann sich dann ein anderer Student quälen

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