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PoreInVol.jpg Netz_real.jpg Netz_soll.jpg

Hallo liebe Gemeinde,

ich brauche eueren Rat bzgl. der Vernetzung eines zylindrischen Volumens mit Pore im Inneren. Genau gesagt geht es um folgendes:

Mein Ziel ist es, die Schrumpfpore eines Gussbauteils, deren Geometrie ich mir mittels CT-Scan digitalisiert habe, in Abaqus zu berechnen (Spannungsverteilung). Hierzu habe ich die Porengeomtrie in ein zylindrisches Volumen eingefügt (Geomtrie der Pore im Assembly Modul per Merge/Cut aus dem Inneren "herausgeschnitten") und anschließend die aus der Flächenrückführung resultierenden Patches mittels virtueller Topologie ausgeblendet. Allerdings finde ich aktuell keine Möglichkeit, das zylindrische Volumen außen grob und die Pore möglichst fein zu vernetzen, da ich u.a. im Bereich der Pore keine Seeds habe. Der Versuch dies über Partitionierungen zu machen schlug ebenso fehl wie ohne Nutzung der virtuellen Topologie entlang der Patches zu vernetzen. Ergebnis war ein unregelmäßiges Netz, welches einzig entlang der Kanten fein war, dazwischen jedoch wieder äußerst grob.

Hat jemand einen Tipp, wie ich dieses Bauteil optimal vernetzen kann? Eine Idee meinerseits war noch, die Pore einzeln zu vernetzen, hieraus ein orphan mesh zu erzeugen und dieses irgendwie auf den "Hohlraum" zu projizieren. Allerdings hat auch dies bisher nicht funktioniert.

Ich hänge euch ein paar Bilder zur Verdeutlichung der Problemstellung an:
1) Pore als "Kavität" im zylindrischen Volumen mit sichtbaren Patches der Flächenrückführung / Surface-Set der Pore mit ausgeblendeten Patches
2) Netz bei Vernetzung entlang der Patches aus Flächenrückführung
3) "Gewünschtes" Netz (am Part der Pore erzeugt nach Ausblendung der Patches mittels virtuellen Topologie) 
  --> dieses würde ich gerne auf den Hohlraum "projizieren"

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Was ist dein Ziel? Willst du ein zusammenhängendes Netz haben, bei der aber die Porenregion deutlich feiner vernetzt ist als der Rest des Zylinders?

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Querschnitt_Netz.JPG

Genau das ist mein Ziel, damit die lokale Spannungskonzentration an der Pore bestmöglich aufgelöst wird. Die Porenregion soll mit einem möglichst feinen Netz versehen werden, welches sich in Richtung der Außenflächen des Zylinders weitgehend vergröbert.

Anbei nochmals ein Bild des aktuellen Netzes im Schnitt, wobei hier die Porenregion entlang der Patches aus der Flächenrückführung vernetzt wurde und das Netz daher in diesem Bereich feiner ist. Zwischen den Patches vergröbert es sich jedoch wieder (vgl. zweite Abbildung von erstem Beitrag).
Idealerweise sollte das Netz im Bereich der Pore so wie in Abbildung 3 im ersten Beitrag aussehen und sich dann wie hier gezeigt nach außen hin vergröbern. 

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Naja, eigentlich nicht schwer so was zu bekommen, aber ggf. etwas klickerei.

Der Grundgedanke ist, dass du an geom. Objekten Mesh Seeds vorgeben kannst. Wenn du von deinem großen Zylinder nur die Pore abziehst (Cut), hast du halt nur die Flächen innen der Pore und außen vom Zylinder. Du könntest also z.B. außen das globale seed vorgeben und an der Pore das feine lokale Seed. Was dazwischen passiert kannst du nicht steuern, da dort nichts ist um Vorgaben zu tätigen.

Zur Lösung kannst du dir in dem Zwischenbereich geom. Objekte erzeugen, an denen du Vorgaben tätigen kannst. Das ginge z.B. über  Partitionen in den Bereichen zwischen Zylinderoberfläche und Pore.

Einfach wäre aber ggf. folgender Ansatz:
Du hast deinen Zylinder mit Pore. Dann erzeugst du dir neues Part, welches eine Kudel aus Flächen ist (Part Create->Shell->Revolute) und von der Größe her die Pore umschließen, aber im Zylinder liegen. So positionierst du auch die Sphäre im Assembly-Modul. Dann machst du ein Merge und behältst dabei (Retain) die Grenzfläche. Schon hast du weitere Flächen in deinem Zylinder, wo du lokale Seeds vorgeben kannst.
Das kannst du beliebig oft machen, je nachdem wieviel Kontrolle du ausüben willst.

[Diese Nachricht wurde von Mustaine am 03. Dez. 2015 editiert.]

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MitEllipse.JPG

Problem bei deinem Vorschlag ist, dass ich im Bereich der Pore aufgrund der Ausblendung aller Patches (Kanten) aus der Flächenrückführung mittels Virtueller Topologie bisher keine Seeds oder ähnliches zum Anwählen habe (vgl. Abbildung 1, rechts im ersten Beitrag). Die einzigen Kanten meines Modells waren die an den Außenseiten des Zylinders. Lasse ich alle Kanten aus der Flächenrückführung eingeblendet (wie in Abbildung 1, links gezeigt), vernetzt er mir zwar entlang dieser fein, die Zwischenräume werden jedoch wieder grob (vgl. Abbildung 2 im ersten Beitrag) Jetzt habe ich mir allerdings mal eine Kante der Pore wieder eingeblendet und hier eine hohe Netzfeinheit gewählt. Resultat hiervon ist, dass der Bereich der Pore nun feiner vernetzt ist - allerdings lässt sich die Feinheit nicht beliebig steigern, weil irgendwann nur noch der unmittelbare Bereich der Kante feiner wird, nicht jedoch der gesamte Porenbereich.

Meine Idee war jetzt, dass ich mir wie von dir vorgeschlagen eine Kugel / Ellipse mit ähnlichen Abmessungen zu der Pore erzeuge und hier eine hohe Feinehit wähle und die Seeds möglichst fein vernetze. Allerdings wird die Netzfeinheit hierbei nicht auf die Porengeometrie übertragen. Vielmehr wird diese mit viel zu großen Elementen vernetzt und verliert ihre originale, abgerundete Form (vgl. angefügtes Bild).

Mache ich irgendetwas falsch oder gibt es vielleicht noch einen Trick?   

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Kannst du eine .cae Datei anhängen, die so ein Beispiel beinhaltet?

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PoreInCylVol.zip

Da leider die .cae Datei auch nach dem Komprimieren noch etwas zu groß war, habe ich das Modell schnell neue erzeugt und mir die Befehle in einem Python-Skript gespeichert. Ich hänge dir das Skript (einfach im Dateiname noch .py anfügen) sowie die .iges meiner Pore an. Wenn du im Skript in Zeile 41 den Pfad für den Import der Porengeometrie änderst, sollte das Skript funktionieren und dir mein Modell aufbauen. Sollte dies nicht funktionieren, melde dich nochmals kurz, dann versuche ich mein .cae irgendwie noch weiter zu komprimieren.

Das Modell muss nur noch vernetzt werden. Nächster Schritt bei mir wäre jetzt gewesen, im Part "PoreInCylVol" die aus der Flächenrückführung resultierenden Patches im Inneren mittels Virtueller Topologie auszublenden (habe ich im Skript auskommentiert, kann bei Bedarf also auch mittels des Skriptes erfolgen). Als Folge hiervon habe ich dann keine Kante oder ähnliches mehr, an welcher ich ein feines Netz definieren kann. Eventuell ist dieser Schritt aber auch gar nicht nötig und man kann mit diesen arbeiten.

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P_seed.jpg P_mesh.jpg

Das mit dem Skript hat funktioniert.

Warum nimmst du mit Virtueller Topologie alle Kanten auf der Oberfläche raus?

Ich habe die automatische virtuelle Topologie mit den default-Einstellungen verwendet und es wurden nur bestimmte Kanten entfernt. Danach habe ich ein grobes globales Mesh-Seed vorgegeben. Dann die äußere Oberfläche ausblenden und an der inneren Oberfläche ein feines lokales Mesh-Seed (auf Flächen, nicht Kanten) vorgeben.

Das Ergebnis siehst du auf den Bildern.

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Die automatische Topologie mit den default Werten hatte ich auch bereits getestet, wobei ich exakt nach deiner Beschreibung vorgegangen bin. Problem war jedoch stets, dass ich nur entlang der Patches aus der Flächenrückführung ein feines Netz hatte, nicht jedoch auf den Flächen dazwischen. Ich habe den vermeintlichen Fehler allerdings gefunden. Problem war, dass mein globales Netz zu grob war. Wähle ich die Feinheit des globalen Netzes um ca. 1/10 größer als jene des feinen Netzes, so erhalte ich auch auf den Flächen die hier gewünschte Feinheit und ein homogenes Netz.

Eine abschließende Frage noch zu der Erzeugung des lokalen Mesh-Seed. Die einzige Möglichkeit hierfür besteht doch in der Funktion "Seed Edges" oder gibt es eine andere, mir bislang nicht bekannte Funktion zur Erzeugung eines lokalen Mesh-Seeds?

Vielen Dank schonmal für deine Mühe und Tipps. 

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Ein Video sagt mehr als tausend Worte:
http://s000.tinyupload.com/?file_id=38909959108710461671

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Netzvergleich.jpg Mesh1.jpg Mesh2.jpg

Gemäß deines Videos bin ich bislang immer korrekt vorgegangen. Allerdings habe ich noch immer das Problem mit dem inhomogenen Netz / unterschiedlichen Feinheit auf der Porenoberfläche - sofern ich das Verhältnis vom globalen Mesh zu den lokalen Mesh-Seeds nicht im Verhältnis von kleiner 1/10 wähle. Dies führt später, wenn mehrere Poren in meinem Modell sind und letzteres vom Volumen her größer ist, zu extrem viel Elementen. Idealerweise möchte ich das Verhältnis daher größer wählen.

Bei deinem Modell im Video sieht das Netz im Schnitt gut aus. Dies ist bei mir auch so. Führe ich allerdings einen Datacheck-Lauf durch und schaue mir das Netz auf der Porenoberfläche an (Surface über Display Group Dialog einblenden), so ist das Netz hier nicht homogen, sondern wird auf den Flächen wieder gröber. Hast du dies bei dir mal gecheckt für den Fall, dass das Verhältnis global/lokal größer 1/10 ist (z.B. Elementkantenlänge global 0.075 und lokal 0.003)?. Habe das hieraus resultierende Netz (links) im Vergleich zur Vernetzung mit 0.03 -> 0.003 (rechts) als Abbildung mal angefügt. Wird das Verhältnis zu groß kann Abaqus mir die gewünschte Feinheit nicht mehr über die gesamte Fläche generieren. 

Ein Ansatz von mir, den du auch bereits angesprochen hast, war durch Erzeugung von Kugeln und Merge eine höhere Kontrolle über das Netz auszuüben, indem ich hier zusätzlich lokale Seeds (auf Flächen) vorgebe. Allerdings tritt hier selbiges Problem wie zuvor auf, dass mein Netz sich zwischen den Flächen bzw. in Tiefenrichtung  wieder vergröbert und ich im Bereich der Pore nicht die hohe Netzfeinheit erreiche. Habe hierzu auch mal Bilder angehangen (Abbildung 2 und 3) mit vereinfacht nur einer Kugel drin. Die Mesh-Seeds von global zu lokal auf Pore sind 0.06 -> 0.03 -> 0.003.

Gibt es in Abaqus noch eine andere Möglichkeit, wie ich ein homogenes Netz mit hoher Feinheit (Bild 1, links) auf der Porenoberfläche bei moderater Gesamtelementanzahl erreiche? Kurz gesagt, gibt es eine Funktion, um hier mehr Kontrolle auf das Netz ausüben zu können?

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Stell' mal bei dem Global Mesh Seed die Minumum Size Control auf einen geringeren Wert.

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Das war die gesuchte Funktion. Jetzt generiert Abaqus mir ein homogenes Netz in der gewünschten Feinheit. Vielen Dank nochmals!

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