6.4. Создание произвольной и упорядоченной сетки

До сих пор рассматривались все доступные пользователю средства, предназначенные для построения конечно-элементной сетки. Далее обсуждается, какие из них используются для произвольных сеток, а какие - для упорядоченных.

6.4.1. Произвольная сетка

При построении произвольной сетки никакие особые ограничения к твердотельной модели не предъявляются. Сетку можно построить для любой, даже нерегулярной, геометрии.

Форма используемых элементов зависит от того, создается ли сетка для поверхностей или для объемов. Произвольная конечно-элементная модель для поверхности может одновременно состоять как из четырехугольных, так и треугольных элементов (смешанная сетка), или только из одних треугольных. Для объемной модели использование смешанной сетки не допускается, применяются только четырехгранные элементы.

Если выбран элемент однозначной формы, т.е. только треугольный или тетраэдный (например, PLANE2 и SOLID92), программа при построении сетки будет использовать только эту форму. Для элемента с более чем одной формой (например, PLANE82 или SOLID95), требуется указать, какие формы (одну или несколько) следует использовать, применяя один из следующих способов:

Команды: ESHAPE

Маршрут: Main Menu>Preprocessor>-Meshing-Shape & Size>Element Shape

Для поверхностных элементов, имеющих более одной формы, смешанная сетка (с преобладанием четырехугольных элементов) строится по умолчанию. Возможна сетка, целиком состоящая из треугольных элементов [ESHAPE,1], но применять ее не рекомендуется для конечных элементов низшего порядка.

Объемная произвольная сетка может состоять только из тетраэдров, поэтому следует выбирать соответствующий тип элемента: четырехгранной формы или допускающий опцию тетрагональной формы [ESHAPE,1].

Замечание - С помощью тетраэдного сеточного генератора программы ANSYS можно обработать до трех внутренних полостей модели.

При построении произвольной сетки размеры ячейки выбираются на основе текущих установок команды DESIZE, которая используется в сочетании с командами ESIZE, KESIZE и LESIZE. Если задействована процедура SmartSize, размеры элементов будут определяться установками команды SMRTSIZE и спецификациями команд ESIZE, KESIZE и LESIZE. (Для произвольной сетки использование этой процедуры желательно.) Все эти средства построения сетки доступны через меню с помощью маршрута Main Menu>Preprocessor>-Meshing-Shape & Size.

6.4.2. Упорядоченная сетка

Для построения упорядоченной сетки конечных элементов программе сообщается, что все поверхностные элементы являются четырехугольными, а все объемные элементы - шестигранными. Построение упорядоченной сетки предполагает, что поверхности и объемы модели "регулярны", т.е. удовлетворяют определенным критериям.

Размеры элементов выбираются на основе текущих установок команды DESIZE, которая используется в сочетании с командами ESIZE, KESIZE и LESIZE (маршрут Main Menu>Preprocessor>-Meshing-Shape & Size>-Manual Size-опция. Для упорядоченной сетки процедура SmartSize [SMRTSIZE] не используется.

Поверхностная сетка

Чтобы можно было построить упорядоченную сетку на поверхности модели, должны выполняться следующие условия.

1. Область должна быть ограничена тремя или четырьмя линиями (с учетом конкатенации ("объединения") или без нее).

2. Противоположные стороны области должны иметь равное число делений на отрезки или иметь разбиение, соответствующее одному из шаблонов укрупнения сетки (см. далее).

3. Если поверхность ограничена тремя линиями, число делений линий на отрезки должно быть одинаковым и четным.

4. Заданный тип конечного элемента должен иметь среди возможных своих форм четырехстороннюю.

5. Спецификация формы элемента должна допускать задание четырехсторонних форм (команда ESHAPE или маршрут Main Menu>Preprocessor>-Meshing-Shape & Size>-Element Shape). Если требуется упорядоченная сетка элементов, следует использовать соответствующую опцию [ESHAPE,2]. (Можно также, но не во всех случаях, использовать опции ESHAPE,0 и ESHAPE,3,

Если область ограничена более чем четырьмя линиями, построение упорядоченной сетки невозможно. Однако для некоторых из граничных линий можно выполнить "объединение", т.е. конкатенацию, чтобы уменьшить общее число линий до четырех.

В качестве альтернативы конкатенации можно использовать команду AMAP для упорядочения сетки, указав курсором мыши три или четыре угла области. Этим способом достигается объединение нескольких линий, расположенных между указанными ключевыми точками, в одну.

Разбиение линии для нанесения упорядоченной сетки

Для того чтобы получить упорядоченную сетку конечных элементов, необходимо задать равное число отрезков деления на противоположных краях области (или указать такое разбиение линии, которое соответствует одному из шаблонов укрупнения сетки). Не обязательно задавать разбиение на отрезки для всех линий области. До тех пор, пока строится упорядоченная сетка [ESHAPE], программа переносит разбиение с одной линии на противоположную и на соседние области [AMESH]. Кроме того, там, где возможно, программа использует подходящее разбиений линий на основе спецификаций команд KESIZE или ESIZE.

При переносе разбиения используются такие же приоритеты, что и для команд LESIZE, ESIZE. Так, например, для примера, показанного на рис. 6.10, разбиение линии, соответствующее команде LESIZE, переносится с линии 1 на линию 3, подавляя разбиение, заданное явно командой ESIZE.

Рис. 6.10. Подавление установок команды ESIZE установками команды LESIZE

ESHAPE,2 ! Упорядоченная сетка

ESIZE,,10 ! Задание 10-ти отрезков деления

LESIZE,1,,,20 ! 20 отрезков деления для линии 1

AMESH,1 ! Перенос предыдущего разбиения на линию 3

Для получения четкого понимания выполняемых действий следует обратиться к описанию команд ESHAPE, ESIZE, LESIZE и AMESH.