Workbench Meshing

Workbench Meshing - сеточный инструмент общего назначения

Универсальность ANSYS во многом определена возможностью решать прикладные задачи из различных областей физики. Эта универсальность заложена и в модуле ANSYS Workbench Mesh, в котором пользователю предоставляется широкий выбор видов генерируемых сеток, необходимых для решения задач из различных отраслей физики таких, как механика деформируемого твердого тела (реализованы отдельные генераторы сеток для решения линейных «Mechanics» и нелинейных «Nonlinear Mechanics» задач), механики жидкости и газа («CFD» и «Hydrodynamics»), электромагнетизма («Electromagnetics») и динамики («Explicit»). Этот список не конечный и с развитием программы пополняется новыми опциями. В связи с представленным многообразием охватываемых отраслей физики в ANSYS была реализована огромная библиотека различных типов конечных элементов, которая представлена десятками одномерных, двумерных и трехмерных элементов. Отметим, что все конечные элементы ANSYS делятся по аппроксимативным свойствам на две группы: линейные и параболические. Таким образом, пользователю ANSYS Workbench Mesh уже на данном этапе предоставлена возможность установления необходимой производительности расчета и точности решения.

ANSYS Workbench Mesh порадует своих пользователей очень широким разнообразием опций и средств для управления и настройки оптимальной, желаемой конечно-элементной сетки. Основные средства редактирования и управления сеткой можно разделить на две группы: первая – опции, позволяющие изменять размеры конечных элементов, густоту сетки и характер укладки их в модели, вторая – средства по настройке типа и, соответственно, формы используемых конечных элементов.

К глобальным настройкам сетки, определенным в разделе Mesh, относятся следующие:

– регулирование плотности сетки (грубая, средняя, мелкая) при неизменном значении максимального размера элемента;

– изменение сетки путем варьирования самого значения максимального характерного размера элемента;

– управление выбором начального размера геометрического элемента (площади грани, длины ребра и т.д.), от которого программа будет отталкиваться при представлении исходной модели в конечно-элементной форме;

– настройка сглаживания несовершенств в исходной геометрической модели;

– опции по управлению скоростью изменения элементов сетки (например, при сгущении сетки с приближением от регулярных к особым зонам модели);

– настройка углов между ребрами (сторонами) элементов в случае двумерных и трехмерных моделей;

– корректирование способа наложения сетки, которые представлены пятью вариантами: адаптивная сетка; равномерная сетка; сетка, уплотняющаяся в соответствии с кривизной модели либо в местах сужения-расширения модели; смешанная сетка, объединяющая черты предыдущих двух; 

– настройка проникновения поверхностной сетки в глубь тела;

– существует возможность настройки глобальных опций сетки для сборки в целом или подетально;

– настройка поведения недеформируемого тела;

– получение сетки с требуемым заранее установленным качеством и многие другие опции.

Локальные настройки по управлению сеткой представлены отдельными утилитами, такими как «Sizing», «Contact Sizing», «Refinement», «Face meshing» и другими. Локальные настройки могут быть применимы, как к различным геометрическим единицам (вершине – точке, ребру – линии, грани – поверхности), так и к самим элементам (узел, грань элемента или сам элемент) предварительно созданной сетки. Таким образом, локальные опции позволяют: 

– назначить размеры элементов в выбранной зоне;

– изменить плотность уже существующей сетки в необходимых местах;

– управлять сеткой контактных пар;

– устанавливать структуру сетки на выбранных элементах модели, генерировать регулярную сетку;

– управлять сеткой на сочетающихся гранях (в случае использования свойств симметрии модели) и другие возможности.

Отдельной группой настроек конечно-элементной сетки следует выделить методы управления формой сетки. В ANSYS Workbench Mesh реализованы следующие методы:

– построение сетки на одномерных моделях из линейных элементов;

– построение поверхностных сеток из четырехугольных и треугольных элементов в отдельности или в их комбинации. При этом доступны два варианта создания сетки: автоматический и равномерный;

– построения конечно-элементной сетки объемной моделей. В ANSYS для разбивки объемной модели реализовано пять различных методов: автоматический («Automatic») метод , создание сетки только с использованием тетраэдров («Tetrahedrons»), создание сетки с полным или максимально возможным преобладанием гексаэдров («Hex Dominant»), метод получения сетки путем протяжки элементов («Sweep»), последний метод («Multi Zone») позволяет комбинировать предыдущие в условиях сложной геометрии модели.

Создание, редактирование и настройка конечно-элементной сетки в ANSYS сопровождаются большим набором полезных функций. Одной из таких – это отслеживания качества конечно-элементной сетки по многим параметрам, например, угол между гранями, ребрами элементов, вырожденность элементов и т.д.