V kolikor bi obstajal končni element, ki bi bil optimalna izbira za vse vrste napetostnih stanj, za vse vrste materialnih modelov in računskih shem, bi ostali končni elementi utonili v pozabo. Ker temu ni tako, je pri gradnji numeričnega modela uporabnik soočen z izbiro tipa končnega elementa. Najpogostejša vprašanja, ki si jih mora ob tem zastaviti, so:
- Ali je analiza kontaktnega problema pomemben segment numeričnega modela?
- Ali materialni model izkazuje nestisljivo obnašanje?
- Ali v simulaciji prevladuje upogibno napetostno-deformacijsko stanje?
- Ali je geometrija kompleksna ali enostavna?
- Ali je geometrija tanka?
- Ali se bo numerična mreža med simulacijo zelo deformirala?
- Ali gre za statične ali dinamične simulacije ter kakšna računska shema je v ozadju reševanja problema?
Tabela v nadaljevanju podaja nasvete, kako brez poglobljene analize izbrati najustreznejši končni element za določeno vrsto problema.
| Vrsta problema oziroma posebnosti simulacije | Najustreznejši element | Izogibati se je potrebno | |
| 1. | Analiza kontaktnega problema | Končni elementi prvega reda | Končnim elementom drugega reda z “node to surface” diskretizacijo |
| 2. | Upogib v kombinaciji s kontaktom | Nekompatibilni elementi (ang. Incompatible) elementi, ali elementi prvega reda z dovoljšnim številom elementov po debelini | Elementom prvega reda s polno integracijo in elementom drugega reda z “node to surface” diskretizacijo |
| 3. | Upogibno napetostno deformacijsko stanje brez kontaktov | Končni elementi drugega (oz. višjega) reda | Elementom prvega reda s polno integracijo |
| 4. | Izračun koncentracije napetosti v detajlih | Končni elementi drugega (oz. višjega) reda | Elementom prvega reda |
| 5. | Pojav velikih plastičnih deformacij (>10%) ali skoraj nestisljiv materialni model (n>0.475) | Elementi prvega reda ali elementi drugega reda z reducirano integracijo | Elementom drugega reda s polno integracijo |
| 6. | Nestisljiv materialni model (npr. za gumo), kjer je n>0.475 | Hybridi končni elementi, v kolikor pričakujemo velike deformacije pa hibridni elementi prvega reda | |
| 7. | Simulacija masivnega preoblikovanja (pričakovana distorzija mreže) | Elementi prvega reda za reducirano integracijo | Elementom drugega (oz. višjega) reda |
| 8. | Zahtevna geometrija a linearen elastičen material, kontaktne napetosti so nepomembne | Elementi drugega reda, če je mreženje težavno so najoptimalnejša izbira tetraedru drugega reda | |
| 9. | Zahtevna geometrija ter nelinearen material ali pomemben natančen izračun kontaktnih napetosti | Heksaedri (oz. Brick) elementi prvega reda so najoptimalnejši. V kolikor je mreženje preveč zahtevno, uporabimo tetraedre drugega reda (improved surface visualisation in surface to surface diskretizacijo kontakta) | |
| 10. | Izračun lastnih frekvenc oz. modalna dinamika | Elementi drugega reda | |
| 11. | Eksplicitna nelinearna dinamika (npr. crash test) | Elementi prvega reda | Elementom drugega oz. višjega reda |
Seveda ima vsak izmed 11 zgornjih nasvetov v ozadju teoretične razloge, a o tem kdaj drugič.
Piše: doc. dr. Marko Vrh, CADCAM Lab
Preberite še ostale bloge
Odklenite fleksibilne proizvodne linije
Kot posamezniki smo se že navadili na spletne storitve, ki jih omogoča računalništvo v oblaku,
Spoznajte prednosti računalništva v oblaku
Kot posamezniki smo se že navadili na spletne storitve, ki jih omogoča računalništvo v oblaku,
Učinkoviti načini za okrepitev procesa razvoja vašega izdelka
Oblikovalci in inženirji, ki želijo slediti vse večji kompleksnosti razvoja izdelkov, potrebujejo
Arhitektura računalništva v oblaku
Smo sredi svetovnega pomanjkanja kvalificirane delovne sile. Po podatkih svetovalnega podjetja
