Vernetzen einer Kerbe, Elementgröße bei TETGEN

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Burkhard
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Vernetzen einer Kerbe, Elementgröße bei TETGEN

Beitrag von Burkhard »

Sehr geehrtes Team,

es geht um eine geeignete Vernetzung einer runden Kerbe an einer Welle. Die Rundung ist klein im Vergleich zum Rest des Bauteils. Wenn ich für das Bauteil beim Vernetzen eine großen Wert für die Elementgröße angebe, wird der Radius (Viertelkreis) durch zwei Elemente vernetzt, was natürlich sehr "eckig" ist. Eine Verfeinerung über Superelemente vermehrt zwar die Elemente in dem Bereich, ändert aber nichts an der eckigen Form, die die Kerbwirkung, bzw. den Formfaktor stark verfälscht.

Wähle ich den Wert für das Vernetzen klein, wird der Radius besser angenähert, aber die Anzahl der Elemente für das gesamte Modell wird unvernünftig hoch.

Gibt es einen Weg mit Z88 und den eingebundenen Vernetzern NETGEN und TETGEN, lokal unter Bewahrung der Geometrie zu vernetzen, ohne das ganze Bauteil eng zu vernetzen?

LG Burkhard
Zuletzt geändert von Burkhard am Di 1. Mär 2016, 18:34, insgesamt 1-mal geändert.

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SHautsch
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Re: Vernetzen einer Kerbe

Beitrag von SHautsch »

Hallo Burkhard,

wie laden Sie denn Ihre Geometrie in Z88Aurora ein? Ist die Geometrie wirklich exakt oder sind dort bereits z. B. durch die STL-Diskretisierung Fehler aufgetreten?

Dann sollten Sie in Z88Aurora den Vernetzer TetGen wählen, da dieser sich exakt an die Kontur des Bauteils hält.
Zudem bilden Elemente mit quadratischem Ansatz die Geometrie besser ab.

Ansonsten hilft wirklich nur eine feine Vernetzung, denn nach einer groben Vernetzung existieren keine detaillierteren Geometrieinformationen mehr als das vorliegende Netz - da hilft dann auch keine lokale Verfeinerung. Und eine "Vergröberung" des Netzes ist mit Z88Aurora leider nicht möglich.

Als letzte Möglichkeit bleibt das externe Vernetzen des Bauteils (z. B. mit Netgen, GMSH, etc.) und dann der Import des Netzes in Z88Aurora.

Falls wir mal unser Glück versuchen sollen, können Sie uns Ihr Projektverzeichnis per E-Mail an z88aurora@uni-bayreuth.de senden.

Beste Grüße,
SHautsch

Burkhard
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Re: Vernetzen einer Kerbe

Beitrag von Burkhard »

Danke, das hat sehr geholfen. TETGEN liefert im Bereich der Kerbe das bessere Ergebnis. Aber prompt kommen zwei weitere Fragen auf:

- Sie schreiben, dass die Elemente mit Mittelknoten die Geometrie besser abbilden. In der Anzeige sieht man immer nur Dreiecksflächen mit geraden Kanten. Ist die Form intern besser und folgen die Kanten mit Mittelknoten der Geometrie besser als das dargestellt wird?

- TETGEN liefert das bessere Ergebnis, macht aber in den zylindrischen Stücken viel mehr Elemente, als ich brauche. Orientiert sich TETGEN an der impotierten stl-Datei? Die ist in diesem Fall auch sehr fein in Dreiecke aufgeteilt. Vielleicht würde da eine grobere stl-Datei mit größerer Kantenlänge auch zu einer groberen Vernetzung durch TETGEN führen?!?

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SHautsch
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Re: Vernetzen einer Kerbe

Beitrag von SHautsch »

Hallo Burkhard,

die GUI zeigt da keinen Unterschied, da werden alle Eckknoten (bzw. bei Anzeige "Netz" auch die Mittenknoten) linear miteinander verbunden.

TetGen orientiert sich bei der Vernetzung am Ausgangs-STL, aber hauptsächlich steuert man die Feinheit mit dem Netz-Parameter (mittlere Kantenlänge).

Inwiefern die STL-Feinheit Einfluss auf die TetGen-Vernetzung hat, müssten Sie kurz selbst testen.

Viele Grüße,
SHautsch

Burkhard
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Re: Vernetzen einer Kerbe

Beitrag von Burkhard »

Ja, sorry, die Frage nach dem Einfluss des STL konnte ich mir selber beantworten. Das Ergebnis einer klitzekleinen Studie ist folgendes:

Ich habe eine Welle mit 10(mm) Durchmesser und 100mm Länge mit einer Umlaufnut von 1mm Tiefe aus CAD mit den Voreinstellungen des CAD-Programms. Die STL-Datei hatte 176 Dreiecke. Mit Tetgen mit einem Wert für die Elementgröße von 4 wurde die Welle mit 5682 Elementen vernetzt.

Die selbe Welle mit einem feineren stl-Netz aus 27524 Dreiecken wird bei den unveränderten Einstellungen für Tetgen mit 57554 Elementen vernetzt.

Vernetzt man die beiden Wellenvarianten mit einem unrealistisch großen Wert für die Elementgröße ändert sich die Zahl der erzeugten Elemente nicht.

Vernetzt man die beiden Wellenvarianten mit kleiner Elementgröße nähern sich die Zahl der Elemente beider Varianten an:

stl-Variante | 176 Dreiecke | 27524 Dreiecke
----------------------------------------------------------------------------------------
Tetgen Wert 100 | 5682 Elemente | 57554 Elemente
Tetgen Wert 4,0 | 5682 Elemente | 57554 Elemente
Tetgen Wert 0,5 | 897998 Elemente | 1023167 Elemente

Ich schließe daraus, dass vermutlich
1.) Tetgen keine größeren Oberflächendreiecke macht, als die stl-Datei liefert und damit die stl-Datei eine Untergrenze für die Elementanzahl definert.
2.) Bei Elementgrößen, die deutlich kleiner als die stl-Dreiecke sind, die in Tetgen definierte Elementgröße für die Zahl der Elemente im Modell maßgeblich aber nicht allein bestimmend ist.

Das Thema ist damit für mich erst mal ausreichend beleuchtet. Danke SHautsch
Zuletzt geändert von Burkhard am Di 1. Mär 2016, 18:34, insgesamt 1-mal geändert.

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SHautsch
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Re: Vernetzen einer Kerbe

Beitrag von SHautsch »

Hallo Burkhard,

danke für die Veröffentlichung deiner Analyse. So in etwa hatte ich das Verhalten vom TetGen erwartet...größer als die STL-Kanten kann nicht funktionieren und daher limitiert ein feines STL damit grobe Vernetzungen. Wobei ein feines STL natürlich kleine Geometrieeigenschaften besser abbildet.

Freut mich, dass wir dir hier helfen konnten. Bei weiteren Fragen gerne ein neues Thema eröffnen.

Beste Grüße,
SHautsch

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