Генерирование сетки - это процесс дискретизации элементов конструкции в элементы КЭ для их вычислительного анализа. Создавая сетку КЭ, вы разделяете конструктивную систему на подсистемы, представленные математически заданными элементами (Рисунок 01). Это позволяет компьютерным программам, таким как RFEM 6, численно решать соотношения равновесия, установленные для каждого элемента, и выполнять моделирование по МКЭ.
Фактически, правильно выбранная дискретизация является ключевым шагом в процессе расчета и проектирования по МКЭ. Следует принять во внимание, что более подробная сетка будет представлять 3D геометрию более точно и приведет к лучшему приближению. С другой стороны, слишком подробная сетка приведет к большему количеству точек для анализа КЭ, для которых необходимо будет решать дополнительные уравнения; это значительно увеличило бы время вычисления. Следовательно, нужно иметь возможность оценить, действительно ли дополнительные вычисления необходимы для предполагаемого анализа и/или проектирования.
Если того же результата можно достичь с помощью более простой сетки, то целесообразно избежать создания очень подробной сетки, которая только замедлит расчет без значительного улучшения качества результатов. Таким образом, вы можете использовать другой размер или иметь независимую сетку для двух или более отдельных объектов в одном проекте. RFEM 6 делает это возможным, предлагая функцию «Независимая предпочтительна сетка», которая позволяет создать сетку КЭ с различным уровнем детализации для отдельных объектов, которые интегрированы друг в друга.
Это особенно важно в случае объектов разных размеров, требующих разного уровня детализации в расчете. Одним из примеров является плита на массиве грунта, как показано на Рисунке 02. Тело массива грунта можно смоделировать с более грубой сеткой КЭ, чем плиту, и в то же время измельчить сетку КЭ интегрированной плиты.
Простой случай показан на рисунке 03, где балочный элемент, представленный поверхностями, соединяется с массивом грунта, представленным телом в RFEM 6. Чтобы провести параллель между сеткой, созданной без использования функции «Независимая предпочтительная сетка», и сеткой, созданной с помощью этой функции, нужно сначала создать сетку, просто нажав кнопку «Создать сетку» (то есть без использования вышеупомянутой функции)..
Созданная таким образом сетка показана на рисунке 04. Здесь заметно, что мелкая сетка поверхностей, которые должны быть соединены с твердым телом в грунте, приводит в целом к мелкой сетке. Однако, если посмотреть на диаграмму сетки, которую можно найти в меню «Рассчитать», как на рисунке 05, то можно увидеть, что данное создание сетки приводит к большому количеству (47162) элементов КЭ-3D и, следовательно, требует больше время вычисления.
Теперь давайте' применим функцию «Предпочесть независимую сетку» и посмотрим, что из этого получиться. Для этого откройте диалоговое окно «Параметры сетки», которое управляет созданием КЭ в RFEM 6. Чтобы открыть данное диалоговое окно, выберите в меню «Расчет» возможность «Параметры сетки», как показано на рисунке 06.
В дополнение к заданию общих настроек, таких как целевая длина конечного элемента (которая определяет размер ячейки, с которой создается сетка КЭ) и максимальное расстояние между узлами и линией (которое указывает, на каком расстоянии находится узел от линии, когда он автоматически интегрированы в линию), опцию «Предпочесть независимую сетку» теперь можно активировать с помощью флажка, показанного на рисунке 07. Чтобы создать сетку, нажмите на кнопку «OK и применить».
Как описано выше, активация данной опции позволит программе создать конкретные сетки КЭ для отдельных объектов. Единственное требование - эти объекты должны быть интегрированы друг в друга. Поскольку это требование выполнено для выбранных объектов, создается сетка КЭ, как показано на рисунке 08. На изображении сразу видно, что теперь твердое тело смоделировано с более грубой сеткой КЭ.
Менее подробная сетка КЭ для тела по сравнению с сеткой, созданной без использования функции «Независимая предпочтительная сетка» теперь приводит к меньшему количеству КЭ элементов, как показано в диаграмме сетки на рисунке 09. Обратите, пожалуйста, внимание также на то, что количество 3D КЭ элементов теперь составляет 2400, что значительно меньше по сравнению с предыдущими 47 162 элементами. Это позволяет выполнить более четкий расчет сетки КЭ и сократить время расчета.
Заключительные слова
Предпочитаемая независимая сетка позволяет создавать различные сетки КЭ между объектами в модели. Другими словами, можно создать индивидуальную сетку КЭ для различных объектов, при условии, что объекты интегрированы друг с другом. Это позволяет уменьшить количество конечных элементов и достичь максимальной точности и детализации расчёта конструкций. Такой подход очень удобен для моделей, в которых необходимо учитывать отдельные объекты с различными уровнями детализации сетки КЭ. Включение этой функции в диалоговом окне «Настройки сетки» создает гораздо лучше структурированную сетку КЭ и уменьшает количество конечных элементов, что экономит время и силы расчета.
