Allgemeine Einführung: Gitter mit variierter Dichte
Sie können Gitter erzeugen, in denen die Dichte basierend auf zwei Berechnungsmethoden variiert:
Gilt für balkenbasierte Gitter, einschließlich stochastischer Gitter und formelgesteuerter Gitter.
Gilt für balkenbasierte Gitter, einschließlich stochastischer Gitter
Variierte Dichte basierend auf Abstand von Referenzen
Gitter, deren Dichte je nach Abstand von Referenzen variiert, können für balkenbasierte Gitter, einschließlich stochastischer Gitter, und für formelgesteuerte Gitter konstruiert werden. Für formelgesteuerte Gitter wird die Dichte durch die Dicke der Wände festgelegt. Dickere Wände erzeugen eine höhere Dichte. Für balkenbasierte Gitter wird die Dichte durch die Größe des Balkenquerschnitts festgelegt. Dickere Balken mit größerer Querschnittgröße bedeuten eine höhere Dichte. Wenn die Balken dicker sind, werden auch die Kugeln auf den Balken größer. Im Beispiel unten können Sie sehen, wie sich die Balkenquerschnittgröße und die Kugelgröße von der Mitte des Gitters hin zu den Rändern verändern.
• Zum Einrichten von Gittern mit variierter Dichte sind folgende Schritte erforderlich:
◦ Definieren Sie einen Volumenbereich, in dem die Parameter der variierten Dichte angewendet werden.
◦ Definieren Sie die Änderung der Dichte.
◦ Legen Sie weitere Optionen fest, z.B. dass Balken unter einer gewissen Größe ausgeschlossen und konische Balken zugelassen werden.
• Volumen für Gitter mit variierter Dichte definieren
Ein Volumenbereich wird durch die Referenzen und den Wert von Abstand (Distance) definiert:
◦ Die Referenz kann sich in der Mitte des Volumenbereichs befinden, eine seiner Berandungen definieren oder sich außerhalb des Gittervolumens befinden. Referenzen können eine Kombination aus Flächen, Sammelflächen, Bezugsebenen, Kanten, Eckpunkten, Kurven, Kurvenenden, Achsen, Punkten und Koordinatensystemen sein.
◦ Die Größe eines Volumenbereichs wird durch den Abstand (Distance) definiert. Für Punkte ist der Volumenbereich in Form einer Kugel um den Punkt, wobei der Wert des Abstands sein Radius ist. Für Kurven ist der Volumenbereich ein zylindrischer Bogen um die Kurve, wobei der Wert des Abstands sein Radius ist. Für Flächen, Sammelflächen und Bezugsebenen wird der Volumenbereich durch Flächen, Sammelflächen und Ebenen definiert, die auf beiden Seiten um den Wert des Abstands zur Fläche, Sammelfläche und Ebene versetzt werden.
• Größenänderungsrate
Wenn Sie ein gleichmäßiges Gitter erzeugen, legen Sie die Querschnittgröße des Balkens fest. Wenn Sie ein Gitter mit variierter Dichte erzeugen, legen Sie einen anderen Wert für den Balken fest, nämlich Ziel-Querschnitt-Größe (Target cross section size). Diese beiden Werte sind die oberen und unteren Grenzwerte des Gitters mit variierter Dichte. Je größer der Abstand zwischen den Zahlen, desto größer ist die Varianz der Balkenquerschnittgröße.
Die Gitterzellen werden um die Referenz erzeugt, die Sie wählen. Wenn Sie sich weiter von der Referenz entfernen, verändern sich die Balken: Die Größe, die Sie auf der Registerkarte Dichte (Density) festgelegt haben, ändert sich zum Wert für Querschnittgröße (Cross Section Size).
Der Parameter Größenänderungsrate (Size change rate) definiert, wie schnell die Balkengröße sich vom durch die Ziel-Querschnitt-Größe (Target cross section size) festgelegten Wert zum in der Querschnittgröße (Cross Section Size) festgelegten Wert geändert hat. Wenn Größenänderungsrate (Size change rate) auf 1 festgelegt ist, ist der Übergang zwischen den zwei Größen linear. Wenn Größenänderungsrate (Size change rate) kleiner als 1 ist, ist die Rate der Änderung langsamer als linear. Wenn Größenänderungsrate (Size change rate) größer als 1 ist, ist die Rate der Änderung schneller als linear.
• Gitter mit variierter Dichte vergleichen
Im folgenden Beispiel wurden zwei Gitter mit variierter Dichte aus dem gleichen Feld erzeugt. Für den Volumenbereich wird eine höhere Dichte festgelegt.
Die folgenden Parameter sind in beiden Gittern identisch:
◦ Auf der Registerkarte Zellenfüllung (Cell Fill) ist die Querschnittgröße (Cross Section Size) auf 3 festgelegt.
◦ Auf der Registerkarte Dichte (Density) ist die Ziel-Querschnitt-Größe (Target cross section size) auf 15 festgelegt.
◦ Auf der Registerkarte Dichte (Density) wird die hervorgehobene Kurve unter Referenzen (References) aufgeführt.
In beiden Gittern werden die größten Balken (wo die Querschnittgröße 15 ist) um die Kurve platziert. Außerhalb der Grenzwerte des Zylinders, der diese Kurve umgibt, ist die Querschnittgröße der Balken auf 3 eingestellt. Innerhalb des Zylinders werden die Balken schmaler, wenn man sich von der Kurve weg bewegt.
Der einzige Unterschied zwischen den beiden Gittern ist der beim Abstand (Distance) festgelegte Wert.
Gitter mit variierter Dichte, bei denen der Abstand auf 40 eingestellt ist | Gitter mit variierter Dichte, bei denen der Abstand auf 70 eingestellt ist |
|---|---|
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In diesem Beispiel ist der Abstand klein. Die größeren Balken und die größeren Kugeln besetzen einen kleinen Volumenbereich. | In diesem Beispiel ist der Abstand größer. Die größeren Balken und die größeren Kugeln besetzen einen großen Volumenbereich. |
• Teilgitter erzeugen
Sie können festlegen, dass das Gitter nur einen Teil des gesamten Volumens füllt. Legen Sie den Parameter Querschnitt-Grenzwert (Cross section cutoff) fest, um die Querschnittgröße zu definieren, unter der das Gitter nicht erzeugt wird.
Standardmäßig ist die Querschnitt-Grenzwert (Cross section cutoff) auf 0 festgelegt, und alle Gitterzellen werden erzeugt.
Die minimale Balkengröße muss zwischen dem Wert der Querschnittgröße des Balkens und dem Wert der Referenz-Querschnittgröße liegen. Die Zellen werden übertragen, wenn die tatsächliche Balkenquerschnittgröße größer ist als der Querschnitt-Grenzwert (Cross section cutoff) und kleiner als der maximale Wert zwischen der Ziel-Querschnitt-Größe (Target Cross Section Size) und der Querschnittgröße (Cross section size). Balken, die schmäler als der Querschnitt-Grenzwert (Cross section cutoff) sind, werden nicht erzeugt. In diesem Beispiel wurde der Querschnitt-Grenzwert (Cross section cutoff) auf 3.1 festgelegt.
 | Wenn die Ziel-Querschnitt-Größe (Target Cross Section Size) größer als die Querschnittgröße (Cross Section Size) ist, werden Zellen innerhalb des Bereichsvolumens erzeugt. Wenn die Ziel-Querschnitt-Größe (Target Cross Section Size) kleiner als die Querschnittgröße (Cross Section Size) ist, werden Zellen außerhalb des Bereichsvolumens erzeugt. |
Variierte Dichte basierend auf Spannungs- oder Dichtezuordnung
Gitter mit variierter Dichte können konstruiert werden, indem eine 3D-Spannungszuordnung eines Teils als Eingabe verwendet wird. Creo konvertiert diese Spannungszuordnung in eine Materialdichtezuordnung. Das resultierende Gitter ist in Bereichen mit höherer Spannung dichter und in Bereichen mit niedrigerer Spannung weniger dicht.
Der Volumenanteil des Gitters ist im Intervall zwischen minimalen und maximalen Grenzwert-Spannungen proportional zur Spannung. Außerhalb dieser Grenzwerte bleibt er konstant. Die minimalen und maximalen Grenzwerte des Gitter-Volumenanteils sind Steuerelemente, die dazu beitragen, große, unerwünschte Hohlräume und Volumenbereiche zu eliminieren.
Die folgenden Typen von Spannungszuordnungsdaten können verwendet werden:
• Ergebnisse einer Creo Simulate Studie (Von-Mises-Spannungszuordnung)
• Ergebnisse einer Creo Simulation Live Studie (*.csv-Datei)
• Benutzerdefinierte, tabulatorgetrennte x-, y-, z-Dichtezuordnung (*.txt-Datei)
Jede Zeile sollte die Werte für x y z v mit Tabulatoren als Trennzeichen enthalten. Hier ist 0 < v < 1 ein benutzerdefinierter Volumenanteil am Punkt (x, y, z). Die Datei kann eine beliebige Anzahl von Zeilen haben. Volumenanteile an allen Punkten, die nicht in der Datei angegeben sind, werden basierend auf den bereitgestellten Daten angenähert.
Die Art und Weise, wie die Gitterdichte variiert, hängt vom Typ des Gitters ab:
• Alle balkenbasierten Gitter mit Ausnahme stochastischer Gitter – Der Durchmesser von Gitterbalken und -kugeln ist in Bereichen mit höherer Spannung größer und in Bereichen mit niedrigerer Spannung kleiner. Das Seitenverhältnis von Balkendurchmesser zu Kugeldurchmesser wird beim Variieren beibehalten.
• Stochastisches Gitter – In Bereichen mit höherer Spannung gibt es eine größere Anzahl von Gitterzellen und in Bereichen mit niedrigerer Spannung eine kleinere Anzahl von Zellen. Der Durchmesser der Gitterbalken und -kugeln variiert nicht.