Dopo aver affrontato velocemente il tema della preparazione della geometria con gli strumenti disponibili in Simcenter Femap, continuiamo con le funzioni che permettono di velocizzare la creazione della mesh con elementi Shell. Con le ultime versioni del programma esistono due approcci diametralmente opposti per la generazione degli elementi.

Approccio tradizionale basato sulla geometria

Una volta che la geometria è stata idealizzata e sono state estratte le superfici medie, il più è fatto e Simcenter Femap permette la generazione automatica della mesh a Shell con elementi Quad e Tria. Talvolta però capita che la mesh creata in automatico non soddisfi appieno le aspettative dell’analista. In questo caso ci viene nuovamente in aiuto la Meshing Toolbox con i suoi strumenti interattivi per modificare la geometria e i controlli del mesher.

Ad esempio è possibile applicare un Washer per raffinare la mesh intorno ai fori. Oppure è possibile dividere in due una superficie per avere delle linee guida che migliorino il flusso della mesh. O ancora cambiare al volo il numero di divisioni lungo una curva. Una particolarità dei comandi della Meshing Toolbox è l’esecuzione istantanea del comando: ad ogni click è possibile vedere immediatamente come cambia la mesh in base all’operazione eseguita. In qualsiasi momento l’operatore può valutare gli indici di qualità della mesh per decidere dove intervenire.
L’operatore pertanto può applicare interattivamente le varie funzioni finché non ottiene una mesh che rispetta i requisiti di dimensione, forma e qualità degli elementi desiderati.

Nella figura seguente è mostrata la mesh di primo tentativo generata sulla geometria e la versione finale dopo l’applicazione dei comandi della Meshing Toolbox.

femap meshing toolbox washer shell

Mesh creata in automatico sulla Midsurface di una staffa.

femap meshing toolbox washer shell

Per mezzo della Meshing Toolbox l’operatore può aggiustare il flusso degli elementi, aggiungendo dei washer, partizionando localmente le superfici o cambiando la suddivisione sulle curve.

femap meshing toolbox washer shell

Mesh risultante finale dopo l’utilizzo della Meshing Toolbox

 

Approccio Shell Mesh Body

Nelle ultime versioni di Simcenter Femap è stato introdotto il Body Mesher. Si tratta dell’algoritmo di meshing superficiale di STAR-CCM+ che esegue una semplificazione automatica basandosi su criteri geometrici come la dimensione minima e la curvatura locale dei dettagli. L’unica cosa che può fare l’operatore è definire una dimensione tipica e imporre il rispetto di alcuni dettagli per l’applicazione di carichi e vincoli: tutti gli altri dettagli presenti nel dominio vengono approssimati. I vantaggi di questo comando sono essenzialmente due:

  • È un comando completamente automatico a cui posso dare in pasto una superficie anche molto complessa: alla fine otterrò comunque una mesh con elementi Shell di buona qualità.
  • È possibile utilizzare questo comando anche per rimeshare degli elementi anche se non abbiamo a disposizione la geometria (mesh-on-mesh).

Nella figura seguente è mostrato l’uso del comando Body Mesher per creare una mesh a quadrilateri su una concatenazione di superfici.

femap mesh bodies shell

Geometria complessa da modellare con elementi Shell

femap mesh bodies shell

Mediante il comando Mesh Body, Simcenter Femap genera automaticamente la mesh Shell semplificando e approssimando la geometria.

femap mesh bodies shell

Dettaglio della geometria

femap mesh bodies shell

Dettaglio della mesh

Nella figura seguente invece è mostrato l’approccio di mesh-on-mesh per raffinare una porzione della mesh esistente. Si noti come l’algoritmo individui automaticamente il bordo delle varie proprietà e preservi le zone di intersezione con una mesh continua.

femap mesh-on-mesh

Dettaglio di una mesh con elementi Shell orfana della geometria

femap mesh-on-mesh

Selezione degli elementi da raffinare. Si noti come la selezione coinvolga varie proprietà differenti del modello

femap mesh-on-mesh

Il comando Mesh on Mesh di Simcenter Femap permette di raffinare gli elementi shell senza utilizzare una geometria di appoggio e rispettando le proprietà della mesh di partenza

 

Quello offerto dal Body Mesher di Simcenter Femap è un approccio differente rispetto a quello tradizionale, con i suoi pro e i suoi contro, ma che comunque rappresenta una freccia in più nella faretra dell’analista per riuscire a modellare le geometrie più complesse.
Nel prossimo post parleremo degli strumenti che Simcenter Femap mette a disposizione per la generazione della mesh con elementi TETRA.


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