Meshkvalité i Solidworks Simulation – Tips & Tricks

När man använder SOLIDWORKS Simulation är meshens kvalité avgörande för hur pålitliga resultat man får ut från sin körning. I detta blogginlägg kommer vi gå igenom två enkla verktyg och tumregler för att kontrollera meshen och se om den behöver meshas om och förfinas.

Meshen måste motsvara CAD-modellen och den verkliga produkten i allt väsentligt. Ofta kan det dock vara en bra idé att förenkla vissa delar, till exempel lägga in radier och fillets i vassa hörn och att undvika smala kanter som annars kan skapa problem med att få en bra mesh.

Det finns mycket att säga om meshen och elementkvalité, men här går vi igenom två verktyg som finns för att kontrollera kvalitén på elementen. De två viktigaste verktygen är Aspect Ratio (AR) och Jacobian. AR är elementens sidlängdsförhållande och Jacobianen ett mått på hur förvrängt ett element är.

För AR gäller att ju likformigare elementen är desto bättre
Det vill säga att alla sidor är lika långa, vilket ger AR=1. Ett perfekt element har en AR på just 1, och det gäller både skal- och solidelement. Det finns en rad tumregler för AR. En sådan är att AR alltid ska hållas under 50. I andra områden kan högre AR tillåtas, men det beror också på lastfallet och geometrin.
”En mer konservativ tumregel är att AR ska vara max 3 i de områden av modellen där man är intresserad av att utvärdera spänningen, och alltid lägre än 10.
Ett för högt AR innebär kort sagt att elementet är väldigt vasst och smalt, eller platt, vilket inte är optimalt.

Jacobianen är ett verktyg man kan använda när man meshar med High quality-element.
Med dessa element finns det en risk att kanterna överlappar varandra och skapar oformliga element med opålitliga resultat.
”Ett värde på 1 är optimalt, och ett värde på 40 eller lägre fullt acceptabelt.”
Ett negativt värde innebär kraftigt förvridna element och kan göra att simuleringen inte går att köra.

 

Bild 1: Skapa Mesh quality plot för att undersöka elementkvalitén.

 

Bild 2: Ett exempel på en väldigt grov mesh där vi kan se fullt acceptabla värden på Jacobianen

 

Bild 3: Ett exempel på samma grova mesh där vi kan se fördelningen av Aspect Ratio för meshen.
Högsta värdet är 8, vilket förekommer i något enstaka element, vilket kan vara fullt acceptabelt.

 

Bild 4: En betydligt finare mesh där Jacobianen verkar vara nära optimal (1) utom i några enstaka element där den är lite högre. I det här fallet vore en förfining i hålet på sin plats.

 

 

Bild 5: En kraftigt förfinad mesh kan ge en högre Aspect Ratio lokalt, och i detta fall kan man ha överseende med detta om inte spänningsresultaten där är av extra stort intresse.

 

Bild 6: Högerklicka på Mesh i simulation-trädet och kontrollera ”Details”. Den inringade rutan anger översiktligt kvalitén på meshen.

 

 

Sammanfattning

  • Kontrollera meshens kvalité under Mesh, Details.
  • Kontrollera att mer än 90% av elementen har AR lägre än 3, samt vad största AR är, den bör vara max 10 i allmänhet.
  • Kontrollera att största Jacobianen är mindre än 40 och att % of distorted elements är 0.
  • Skapa en mesh quality-plot för meshens Aspect Ratio och Jacobian för att se de problematiska elementen finns på kritiska ställen.
  • Om det behövs baserad på tumreglerna, mesha om till exempel med mesh controls eller andra inställningar och kontrollera igen.
  • Det är alltid att rekommendera att köra samma simulering med olika mesher och jämföra. Resultaten ska vara mesh-oberoende.

 

 

 

 

VIKTOR ALMKVIST
Technical Consultant