Netzqualität
Was Elementqualität in Dr.Q bedeutet: eine Zahl pro Element, und welche Formen der Spannung tatsächlich schaden.
Die Netzqualität beeinflusst die Ergebnisgenauigkeit, aber nicht jedes seltsam aussehende Element schadet: entscheidend ist die Form des Elements im Verhältnis zu dem Feld, das es abbilden muss. Invertierte Elemente stoppen den Solve; zwei weitere Formen werden davor gemeldet.
Eine Zahl pro Element
Dr.Q gibt die Netzqualität als einen einzigen Wert pro Element zwischen 0 und 1 an: 1 ist ein ideales Element, 0 ein entartetes oder invertiertes. Es gibt keine getrennten Skewness-, Aspect-Ratio- oder Jacobi-Felder zum Ablesen, sondern eine normierte Qualitätszahl. Sie ist ein Visualisierungsmaß: sie zeigt, wo das Netz gestreckt ist, und ist nicht das, was die Qualitätswarnungen verwenden.
Die Formel hinter dieser Zahl passt sich dem Elementtyp an, damit der eine Skalar über ein gemischtes Netz vergleichbar bleibt:
- Tetraeder und Dreiecke nutzen ein Form-/Collapse-Verhältnis, wie flach oder gestreckt das Element gegenüber einem idealen ist.
- Hexaeder und Vierecke nutzen ein Jacobi-Verhältnis, das den am stärksten und den am schwächsten gestreckten Integrationspunkt vergleicht; es fällt auf 0, wenn das Element invertiert ist.
Diese Formeln stellen Sie nicht ein; so misst Dr.Q die Elemente, die es erzeugt.
Ein Element mit Qualität 0 ist entartet oder invertiert und lässt sich nicht lösen (Error 22). Das ist ein Geometrie- und Vernetzungsproblem, das upstream gelöst wird, keine Solver-Einstellung.
Was die Netzqualität bestimmt
Die Elementqualität ergibt sich aus zwei Dingen, die Sie nicht direkt einstellen: der Geometrie und dem automatischen Mesher. Schlechte Qualität geht fast immer auf die Geometrie zurück:
- Sehr dünne oder splitterartige Flächen
- Extrem kleine Features im Verhältnis zur Bauteilgröße
- Sehr dünne Wände, die gestreckte Elemente erzwingen
Weil die Qualität aus der Geometrie folgt, verbessert man sie upstream: die CAD bereinigen, nicht das Netz.
Die beiden Qualitätsprüfungen
Vor jedem Solve prüft Dr.Q zwei Elementformen, weil diese die Spannung verfälschen. Ein Element liest die Dehnung als Verschiebungsdifferenz geteilt durch einen Abstand; gefährlich ist ein kurzer Abstand, der mit einem über eine lange Spanne interpolierten Wert überbrückt werden muss, sodass der Interpolationsfehler durch den kurzen Abstand geteilt wird.
- Fast flache Tetraeder, größter Diederwinkel über 150 Grad (Warning 33). Die Spannung quer zur flachen Seite ist nicht belastbar; flache Elemente stammen aus der CAD und verschwinden unter Verfeinerung selten.
- Stark gekrümmte quadratische Elemente, Jacobi-Verhältnis unter 0,5 (Warning 34). Die Elementkanten legen sich um Geometrie, die enger gekrümmt ist als die Elementgröße; Verfeinerung entfernt sie normalerweise.
Gestreckte, aber nicht flache Elemente, die Nadeln und Keile, die der Mesher an kleinen Features baut, werden nicht gemeldet: ihr Dehnungsfehler wächst nicht mit der Streckung, eine niedrige Qualitätszahl allein ist also kein Grund, einem Ergebnis zu misstrauen. Die Warnungen verwerfen das Netz nicht und stoppen den Lauf nicht: sie nennen die Position des schlechtesten Elements, und ob sie zählt, hängt davon ab, wie nah diese an dem Ort liegt, an dem das Ergebnis gelesen wird.
Wenn die Vernetzung ganz fehlschlägt oder eine Qualitätswarnung kommt, steht unter Netzfehler, was zu tun ist.