Dilema pri strukturni analizi v SOLIDWORKS-u: SOLID ali SHELL elementi

Kakšno mrežo uporabiti pri simulacijah – mrežo s solid ali shell elementi?

To je eno najbolj pogostih vprašanj pri uporabi SOLIDWORKS Simulation modulov. V tem članku bomo primerjali nastavitve v SOLIDWORKS Simulation.

Primerjavo bomo pogledali na spodaj prikazanem modelu. Razlike med shell in solid elementi bomo primerjali v treh točkah:

1. Čas priprave
2. Čas mreženja in preračuna
3. Deviacija rezultatov

 

Čas priprave

Solid elementi	Shell elementi
Relativno kratek čas priprve.	Relativno dolg čas priprave.
Analizo se lahko začne skoraj brez priprave modela.	Pred začetkom analize moramo spremeniti model v shell elemente.
Vpetja, kontakte in obremenitve lahko definiramo na VSE entitete v modelu (površine, robove in oglišča).	Vpetja, kontakte in obremenitve lahko definiramo LE na entitete v modelu, ki so del shell mreže (površine, robove in oglišča).

 

Čas mreženja

	Solid elementi	Shell elementi
Vrsta mreže	Solid mreža	Shell mreža
Velikost elementov	37,455 mm	37,455 mm
Toleranca	1,87275 mm	1,87275 mm
Kvaliteta mreže	High	High
Število vozlišč	36486	10644
Število elementov	17492	4824
Čas izračuna mreže	7 s	2 s

 

Čas preračuna

	Solid elementi	Shell elementi
Število prostorskih stopenj	109704	64248
Čas preračuna	1 min 26 s	29 s

 

Deviacija rezultatov

	Solid elementi	Shell elementi
Maksimalen premik	25,472 mm	29,112 mm

 

Po primerjavi vseh treh točk (pripravi, preračunu in rezultatih) lahko vidimo, da imata obe vrsti elementov svoje prednosti in slabosti.

Pri solid elementih lahko vidimo, da je čas priprave relativno kratek. Vpetja in kontakte lahko brez težav definiramo kjerkoli na modelu brez skrbi, da bomo dobili »Model unstable« napako med preračunom. Pri solid elementih pa je potrebno več računskih zmogljivosti za preračun več prostorskih stopenj – to seveda pomeni, da je čas mreženja in preračuna daljši.

Shell elementi pa za razliko od solid elementov zahtevajo daljši čas priprave. Sem spada predvsem izdelava površinskih shell modelov iz volumskih. SOLIDWORKS je sicer v simulacijske module dodal »Shell Manager« funkcijo, ki pospeši pretvorbo iz solid v shell elemente. Pri shell mreži je potrebno biti tudi pazljiv pri definiciji vpetij, kontaktov in obremenitev. Le-te lahko definiramo le na entitete, ki so del shell mreže. Priprava analize z shell elementi je lahko dolgotrajna, ko model nastane kompleksnejši. Je pa pri mreži s shell elementi čas računanja krajši, če smo zadovoljni z manjšim odstopanjem pri rezultatu.

Če povzamemo, če imate dovolj dober računalnik in relativno malo iteracij sprememb modela, uporabite solid elemente. V primeru, da vaš računalnik ni najbolj zmogljiv in morate analizo pognati velikokrat zaradi veliko iteracij spreminjanja geometrije, se odločite za shell elemente.

Vir: https://blogs.solidworks.com/tech/2018/10/solidworks-fea-dilemma-solid-or-shell-element.html