Če želimo v SOLIDWORKS Simulation efektivno preračunati simulacije modelov, moramo poznati različne načine mreženja.
Splošna telesa se mrežijo z volumskimi tetraedrskimi elementi. Za modele s konstantno debelino, kot so pločevinski kosi, pa obstaja druga možnost – shell oz. površinska mreža.
Površinska mreža se tipično uporablja na modelih kot so kosi iz pločevine, tiskana vezja, cevi itd. Grafično razliko med volumsko in površinsko mrežo lahko vidimo na spodnji sliki.
Kaj pa je prednost površinske mreže glede na volumsko? Glavna prednost površinske mreže je krajši čas računanja simulacije. Za razumevanje zakaj se računski čas skrajša, moramo najprej pogledati volumsko mrežo.
Volumska mreža
Volumska mreža je sestavljena iz tetraedrov (tro-stranih piramid). Odvisno od razreda mreže, imajo takšni elementi načeloma lahko od 4 do 10 točk (vozlišč) v katerih se preračunavajo rezultati. V vsaki točki se preračunajo 3 spremenljivke (3 translacije).
Za natančen preračun pa potrebujemo preko debeline materiala vsaj 2 sloja volumskih elementov. Za primer si vzemimo preprosto, ravno, pločevinsko ploščo debeline 2mm in velikosti 500x500mm. Če želimo preračunati takšno ploščo, potrebujemo elemente velikosti 1mm (na ta način lahko vstavimo po debelini 2 elementa). Takšna mreža ima 5.780.635 točk (vozlišč). V vsaki takšni točki pa preračunamo 3 spremenljivke – to je 17.341.905 spremenljivk.
Površinska mreža
Površinska mreža je sestavljena iz trikotnikov na katerih je, odvisno od razreda mreže, od 3 do 6 točk (vozlišč) v katerih se preračunavajo rezultati. V teh točkah se preračunava 6 spremenljivk (3 translacije in 3 rotacije).
Če se še pri površinski mreži obrnemo na primer plošče velikosti 500x500mm z debelino 2mm, bomo videli, da, ker delamo s trikotniki debeline 0 celotno geometrijo poenostavimo v površino. To površino nato razbijemo na tako male trikotnike kot jih potrebujemo. Tukaj nimamo omejitve o številu elementov po debelini materiala. Zanima nas predvsem gostota mreže na mestih, kjer pričakujemo večje gradiente napetosti oz. želimo videti natančnejše rezultate. Za naš primer se odločimo za velikost mreže 10mm. Desetkrat večja mreža ni nič nenavadnega, saj smo bili pri volumski mreži omejeni predvsem z debelino materiala. Koliko računskih točk (vozlišč) ima takšna mreža? Takšna mreža ima 16.641 točk, v vsaki točki pa se preračuna 6 spremenljivk – preračuna se torej 99.846 spremenljivk. Razlika je občutna! V danem primeru se v površinski mreži preračuna 173-krat manj spremenljivk!
Seveda je površinska mreža poenostavitev realnosti in zaradi tega vpeljemo v sistem določene napake, ki pa niso prevelike, če pravilno uporabljamo površinsko mrežo in se nadoknadijo z izredno hitrim preračunom.
Uporaba površinske mreže
Površinsko mrežo se lahko uporablja na 3 načine:
- Prvi način je ta, da modele že v SOLIDWORKS-u narišemo z orodji za pločevino (Sheet Metal). Takšna telesa se samodejno pretvorijo v površinsko mrežo in ne potrebujemo definirati nič drugega. Če imamo v SOLIDWORKS-u uvoženo geometrijo, ki predstavlja pločevinske kose, je priporočljivo, da jih najprej pretvorimo v SOLIDWORKS pločevino z ukazom »Convert to Sheet Metal«. Tako bodo tudi ta telesa samodejno pretvorjena v površinsko mrežo.
- Če imamo v modelu površinska telesa (surface body), se tudi ta telesa samodejno pretvorijo v površinsko mrežo. Ker pa površinska telesa nimajo informacije o debelini materiala, moramo le-to še definirati.
- Če so telesa v modelu navadna volumska telesa (solid body), lahko le-ta še vedno pretvorimo površinsko mrežo. Potrebno je le definirati debelino materiala in določiti površine, kjer se bo generirala mreža. To se naredi z ukazom »Define Shell By Selected Faces«. Pri takšnem načinu dela pa je potrebno biti pazljiv na to katere površine se izbere. Zavedati se je namreč treba, da bodo iz določenega telesa v simulacijo vključene le površine, ki smo jih definirali v »Define Shell By Selected Faces« ukazu. Vse ostale parametre kot so kontakti in zunanje sile, je potrebno vezati na površine, ki bodo v simulacijo vključene.
Izboljšava v hitrosti preračuna je s pravilno uporabo površinske mreže občutna. Rezultati o velikosti mreže in številom spremenljivk so dodani v spodnjo tabelo, kjer je dodana tudi površinska mreža z velikostjo 1mm.
| Vrsta mreže | Velikost mreže | Število vozlišč | Število spremenljivk |
| Volumska | 1mm | 5.780.635 | 17.341.905 |
| Površinska | 1mm | 1.050.625 | 6.303.750 |
| Površinska | 10mm | 16.641 | 99.846 |
Seveda pa ne moremo vsake vrste geometrije popisati s površinsko mrežo. Določeno geometrijo je potrebno mrežiti z volumsko mrežo, nekatere elemente, kot so varjeni profili, pa lahko poenostavimo še bolj in jih predstavimo z linijsko oz. beam mrežo.
Za ogled naprednejših strategij izdelave površinske mreže, si lahko ogledate spodnja videa iz SOLIDWORKS Simulation Step-Up serije.