El mallado siempre se ha considerado la tarea que más tiempo consume en la fase de preprocesado de la simulación, lo cual también es cierto. Sin embargo, la geometría compleja se considera la única razón de las largas horas de mallado. La tarea se vuelve más desalentadora para los modelos explícitos en los que el mallado hexaédrico es prioritario para evitar el colapso de los elementos y la estabilidad del modelo durante la resolución.
El trabajo de mallado también puede ser complejo para la geometría simple. Uno de estos escenarios es el mallado híbrido en el que intervienen múltiples topologías de elementos. Ejemplos comunes son las estructuras de nido de abeja y las estructuras civiles con refuerzos. En tales situaciones puede resultar muy difícil establecer manualmente la conectividad nodal entre elementos de topologías diferentes.
Este problema puede abordarse con el CAE Abaqus, ya que ofrece una función automatizada de mallado híbrido. Esta técnica requiere que el usuario defina skins y stringers antes del mallado. Estos skins y stringers proporcionan soporte para la generación de elementos de cáscara y viga que se fusionan en ubicaciones nodales con los elementos sólidos continuos subyacentes. El resultado es una malla híbrida única formada por una matriz tridimensional de elementos sólidos continuos, cáscaras bidimensionales para la piel y vigas unidimensionales para los refuerzos.
En este blog mostraremos el proceso paso a paso de dicho mallado híbrido en Abaqus CAE
Tomamos el ejemplo de una matriz de bloques 3D en verde que tiene dos pieles en la parte superior e inferior en blanco y cuatro largueros en los bordes verticales en rojo.
PASO1: Defina el Bloque 3D y dele un nombre. Defina las propiedades de material individuales para la matriz, la piel y el larguero. Este es el método convencional de definición de materiales.
PASO2: Vaya al módulo de propiedades en CAE. Utilice las herramientas como se muestra para definir una piel con dos apoyos en las caras y un larguero con cuatro apoyos en los bordes. Una vez hecho, deberían aparecer en el árbol del historial.
PASO3: Defina una sección sólida para la matriz 3D, una sección de concha para la piel y una sección de viga para los largueros. Asigne estas secciones a las geometrías respectivas utilizando tres asignaciones de sección. Utilice los parámetros de espesor y sección transversal de viga según corresponda. Para el problema dado, he utilizado una cáscara de 2 mm de espesor y desplazada en la dirección apropiada y una viga circular de 1 mm de radio.
PASO4: Esta es una información importante que es fácil pasar por alto. Defina el vector de orientación de la viga para los largueros como se muestra a continuación. Esta característica se encuentra en el módulo de propiedades. CAE pedirá al usuario que defina el vector «n1» que no debe coincidir con la dirección de la viga. El «n1» se proyecta sobre un plano normal a los largueros y se toma como la dirección del momento principal máximo de Área del perfil de la sección transversal. En este problema, la Z global es la dirección de los larguerillos. Tanto X global como Y global pueden tomarse como definiciones convenientes de n1 ya que la sección transversal es circular. Sin embargo, en el caso de secciones como el canal C, el canal I o el canal L, el vector n1 debe definirse adecuadamente para orientar correctamente el canal en el espacio.
PASO5: Renderice la geometría para asegurarse de que la piel y el larguero están definidos correctamente. Vaya a las opciones de visualización de la pieza en el menú desplegable «vista» y marque las opciones de idealización como se muestra.
Si todo es correcto, el modelo debería aparecer como se muestra a continuación:
PASO6: El modelo ya está listo para el mallado. Es un poco de trabajo de mallado previo pero ahora el usuario no necesita preocuparse de mallar la piel y el larguero individualmente y de la conectividad nodal. Basta con mallar la matriz 3D como de costumbre. Las mallas correspondientes para la piel y el larguero se definen automáticamente y se conectan a la matriz de bloques 3D.
PASO7: Ejecute una consulta sobre los elementos para ver todas las topologías de los elementos. Para este modelo, los detalles de los elementos son los siguientes. El modelo está ahora listo para los siguientes pasos de la simulación.
