Jede Vernetzungsentscheidung ist ein Kompromiss zwischen Genauigkeit, Rechenzeit und dem manuellen Nachbearbeitungsaufwand, den man bereit ist zu leisten. Shell-, Tetra- und Hexa-Elemente lösen diesen Kompromiss jeweils anders, und die falsche Wahl scheitert meist nicht laut - sie kostet Sie still Solver-Zeit, Netzqualitätswarnungen oder Ergebnisse, denen Sie nicht voll vertrauen können. So gehen wir an diese Entscheidung heran.
Shell-Vernetzung: für alles Dünnwandige
Wenn die Wandstärke eines Bauteils im Verhältnis zu seinen übrigen Abmessungen gering ist - Blechteile, Halterungen, dünnwandige Gehäuse - sind Shell-Elemente fast immer die richtige Wahl. Sie bilden die Mittelfläche des Bauteils mit 2D-Elementen ab, die eine Dickeneigenschaft tragen, was die Elementanzahl (und Rechenzeit) deutlich niedriger hält, als ein dünnes Volumen mit 3D-Elementen zu füllen. Der Haken liegt vorgelagert: Shell-Vernetzung hängt von einer sauberen Mittelflächenextraktion ab, und Geometrie mit variabler Wandstärke, Verrundungen oder unsauberer CAD-Historie kann diesen Schritt zum zeitaufwendigsten der ganzen Aufgabe machen.
Tetra-Vernetzung: für alles Komplexe
Tetraeder-Elemente sind die Standardantwort für geometrisch komplexe, kompakte oder unregelmäßige Bauteile - Gussteile, Gehäuse, organische Formen, alles, wo ein sauberes Hexaeder-Raster ohne starke Vereinfachung unrealistisch ist. Moderne Tetra-Mesher bewältigen komplexe Geometrie mit deutlich weniger manuellem Eingriff als Hexa-Vernetzung, was sie zur praktischen Wahl macht, wenn die Durchlaufzeit wichtiger ist als das letzte bisschen Solver-Effizienz. Der Kompromiss liegt in der Elementanzahl und, bei manchen Solvern, in einer steiferen Antwort, sofern keine Elemente zweiter Ordnung (mit Mittelknoten) verwendet werden.
Hexa-Vernetzung: für alles, dem man vertrauen muss
Hexaeder-Elemente liefern die beste Genauigkeit pro Element aller Netztypen und sind unsere Wahl für hochgenaue Struktur- und Crashmodelle, bei denen an der Ergebnisqualität nicht gespart werden kann: Crashboxen, Fahrwerksträger, alles mit einem Lastpfad, der präzise erfasst werden muss. Der Preis ist Zeit. Ein sauberes Hexa-Netz zu bauen dauert meist länger und erfordert mehr manuellen Aufwand als Tetra - genau deshalb wird es nur dort eingesetzt, wo sich dieser Aufwand tatsächlich auszahlt, nicht einheitlich über eine ganze Baugruppe.
Wofür entscheidet man sich also?
In der Praxis nutzen die meisten realen Baugruppen alle drei: Shells für die Blechstruktur, Tetra für Guss- oder komplexe Halterungen, Hexa für die Handvoll Komponenten, bei denen der Lastpfad der eigentliche Kern der Analyse ist. Die Vernetzungsstrategie sollte der Frage folgen, die die Simulation beantworten soll - nicht umgekehrt. Unabhängig von der Mischung wird jedes Netz, das wir bauen, anhand solverspezifischer Qualitätskriterien geprüft - Jacobian, Warpage, Skewness - bevor es übergeben wird, denn ein Netz, das optisch gut aussieht, kann diese Prüfungen trotzdem unbemerkt nicht bestehen.
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