- Allmänt
Problem med det finita elementnätet, eller meshen, beror nästan alltid i grunden på oavsiktliga avvikelser i geometrin och lösningen är därför allt som oftast att på olika sätt göra om vissa delar av modellen. Ibland kan åtgärderna bli så omfattande att det är enklare att göra om modellen. För att korrigera meshproblemen hjälper det att ha en god förståelse för meshinställningarna. Läs mer om dessa i följande artikel om mesh-inställningar. - Huvudproblem med trådelement (balkar/pelare)
Med trådelement, som balkar och pelare består av, finns det två vanliga problem. Det första är att det är lätt att glömma att balkobjekten delas upp i mindre bitar av anslutande objekten. Så en balk kan delas in i många geometriska "balkar" som alla använder den minsta finita elementdelningen och därmed kan den delas upp i tiotals element, även om användaren ställer in minsta elementindelning till 2. Det finns inget sätt att undvika detta utan det gäller bara att ha det i åtanke.
Det andra problemet är att balkar/pelare ibland ser ut som att de sitter ihop men i själva verket har ett litet mellanrum som inte syns förrän man zoomar in. Detta händer främst vid överföring av modeller från annan programvara, men det kan hända i modeller som bara modelleras i FEM-Design också, på grund av att man råkat snappa till fel punkt till exempel.
Figur 1. Vanligt fel med förskjutna pelare
I det här exemplet, om vi tittar långt ifrån, ser två pelare ut att vara anslutna till varandra. Om vi zoomar in ser vi dock att det finns ett mycket litet mellanrum. Detta kan vara i x-, y- eller z-riktning. En lösning i detta fall är att använda verktyget Correct model med alternativet Stretch lines:
Figur 2. Verktyget Correct model med alternativet Stretch lines
Detta är också en vanlig orsak till meshproblem i anslutande skal. Läs mer nedan.
3. Typiska meshproblem
Med elementnät är det vanligaste problemet feljusterade element. Alla anslutna objekt påverkar hur nätet genereras. Problemet med feljusterade element är att de vanligtvis är feljusterade väldigt lite. Vi kan vanligtvis inte se det genom att bara titta på modellen, däremot kan vi ofta se att meshen är väldigt tät i vissa problemområden.
Exempel 1
Här följer två vanliga typer av fel. Först en pelare och en vägg:
Figur 3. Vanlig feljusterad pelare och vägg
I det här exemplet kan vi se att det händer något med meshen ovanför mittpelaren och ovanför vägghörnet. Om vi zoomar in på dessa delar ser vi att det finns feljusterade element: en pelare placeras 1 mm från kanten in i plattan och för väggarna finns ett lika litet mellanrum i hörnet. Båda avvikelserna ger extra noder i bjälklaget ovanför som också måste beaktas vid generering av elementnätet. Eftersom avvikelserna är små blir elementen som genereras mellan noderna också små. Vidare från de små elementen beräknar FEM-Design en gradvis större meshstorlek.
En annan följd av avvikelsen mellan väggarna är att eftersom plattan och väggarna sitter ihop och anslutna element påverkar varandras mesh, måste väggnätet också ha mindre element nära hörnet, även om det inte finns något specifikt fel med själva väggen. Lösningen för detta problem är återigen att använda verktyget
Correct model. Den här gången används alternativet Stretch to crossing regions för att korrigera väggarna och Stretch lines för att fixa pelaren. Beroende på hur väggarna är placerade kan det vara nödvändigt att använda Stretch regions in plane också.
Du kan välja alla alternativ varje gång du använder funktionen, men det är viktigt att förstå exakt vad varje alternativ kan eller inte kan fixa.
Exempel 2
En annan vanlig felorsak är väggar i parallella plan. Här är till exempel två fasadväggar som inte är anslutna till varandra. Om vi meshar modellen ser vi inga problem och nätet ser korrekt ut:
Men när vi modellerar bjälklaget i nästa våning och meshar om får vi ett felmeddelande:
Det går inte ens att skapa en mesh i detta fall eftersom den högra fasadväggen är 0,1 mm in i byggnaden (tillsammans med bjälklagsplattan på våningen under). För att kontrollera om det är höger eller vänster vägg som är "korrekt" kan vi använda verktyget Query:
Till exempel kan vi kontrollera punkterna i fönstren.
Här klickade vi på punkt 1 och sedan på punkt 2. Resultaten visar att vi har positivt dY (så när vi flyttar från punkt 1 till punkt 2 ökade avståndet i Y-riktningen. Den andra punkten måste alltså vara "inuti" byggnaden (såvida inte punkt 1 är utanför byggnaden). Detta problem kan enklast åtgärdas med verktyget
Adjust analytical model. Verktyget Correct model kan också fungera i många fall, men har andra möjligheter och begränsningar. Så, låt oss använda verktyget Adjust analytical model. Vi kan välja det första alternativet Justera alla objekt till... och sedan det sista alternativet Valda objekt. Vi måste också ställa in toleransen till åtminstone avståndet mellan väggarna, så jag sätter in ”3,3” för att vara på den säkra sidan:
Nu väljer vi den första väggen (den som fungerar som referens) och sedan den andra väggen (som vi vill flytta):
När kommandot är klart kan vi se en informationsdialogruta om hur många objekt som ändrades. Här flyttades den ena väggen vi ville flytta. Problemet är dock ännu inte löst, eftersom vi bara flyttade väggen. Det finns ytterligare två objekt som måste flyttas: plattan under och trappväggen. Vi kan använda samma verktyg
(Adjust analytical model) men med andra inställningar. Vi kan till exempel använda Fit to each other... och Shells med standardtoleransen. Sedan kan vi välja både väggar och platta samtidigt (använd CTRL-tangenten för att välja flera element) och tryck på ENTER. Nu ska vi se ett meddelande om att två element modifierades (en vägg och en platta). Om du vill ha mer kontroll över det kan du bara välja två element åt gången eller använda det andra alternativet Fit any object to...
Modellen kanske fortfarande inte är fixad, eftersom coverpanelen i mitten med stödbalkarna fortfarande kan vara fel. Vi kan kontrollera detta med Correct model. Tricket här är att välja det minsta antalet objekt som behövs för fixen. Jag väljer bottenplattan, cover och kantbalken.
Om fler objekt väljs är det inte fel, men ger många förslag på att flytta väggarna tillbaka till fel läge gentemot coverpanelen. Med lite genomtänkta urval kan jag undvika eller minska antalet förslag. Välj åtminstone alternativen Stretch regions in plane och Stretch lines. Se också till att du inte stretchar bjälklagsplattan. Nu är modellen fixad.
Exempel 3
Ett annat vanligt fel är när våningsobjekt inte är i linje med varandra. Pelarna i följande exempel är till exempel inte justerade. Detta gör att plattans elementnät är mycket tätt runt dem. En lösning är att justera elementen med Adjust analytical model med alternativet Align to each other... och inställningen Column. Välj alternativet Bottommost för att hålla den nedre pelaren på plats och justera övriga pelare efter den.
Figur 13. Förskjutna pelare på flera våningar kan åtgärdas med Adjust analytical model
Se till att du är på fliken Structure för att kunna redigera geometrin. Alternativt kan motsvarande lager låsas upp.
Exempel 4
Ännu ett vanligt misstag är skal som innehåller överflödiga ändpunkter. Detta händer främst när geometri exporteras från annan programvara eller också på grund av att man använder referenser som DWG för att välja kantlinjer för skal. I följande exempel har vi en vägg och en platta som innehåller extra punkter. Det är initialt inte synligt, så vi måste slå på att alternativet att visa ändpunkter för att faktiskt se problemet.
Långt ifrån är det inte tydligt att vägghörnet har flera punkter bredvid sig, men det framgår av meshen att det är något fel:
Verktyget Correct model har en särskild funktion för att bli av med dessa överflödiga punkter kallad Merge region lines.
Exempel 5
Ibland kan vi inte använda alternativet Merge region lines, eftersom vi vill behålla några av punkterna. Till exempel i fallet nedan:
Här får vi vara lite försiktiga eftersom Merge region lines-kommandot enkelt kan ta bort noden som vi manuellt placerat på bjälklagskanten. Här har vi ha mer kontroll om vi använder Join-verktyget istället. Verktyget sammanfogar två linjer till en, men linjerna måste ha samma riktning. Nedan kan vi till exempel ta bort några av punkterna med hjälp av kommandot Join.
4. Slutsatser för flervåningshus
Små misstag på en våning förs enkelt vidare till andra. Det bästa tillvägagångssättet är att modellera en våning först, sedan mesha den och korrigera eventuella problem som uppstått av misstag. Först när en våning är helt fixad kopieras denna till nästa våning. På så sätt kan många fel undvikas.
Ett annat tips är att minimera modellering som är helt baserad på referenser och istället endast använda referensen visuellt men modellera manuellt. Till exempel, när vi modellerar väggar på en DWG och sedan ett bjälklag, då bör vi använda de redan modellerade väggarna som utgångspunkt för att modellera plattan, inte den ursprungliga DWG:n. Faktum är att vi bör stänga av alla snaps på DWG (eller stänga av hela lagret) medan vi modellerar plattan för att minska misstagen.