41.- FEMAP MIDSURFACE MODELING: Método “OFFSET”

Midsurface Modeling” se denomina así el proceso de extracción de la superficie media entre dos caras paralelas de la pared de un sólido con el objetivo de preparar la geometría para mallar con elementos Shell 2-D CQUAD4 en orden a reducir la complejidad del modelo y aumentar la precisión y exactitud del Análisis por Elementos Finitos.

Es un recurso muy potente, versátil y de máxima importancia, particularmente en análisis avanzados (lineales y no lineales) donde, por ejemplo, sería imposible abordar un problema de Análisis No Lineal Dinámico Transitorio Implícito (SOL601,129) con cientos de steps en caso de mallar con elementos sólidos tetraédricos CTETRA, el tamaño de la base de datos sería enorme, probablemente cientos de Gigas, habría que disponer de cientos de GB de memoria RAM para poder abrir el modelo debido al enorme tamaño de la base de datos resultante. Por esta razón es crítico conocer bien cómo crear superficies medias de forma rápida y eficiente para mallar con elementos Shell CQUAD4, en la práctica profesional del experto analista son los elementos más utilizados.

En FEMAP existen numerosas funcionalidades para la creación más o menos automática de superficies medias, las dos más importantes son:

  • Geometry > Midsurface > Automatic…“: agrupa en un mismo comando las tres órdenes siguientes de creación semi-manual de una superficie media: Generate, Intersect y Cleanup. La orden solicita que se introduzca una distancia máxima de búsqueda de pares de superficies, crea las superficies medias, las recorta y borra los trozos que sobran.

Las tareas que lleva a cabo esta orden son las siguientes:

Midsurface Auto
xxxx Surface(s) Selected…
Examining Surfaces…
Extracting Mid-Surfaces…
Removing Duplicates…
Intersecting Mid-Surfaces…
Identifying Unnecessary Mid-Surfaces…
Deleting Unnecessary Mid-Surfaces…

  • Geometry > Midsurface > Offset Tangent Surfaces…“: se utiliza preferentemente sólo con sólidos de espesor constante. La orden pide seleccionar una cara, busca todas las que sean tangentes en base a una tolerancia dada y genera la superficie media. Tiene una peculiaridad muy importante: las superficies medias generadas con el método OFFSET ya están “cosidas“, todas forman un único cuerpo, lo cual facilita el posterior mallado.

La utilización de una u otra orden dependerá en general del tipo de geometría de partida. Por ejemplo, en el siguiente modelo CAD 3-D sólido existe una intersección en T que condiciona como más adecuado el uso del método “Automatic” en vez de “Offset“.

La siguiente imagen muestra la malla generada a base de elementos Shell 2-D CQUAD4. Sobre dicha malla se representa el reparto de la calidad de los elementos utilizando el parámetro de distorsión de la malla ALTERNATE TAPER (se considera fallo cuando Q4_TAPER > 0.5) que en general es el parámetro de control de distorsión de la malla más exigente de NX Nastran con los elementos Shell CQUAD4.

La siguiente imagen muestra la distribución de la calidad de la malla en el modelo de elementos finitos utilizando el parámetro de distorsión de los elementos en base a la relación de aspecto (ASPECT RATIO, AR). Se considera fallo cuando el valor máximo es AR > 10.

Si quieres repetir este tutorial en tu propio ordenador pídenos los modelos con la geometría de entrada y te lo remitimos por e-mail, es un servicio gratuito y exclusivo para nuestros clientes de IBERISA.

Saludos,
Blas.

5 thoughts on “41.- FEMAP MIDSURFACE MODELING: Método “OFFSET”

    • Dear Matt,
      Simply click the “F6 key > Labels, entities & Colors > Curve – Mesh Size” and select for instance “3..Symbols & Counts”. Here you can control the display of mesh symbols and labels along curves, this is the way to preview the number of “future” nodes on a curve. Of course!!, please beware that you need to make sure you have plotted all the curves on screen, if not then you won’t see anything!!.

      • The default setting, “Symbols Only”, will only dis­play symbols on curves which have a mesh size defined along the curve. If a mesh size is implied from point or default mesh sizes, it will not be shown.

      • The second labeling option, “Size and Bias” –this is my preferred option–, works similarly. In this case however, numeric values for the number of elements along the curve and the bias are shown. The bias value is not displayed when it is 1.0 (a uniform mesh).

      • The third labeling option, “Symbols (all curves)”, will display symbols on every curve. If no mesh size is defined along the curve, the size will be determined from point and default sizes.

      • The final labeling option, “Symbols and Count” will show symbols as well as a numeric value for the number of elements for all curves that have a mesh size set.

      Note:
      To specify the number of digits displayed for any displayed “bias factor” value, enter a value other than “0” in the Digits field of the Contour/Criteria Style “option” in View Options. To display “bias factor” values using an exponential format, change the Label Mode of the Contour/Criteria Legend “option” in View Options to one of the Exponent options.

      Best regards,
      Blas.

      Like

  1. Extremely helpul! Thanks a lot Blas! You are doing a great job. I think 80% of my femap knowledge comes from you.

    I have one more question to your movie. You are connecting mounting plates to main body with contact glued. It looks nice when thickness is displayed so that no elements are overlaping. But then the gap between is filled with non deformable material, correct? Isn’t it more realistic to extend surfaces that they have comon edge and skip contact? Which modeling approach is more realistic?

    Regards,
    Matt

    Liked by 1 person

  2. Dear Matt,
    A simplistic description of edge-to-surface glue is that the NX NASTRAN software creates pseudo-faces along the edges in the source region. It then connects these pseudo-faces to the shell or solid faces in the target region with weld-like connections.

    From the glue points on the source side pseudo-face, the software projects a normal in the outward normal direction. In addition, the software searches a small distance in the inward normal direction in order to glue edges and surfaces that may interfere due to meshing irregularities.

    i am always fan of the “classical” approach of extending surfaces till common edges intersecction, more if you have to perform fatigue analysis in weldments!!, not doubt at all, but GLUE EDGE-TO.-FACE is usefull when you are investigating design changes, not final design, OK?. The benefits are enormous: you can freely play with the position of an stiffner and compare results, this is important. When you are happy you can define the intersection and skip glue contact.
    Best regards,
    Blas.

    Like

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s