5.2.1.3 Generieren der Hexaderelemente



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5.2.1.3 Generieren der Hexaderelemente

 

Ist die gewünschte Segmentsanzahl pro Kante festgelegt, so können wie in Abschnitt 5.1.4.1 angegeben, die sechs Flächen eines Hyper-Elements in Vierecke und dann von der Oberfläche weg das Hyper-Element in die gewünschte Zahl von Hexaedern zerlegt werden.

Diese Hexaeder sind jeweils durch acht Knotenreferenzen in eine Koordinatenliste bestimmt. Die Knotenreferenzen des Elements sollen für die folgenden Überlegungen einfache Indizes in die Knotenliste sein. Da jedes Element für sich vergittert wird, entstehen an den Randflächen der Hyper-Elemente doppelte Punkte, die entfernt werden müssen. Die einfachste Möglichkeit ist, alle Punkte nach Ihren Koordinaten zu sortieren und Punkte mit gleichen Koordinaten bis auf jeweils einen Punkt zu verwerfen.

Da auch die Referenzen in der Elementsliste nachzuziehen sind, geht man folgendermaßen vor: Man sortiert nicht direkt die Knotenliste, sondern sortiert über ein Indexfeld (Scrambling-Feld), damit die Reihenfolge der Knoten im Knotenfeld unverändert bleibt. Wird in diesem Abschnitt von einem Zugriff auf die sortierte Knotenliste gesprochen, so ist dies immer als indirekter Zugriff über das Scrambling-Feld aufzufassen. Jeder Punkt in der sortierten Liste besitzt einen zunächst leeren Feldeintrag für eine neue Knotennummer. Ein Knotenzähler wird auf eins gesetzt und vergibt diese Nummer im ersten Eintrag in der sortierten Knotenliste als neue Knotennummer. Man vergibt für jeden Eintrag der sortierten Knotenliste eine neue Knotennummer aus dem Knotenzähler, wobei der Zähler um eins erhöht wird, wenn sich die Koordinaten beim Durchlaufen der sortierten Knotenliste ändern. Danach arbeitet man die Elementsliste durch. Man löst Element für Element die Knotenreferenzen in der Knotenliste auf und ersetzt im Element die neue Knotennummer durch die alte Referenz.

Mit einer aufwendigeren Methode, die statt einer Datenstruktur aus Hyper-Elementen und Kanten eine hierarchische Struktur aus Hyper-Elementen, Flächen, Kanten und Knoten verwendet, läßt sich die Problematik der mehrfachen Knoten direkt vermeiden. Alle Kanten werden eindimensional interpoliert, und nur die neuen inneren Knoten werden in die Knotenliste aufgenommen. Dann sind die Flächen, von den Kanten ausgehend, transfinit zu interpolieren, wobei nur Knoten, die im Inneren der Fläche liegen, in die Knotenliste aufgenommen werden. Bei der anschließenden transfiniten Volumsinterpolation werden wieder nur die inneren Knoten in die Knotenliste aufgenommen.

Abschließend müssen aus den Hyper-Elementen generierten Hexaeder die Materialreferenzen der Hyper-Elemente zugeordnet werden und die Randbedingungen aus den Kontaktspezifikationen übernommen werden.



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Martin Stiftinger
Fri Nov 25 16:50:24 MET 1994