An angle-based optimization approach for 2D finite element mesh smoothing

2006 ◽  
Vol 42 (13) ◽  
pp. 1150-1164 ◽  
Author(s):  
Hongtao Xu ◽  
Timothy S. Newman
Keyword(s):  
Finite Element ◽  
Finite Element Mesh ◽  
Optimization Approach ◽  
Mesh Smoothing ◽  
Element Mesh

A Constrained Optimization Approach to Finite Element Mesh Smoothing

1991 ◽  
Author(s):  
V. N. Parthasarathy ◽  
Srinivas Kodiyalam
Keyword(s):  
Finite Element ◽  
Constrained Optimization ◽  
Finite Element Mesh ◽  
Optimization Approach ◽  
Element Mesh ◽  
Initial Mesh ◽  
Nodal Coordinates ◽  
Automatic Mesh ◽  
Mesh Generators

Abstract The quality of a finite element solution has been shown to be affected by the quality of the underlying mesh. A poor mesh may lead to unstable and lor inaccurate finite element approximations. Mesh quality is often characterized by the “smoothness” or “shape” of the elements (triangles in 2-D or tetrahedra in 3-D). Most automatic mesh generators produce an initial mesh where the aspect ratio of the elements are unacceptably high. In this paper, a new approach to produce acceptable quality meshes from an initial mesh is presented. Given an initial mesh (nodal coordinates and element connectivity), a “smooth” final mesh is obtained by solving a constrained optimization problem. The variables for the iterative optimization procedure are the nodal coordinates (excluding, the boundary nodes) of the finite element mesh, and appropriate bounds are imposed on these to prevent an unacceptable finite element mesh. Examples are given of the application of the above method for 2/3-D triangular meshes generated using a QUADTREE | OCTREE automatic mesh generators. Results indicate that the new method not only yields better quality elements when compared with the traditional Laplacian smoothing, but also guarantees a valid mesh unlike the Laplacian method.

scholarly journals A finite element mesh smoothing method based on geometric element transformations

2013 ◽  
Author(s):  
Δημήτριος Βαρτζιώτης
Keyword(s):  
Finite Element ◽  
Global Optimization ◽  
Smoothing Method ◽  
Finite Element Mesh ◽  
Mesh Smoothing ◽  
Element Mesh ◽  
Geometric Element

Η μέθοδος μετασχηματισμού γεωμετρικών στοιχείων (GETMe) που αναλύεται και περιγράφεται στην παρούσα διατριβή έχει εισαχθεί ως νέα προσέγγιση για αποτελεσματική και αποδοτική εξομάλυνση πλεγμάτων πεπερασμένων στοιχείων. Βασικός στόχος της μεθόδου είναι η βελτίωση της σταθερότητας, της αποτελεσματικότητας και της ακρίβειας των υπολογισμών πεπερασμένων στοιχείων. Βασίζεται σε κανονικοποιητικούς γεωμετρικούς μετασχηματισμούς στοιχείων, οι οποίοι βελτιώνουν επαναληπτικά την κανονικότητά τους και κατά συνέπεια την ποιότητα των στοιχείων. Οι μετασχηματισμοί ορίζονται και αναλύονται για τυχαία πολυγωνικά στοιχεία, καθώς και για τους πιο κοινούς τύπους τρισδιάστατων πεπερασμένων στοιχείων. Σε ένα πρώτο στάδιο, η νέα μέθοδος εξομάλυνσης βελτιώνει τη συνολική ποιότητα του πλέγματος εξάγοντας το μέσο όρο των νέων θέσεων κόμβων που προκύπτουν από μετασχηματισμούς που εφαρμόζονται σε κάθε στοιχείο. Σε ένα δεύτερο στάδιο, η ελάχιστη ποιότητά τους βελτιώνεται μέσω διαδοχικών μετασχηματισμών των χαμηλής ποιότητας στοιχείων του πλέγματος. Αυτά τα στάδια γενικεύονται από μια προσαρμοστική παραλλαγή της εξομάλυνσης GETMe και συζητούνται πτυχές της εφαρμογής και της παραλληλοποίησης. Ικανός αριθμός αριθμητικών παραδειγμάτων που παρουσιάζονται σε αυτό το έργο επιβεβαιώνουν ότι η προταθείσα μέθοδος οδηγεί σε ανώτερη ποιότητα πλεγμάτων σε σύγκριση με άλλες μεθόδους βασιζόμενες στη γεωμετρία, όπως οι διάφορες παραλλαγές της εξομάλυνσης Laplace. Όσον αφορά την ποιότητα των πλεγμάτων που προκύπτει, μπορεί να ανταγωνιστεί ακόμη και τις υπερσύγχρονες τεχνικές βασιζόμενες στην καθολική βελτιστοποίηση (Global Optimization), ενώ είναι σημαντικά απλούστερη ως προς τη σύλληψη και πολύ ταχύτερη. Από τη σκοπιά της υπολογιστικής μηχανικής στο παράδειγμα της εξίσωσης του Poisson, τεκμηριώνεται επίσης αριθμητικά ότι η μέθοδος είναι ιδιαίτερα αποτελεσματική στη βελτίωση της απόδοσης της ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων, αφού οδηγεί σε σημαντική μείωση των σφαλμάτων διακριτοποίησης εντός των πρώτων λίγων βημάτων εξομάλυνσης που απαιτούν μικρή μόνο υπολογιστική προσπάθεια. Η σύγκριση με αναλυτικές λύσεις επιβεβαιώνει την ισχύ της μεθόδου. Η κατανόηση του μαθηματικού υποβάθρου των μετασχηματισμών κανονικοποίησης (συμμετρικοποίησης) μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία νέων γενετών πλεγμάτων πεπερασμένων στοιχείων. Από τη σκοπιά της πρακτικής εφαρμογής της μεθόδου, μόνο οι υψηλές απαιτήσεις προβλημάτων της υπολογιστικής μηχανικής θα της δώσουν τη θέση που της αρμόζει.

scholarly journals Influence of finite element mesh size on the carrying capacity analysis of single-row ball slewing bearing

2021 ◽  
Vol 13 (4) ◽  
pp. 168781402110090
Author(s):  
Peiyu He ◽  
Qinrong Qian ◽  
Yun Wang ◽  
Hong Liu ◽  
Erkuo Guo ◽  
...  
Keyword(s):  
Finite Element ◽  
Carrying Capacity ◽  
Mesh Size ◽  
Finite Element Mesh ◽  
Fe Model ◽  
Element Mesh ◽  
Heavy Load ◽  
Slewing Bearing ◽  
Maximum Contact ◽  
Slewing Bearings

Slewing bearings are widely used in industry to provide rotary support and carry heavy load. The load-carrying capacity is one of the most important features of a slewing bearing, and needs to be calculated cautiously. This paper investigates the effect of mesh size on the finite element (FE) analysis of the carrying capacity of slewing bearings. A local finite element contact model of the slewing bearing is firstly established, and verified using Hertz contact theory. The optimal mesh size of finite element model under specified loads is determined by analyzing the maximum contact stress and the contact area. The overall FE model of the slewing bearing is established and strain tests were performed to verify the FE results. The effect of mesh size on the carrying capacity of the slewing bearing is investigated by analyzing the maximum contact load, deformation, and load distribution. This study of finite element mesh size verification provides an important guidance for the accuracy and efficiency of carrying capacity of slewing bearings.

Optimization of a finite element mesh for plates subjected to in-plane patch loading

2019 ◽  
Vol 33 (3) ◽  
pp. 1185-1193 ◽  
Author(s):  
Ghania Ikhenazen ◽  
Messaoud Saidani ◽  
Madina Kilardj
Keyword(s):  
Finite Element ◽  
Finite Element Mesh ◽  
Element Mesh ◽  
Patch Loading
Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document