Soporte al Usuario de COSMOS/™ -- Nota Técnica Nº S20
"EXCESSIVE OFFSET..", "JACOBIAN RATIO IS BEYOND LIMIT.."
Productos: COSMOS/Works 2004, COSMOS/DesignSTAR
4.0 (2003/220) y COSMOS/M 2.85
Categoría: Mallado y Análisis
Ultima revisión: Noviembre-2003
El mensaje de error "EXCESSIVE OFFSET OF A MIDSIDE NODE" puede aparecer al ejecutar el análisis de un modelo mallado con elementos SHELL6 finos de alto orden de 6-nodes por elemento.
Para entender este mensaje de error, fijémonos en la siguiente figura que muestra un elemento SHELL6 triangular de alta orden en el que un nodo intermedio (el nodo de color rojo) sufre un "OFFSET" (o desviación de la posición fuera de la línea recta que pasa por los nodos de los vértices del elemento) importante, en el cual por exigencias de la geometría a mallar el nodo está obligado a situarse en una arista curvilínea del modelo. Esta arista puede pertenecer a un redondeo o a cualquier arista del modelo con una cierta curvatura.
Elemento "SHELL6" de
Alto-Orden con nodos intermedios
Para utilizar adecuadamente los elementos SHELL de pared fina se deben satisfacer los siguientes criterios (además de cumplir con la condición básica de que la relación entre la longitud total de la estructura y el espesor del elemento sea mayor de 20):
- Mallado con elementos SHELL groseros de superficies altamente curvadas: si se utilizan elementos SHELL de gran tamaño para mallar superficies con elevada curvatura durante el análisis aparecerá el mensaje de error "Large offset of midside node" si el modelo se resuelve con el Direct Sparse solver, o "Jacobian Ratio is Beyond Limit" en caso de utilizar el PCG Iterative solver. Este error aparece cuando el radio de curvatura de la superficie a mallar es muy pequeño en comparación con la longitud del elemento en esa posición, generando un "OFFSET" elevado del nodo intermedio. Si el OFFSET es mayor de un cierto valor límite (el solver lo calcula en base a ecuaciones de desplazamiento de segundo orden y al radio de curvatura de la arista), el calculador muestra el mensaje de error "OFFSET muy grande" anunciando una posible degradación de la precisión de resultados. Para solucionar el problema se recomienda utilizar una malla fina para lograr que el OFFSET sea lo más pequeño posible.
Mensaje de error del "Direct
Sparse Solver"
Mensaje de error del
"COSMOS/FFE Solver"
- Espesor elevado en comparación con el radio de curvatura: este problema aparece cuando el modelo tiene curvaturas con radios muy pequeños, por ejemplo 0.5 mm comparado con un espesor de 2 mm, en cuyo caso la formulación SHELL de Pared Fina no es aplicable ya que la relación Radio/Espesor = 0.25 cuando debería ser mayor de 20 veces, lo que significa que el espesor del modelo debería ser menor de 0.025 mm.
En resumen, para que el modelo cumpla las condiciones anteriores se deberá mallar con un tamaño de elemento adecuado en función de la curvatura de la geometría utilizando controles locales de mallado reduciendo localmente el tamaño del elemento para que el lado del elemento sea relativamente pequeño en comparación con la curvatura de la geometría.
NOTA:
Si no se desea seguir las recomendaciones anteriores, entonces se puede mallar
con elementos SHELL de bajo orden de 3 nodos por elemento o utilizar la Formulación SHELL
de Pared Gruesa en la cual el solver no verifica la existencia de distorsión de curvatura
(ojo!, la utilización de elementos de bajo orden no es garantía de buenos resultados).
¿Porqué el solver no verifica la Distorsión de Curvatura en elementos SHELL6T Gruesos de Alto Orden?
Los elementos SHELL6T de alto-orden utilizan la formulación de Pared Gruesa. El solver internamente convierte el elemento SHELL6 original en un elemento SHELL6T de formulación de pared gruesa tal como muestra la imagen siguiente:
El elemento SHELL6 original se divide internamente en 4 elementos SHELL3 con sólo nodos en las esquinas. Esto es equivalente a una malla refinada creada a base de elementos Shell3 de bajo orden. El solver por tanto no verifica la existencia de distorsión de curvatura, y por tanto no aparece ningún mensaje de error durante el análisis de modelos mallados con elementos SHELL6T de alto orden y formulación de pared gruesa.
