Quality Evaluation of Finite Element Models with Applications on Concrete Structures

Abstract

Kvalita sítě zaujímá zásadní roli v přesnosti a stabilitě metody konečných prvků. Mnoho stavebních softwarů dokáže na analyzovaném modelu automaticky vygenerovat síť a zároveň lze předpokládat, že je tato funkce v dnešní době dobře vyvinutá. Nicméně kvalita sítě by měla být vždy zkontrolována, protože nekvalitní prvky sítě a další nekonzistence mohou způsobit nepřesné nebo zavádějící řešení. Hlavním cílem této práce je vytvoření výpočetní pomůcky, která slouží k hodnocení kvality sítě plošných konstrukcí. Pomůcka stanovuje metriky kvality pro každý prvek sítě a poskytuje celkový náhled na kvalitu sítě řešené konstrukce. Na základě toho je uživatel schopen lokalizovat oblasti, kde je síť špatně vygenerována. Pomůcka byla vyvinuta v programovacím jazyce C++. Dále práce analyzuje teorii týkající se kvality sítě a možných způsobů jejího vyhodnocení. Kromě toho jsou analyzovány příklady betonových konstrukcí za účelem zjištění vlivu kvality sítě na výsledky analýzy. Diplomová práce byla napsána ve spolupráci se společností RIB Software SE.

Mesh quality plays an important role in the accuracy and stability of Finite Element Analysis. Many structural engineering softwares are able to automatically generate meshes on the specified model and nowadays this feature is assumed to be well developed. However, it is always encouraged to check the mesh quality prior to calculating since poor-quality elements and other inconsistencies may cause an inaccurate or misleading solution. The main objective of the thesis is to create a computational tool applicable for evaluating mesh quality of plane structures. The tool determines quality metrics for each element of the mesh and provides overall outlook on solved structure. Based on that, a user is able to locate areas, where the mesh is of poor quality. The tool was developed in C++ programming language. In addition, the thesis analyzes the theory regarding the mesh quality and possible means used for its evaluation. Moreover, various examples of concrete structures are analyzed in order to investigate the influence of the mesh quality on the results. The thesis was written in corporation with the company RIB Software SE.