CAE Fidesys 9.0 Руководство пользователя

Малые объекты в модели

Панель ITEM Удаление малых особенностей ориентирована на выявление и удаление малых объектов в модели, которые могут препятствовать построению сетки или способствовать созданию очень малых элементов вблизи этих объектов. Малые объекты могут возникнуть в модели при переводе из одного формата в другой или могут быть частью геометрической модели. Независимо от происхождения малые объекты рекомендуется удалять из модели, с целью построения сетки высокого качества.

В ITEM малые объекты можно разделить на следующие виды:

1. малые кривые

2. малые поверхности

3. узкие поверхности

4. узкие области

Методы удаления малых объектов включают работу с реальной и/или виртуальной геометрией. Работа с виртуальной геометрии не изменяет исходную геометрическую модель. Операции с реальной геометрией осуществляются с помощью ядра твердотельного моделирования,  которое используется в Fidesys,а операции с виртуальной геометрией осуществляются с помощью модуля CGM Fidesys (Tautges, 00) и реализуются независимо от ядра твердотельного моделирования. Ниже описываются методы диагностики для поиска каждого из четырех типов малых объектов и их удаления.

Малые кривые

Диагностика: Малые кривые можно найти, сравнивая длину каждой кривой в модели с заданным пользователем наименьшим допустимым размером кривой. По умолчанию этот размер (e) считается равным 10 процентам от заданного размера элемента, но он может быть переопределен пользователем.

Решение: ITEM предоставляет три различных способа для удаления малых кривых из модели. Первый способ - создание составных поверхностей, используя операции с виртуальной геометрией. Например, две поверхности вблизи малой кривой могут быть объединены вместе, как показано на Рис. 1 (а).

Второй способ - удаление малых кривых. Эта операция объединяет поверхности рядом с малой кривой, таким образом, чтобы топология после их объединения была, схожа с топологией, которая возникнет при совмещение двух вершин кривой в одну точку . Операция объединения может быть выполнена непосредственно с поверхностями или с созданием виртуальной геометрии. На Рис. 1 (b) показан пример удаление малой кривой таким способом.

Третьим способом удаления малых кривых является операция изменения топологии. Эту операцию можно рассматривать как отсечение области вокруг небольшой кривой и последующего ее восстановления таким образом, чтобы в этой области не было малых кривых. В (Clark, 07) дается подробное описание операции изменения топологии. Эта операция оказывает большее влияние на фактическую геометрию модели, поскольку она переопределяет поверхности и кривые в окрестности небольшой кривой. Перестроение кривых и поверхностей выполняется с использованием реальных операций, за которыми следует объединение для удаления дополнительной топологии, возникающей  во время операции. На Рис.  1 (c) показаны результаты с использования операции изменения топологии.

Рис. 1 - Три метода удаления малых кривых  (a) сращение; (b) удаление кривой; (c) исправление топологии.

Малые и узкие поверхности

ITEM также решает проблему малых и узких поверхностей. Проблемы удаление малых и узких поверхностей решаются аналогичным образом, который описан ниже.

Диагностика: Малые поверхности обнаруживаются путем сравнения площади поверхности с характерным значение наименьшей площади. Характерное значение наименьшей площади определяется как квадрат наименьшей допустимой кривой или e².

Узкая поверхность отличаются от узкой области (региона) тем, что
последняя может быть разделена так, чтобы узкая область была отделена от остальной части поверхности, т.е. стала узкой поверхностью. Таким образом узкие поверхности  это отделенные от общей поверхности узкие области. На Рис. 2 проиллюстрированно различие между узкой областью (регионом) и узкой поверхностью. ITEM предоставляет возможность отделить узкие области, разделяя поверхность так, чтобы узкая поверхности могла быть изменена независимо остальной геометрии.

Узкие поверхности/области также определяются с использованием характерного параметра  e. Для этого измеряется расстояние, d_i между кривыми поверхности и сравнивается с параметром e. Если d_i<e , то точки кривой определяют начало и конец узкого региона. Если узкая область охватывает всю поверхность, поверхность классифицируется как
узкая поверхность. Если область содержит только часть поверхности, она классифицируется как поверхность с узкой областью.

Рис. 2. Иллюстрация различия между узким регионом и узкой поверхностью.

Решение: ITEM предоставляет четыре различных способа удаления малых и узких поверхностей из модели. Первый способ -  использование операции регуляризации. Регуляризация - это операция, обеспечиваемая ядром твердого моделирования, которая заключается в удалении ненужной/ избыточной топологии в модели. Во многих случаях определенная малая / узкая поверхность может быть такой же, как поверхность рядом с ней, и поэтому кривая между ними не нужна и может быть удалена, при этом происходит  регуляризация топологии. Пример регуляризации малой / узкой поверхности показан на Рис. 3 ITEM.

Рис. 3 - Если узкая поверхность имеет тоже геометрическое расположение, как и соседняя поверхность, то линия между ними может быть удалена, а поверхности объединены в одну.

Второй способ  удаления малых / узких поверхностей  - использование операции удаления. Удаление также является операцией, обеспечиваемой ядром твердого моделирования. Однако оно отличается от регуляризации тем, что не требует, чтобы соседняя поверхность (поверхности) имела такую же геометрическое определение, как и малая поверхность. Операция удаления удаляет указанные поверхности из модели, а затем продлевает до пересечения смежные поверхности, чтобы закрыть образующееся пустое место. Пример использования удаления показан на Рис. 4.

Рис. 4 - Пример продолжения поверхности для удаления малой поверхности.

Третий способ удаления малых / узких поверхностей - использование виртуальной составной поверхности, чтобы объединить малую поверхность с одной из соседних. Эта операция аналогична использованию объединения поверхностей для  удаления малых кривых. Пример использования виртуальной геометрии показан на Рис. 5.

Рис.  -  Объединение поверхностей для исключения узкой поверхности.

Последний способ удаления малых / узких поверхностей - использование операцию изменения топологии (Clark, 07). Операция изменения топологии аналогична той, которая используется для удаления малых кривых. Она состоит в том, что  отсекает область модели вокруг малой / узкой поверхности и заменяет ее упрощенной топологией. В случае малой поверхности,когда все кривые поверхности меньше, чем характерная длина малой кривой, малая поверхность заменяется одной вершиной. В случае узкой поверхности,когда поверхность больше, чем характерная длина малой кривой в одном из ее направлений, поверхность заменяется кривой. Операцию изменения топологии можно рассматривать , как локальное изменение модели с целью  упрощения ее топологии. Изменение топологии также можно использовать для удаления нескольких малых / узких поверхностей, расположенных рядом и имеющих аналогичную геометрию. Примеры использования изменения топологии для удаления малых / узких поверхностей показаны на Рис. 6 и 7.

Рис. 6 -  Изменение топологии геометрии для удаления малой поверхности.

Рис. 7 - Изменение топологии для удаления нескольких малых поверхностей.