Перейти к статье

 

Создание геометрии на основе сетки

В отличие от геометрической модели, построенной ядром ACIS с помощью неоднородных рациональных B-сплайнов (NURBS - Non-Uniform Rational B-Spline), геометрия на основе сетки (MBG - Mesh-Based Geometry) использует представление тел в виде граней - фасет. Сеточная модель с представлением поверхностей набором фасет может импортироваться в Fidesys в виде файлов в форматах Exodus II или Facet. На основе импортированных данных возможны построение "обычной" геометрической модели (в терминах ACIS) и генерация конечно-элементной сетки. Эти и другие операции описываются ниже:

Операции, доступные для геометрии на основе сетки

Большая часть операций, доступных для работы с обычными CAD-моделями, применима и к геометрии на основе сетки. В настоящее время для ее обработки можно использовать следующие операции:

Не поддерживаются такие операции, как:

Создание геометрических моделей на основе сеток

Геометрические модели могут быть созданы на основе импортированной сетки. Импорт возможен в следующих форматах:

Файлы в формате Exodus II могут содержать данные геометрических объектов с размерностью 3D, 2D, 1D и даже 0D, а также информацию о граничных условиях. При импорте файлов производится расшифровка информации и создание геометрической модели тела на основе его поверхностного представления с помощью граней. Exodus II часто используется при обработке объектов с уже построенной конечно-элементной сеткой, которая так же может подвергаться изменениям. При импорте таких файлов могут быть выполнены операции по удалению, перестроению, улучшению и сглаживанию сетки.

В результате импорта файла в формате Facet создается поверхность, состоящая только из треугольных граней. Если эти грани образуют замкнутый объем, то к нему применимы все инструменты для работы с геометрией, имеющиеся в Fidesys и обеспечивающие улучшение качества моделей. В дополнение к стандартным возможностям построения конечно-элементных сеток, в Fidesys возможно использование самих сеток в качестве основы для генерации сетки.

Улучшение качества моделей, созданных на основе сеток

Иногда импортированные сеточные модели оказываются непригодными для выполнения геометрических операций и построения конечно-элементной сетки. Имеется ряд способов их улучшения:

1. Использование параметра tolerance в STL-файлах для отождествления расположенных рядом вершин.

2. Использование параметра stitch в AVS- и Facet-файлах для сшивки вершин и ребер расположенных рядом.

3. Использование параметра improve в Facet-файлах для улучшения качества фасет на границах поверхностей.

4. Сглаживание фасеточных поверхностей.

Аналогично сглаживанию конечно-элементной сетки существует команда для сглаживания фасет - треугольников:

smooth <surface_list> facets [iterations <value>] [free] [swap]

Для применения этой команды требуется полное отсутствие на поверхности конечно-элементной сетки. Осуществляется лапласово сглаживание с проверкой, не выходят ли треугольники за пределы модели. Алгоритм сглаживания позволяет также определить касательную поверхность и отобразить вершины треугольников на эту поверхность, чтобы убедиться, что объем тела после сглаживания не уменьшился.

Параметр iterations используется для задания числа итераций, необходимых для выполнения сглаживания при каждой из вершин грани (по умолчанию выполняется 1 итерация).

В результате задания параметра free игнорируются проекции на касательную плоскость.

Параметр swap разрешает изменение ребер элементов при триангуляции.

5.Создание тонких смещенных объемов.

Тонкий смещенный объем может быть создан путем формирования смещенной поверхности на основе существующей поверхности, образованной фасетами. Для этого используется стандартная операция смещения. Ее результатом является объем с внешней и внутренней поверхностью, которые разделены небольшим промежутком. Этот объем пригоден для построения сетки из тетраэдров.

6. Создание объемов из ограничивающих поверхностей.

Объем может быть создан из набора ограничивающих поверхностей посредством команды:

create body surface <surface_ID_range>

Команда выполняет объединение треугольников для создания сплошной поверхности, ограничивающей объем, который будет пригоден для построения сетки из тетраэдров.

Генерация конечно-элементной сетки

Генерацию конечно-элементной сетки можно выполнять стандартным способом, принятым для обычных геометрических моделей (см. схемы построения сеток, интервалы разбиения и саму процедуру разбиения на элементы). Однако стандартный способ может занимать довольно много времени и приводить к ошибкам, особенно в сложных моделях с тысячами треугольников. Поэтому в Fidesys предусмотрен и другой способ построения сетки, при котором грани импортированной сетка  используются как грани конечно-элементной сетки, а сама сетка является тетраэдрической:

mesh <entity_list> from facets

Создание конечно-элементных элементов непосредственно из сетки возможно и при импорте сеточной геометрии, если в команде импорта используется соответствующий параметр:

import Facets <filename> make_elements

Параметр make_elements создает треугольные конечные элементы вместе с формированием самих граней поверхности. Эту команду рекомендуется применять в том случае, когда дальнейшей модификации модели не требуется. Она может значительно ускорить процесс генерации сетки в условиях немногообразной топологии.

Экспорт

Результаты описанных выше операций с сеточной геометрией могут экспортироваться в виде файлов в форматах:

Экспорт в формате Exodus II позволяет передать конечно-элементную сетку и наложенные граничные условия. Однако экспорт сеточного представления геометрии ограничен.

Передавать сеточные поверхности, но без конечно-элементной сетки и граничных условий, можно в форматах Facet и STL с помощью команд:

export Facets 'filename' <entity_list> [overwrite]

export STL [ASCII | binary] 'filename' <entity_list> [overwrite]

Если не указан список объектов экспорта <entity_list>, то в файл 'filename' записываются все существующие в сеточной модели объекты. Параметр overwrite позволяет переписать файл с таким именем в рабочей директории (папке).