Sculpt

Sculpt - это отдельное параллельное приложение, предназначенное для создания гексаэдральных сеток на сложных геометрических объектах с минимальным взаимодействием с пользователем или без него. Sculpt был разработан как отдельное приложение, поэтому его можно запускать независимо от основного пакета на высокопроизводительных вычислительных платформах. Он также был разработан как отделяемая программная библиотека, поэтому его можно легко интегрировать как решение для построения сетки на месте в другие коды. CAE Fidesys предоставляет интерфейсную командную строку и графический интерфейс для приложения Sculpt. Команда построит соответствующие входные файлы на основе текущей геометрии, а также может автоматически вызвать Sculpt, чтобы создать сетку и вернуть ее в CAE Fidesys.

• Подготовка для использования Sculpt;
• Команды для параллельного построения сетки Sculpt;
• Контроль выполнения Sculpt;
• Команды пути для файлов многопоточного построения сетки Sculpt;
• Примеры для Sculpt;
• Техническое описание Sculpt;
• Документация по применению Sculpt.

Подготовка для использования Sculpt

Операционные системы

Sculpt  доступен для операционных систем Windows, Mac и Linux.

Установка Sculpt

Sculpt - это автономный исполняемый файл, отдельный от CAE Fidesyst. Чтобы CAE Fidesys мог запустить Sculpt, он должен быть в вашей системе и доступен для CAE Fidesys. При установке CAE Fidesys по умолчанию файлы должны устанавливаться в правильные места, чтобы установка прошла корректно. Обратитесь в службу поддержки.

Для запуска Sculpt из CAE Fidesys, необходимо наличие четырех исполняемых файлов:

• sculpt: Приложение, управляющее запуском mpiexec и psculpt. Основная точка входа из CAE Fidesys, которая проверяет наличие и совместимость либо системного приложения mpiexec, либо будет использовать локальную установку mpiexec.
• psculpt: Основное приложение Sculpt на основе mpi. Для запуска требуется mpiexec.
• mpiexec: Стандартное приложение, доступное в большинстве операционных систем на базе Linux, для запуска приложений на основе MPI на нескольких процессорах. Это должно быть доступно в вашей установке CAE Fidesys, но также доступно на open-mpi.org.
• epu: Используется для объединения нескольких файлов exodus, созданных с помощью Sculpt, в один файл exodus. Этот файл не является обязательным, но он полезен для импорта результирующей сетки в CAE Fidesys для просмотра. Он является частью набора инструментов SEACAS, а также включен в вашу установку CAE Fidesys. Его также можно получить в форме с открытым исходным кодом на sourceforge.net.
• Чтобы просмотреть текущий путь к этим исполняемым файлам, которые будет использовать CAE Fidesys, введите следующую команду в командном окне CAE Fidesys.

 Sculpt Parallel Path List

См. путь до файлов Sculpt. Команда для получения дополнительной информации об установке и настройке этих путей.

На следующем изображении показан процесс, когда в CAE Fidesys используется команда многопоточное построение сетки Sculpt.

Описание процесса Sculpt.

Для процесса построения сетки Sculpt на диск записывается набор файлов, включая файл stl на основе граней (facet-based). Затем запускается приложение sculpt, которое, в свою очередь, вызывает mpiexec для параллельного запуска нескольких потоков psculpt. Затем psculpt выполняет построение сетки и записывает по одному файлу exodus для каждого процессора. Затем эти файлы можно объединить с помощью epu, а затем импортировать обратно в CAE Fidesys для просмотра.

Настройка рабочего каталога

При использовании команды для многопоточной сетки Sculpt  в CAE Fidesys несколько временных файлов будут записаны в текущий рабочий каталог. По этой причине важно установить рабочий каталог перед использованием Sculpt в желаемое место, где вы хотите разместить эти файлы.

Команды для многопоточного построения Sculpt

Синтаксис команды для подготовки модели для Sculpt:

 Sculpt Parallel [[volume <ids>] [block <ids>]]
     [processors <value>]
     [fileroot '<root filename>']
     [exodus '<exodus filename>']
     [{OVERWRITE|no_overwrite}]
     [absolute_path]
     [{EXECUTE|no_execute}]
     [size <value>|autosize <value>]
     [box {align | location <options>|expand <value>}]
     [smooth <value>]
     [csmooth <value>]
     [num_laplace <value>]
     [max_opt_iters <value>]
     [opt_threshold <value>]
     [curve_opt_thresh <value>]
     [max_pcol_iters <value>]
     [pcol_threshold <value>]
     [max_deg_iters <value>]
     [deg_threshold <value>]
     [xintervals <value>]
     [yintervals <value>]
     [zintervals <value>]
     [gen_sideset <value>]
     [{void|NO_VOID}]
     [void_block <value>]
     [stair <value>]
     [htet <value>]
     [pillow <value>]
     [adapt_type <value>]
     [adapt_threshold <value>]
     [adapt_levels <value>]
     [scale <value>]
     [xtranslate <value>]
     [ytranslate <value>]
     [ztranslate <value>]
     [{COMBINE|no_combine}]
     [{IMPORT|no_import}]
     [{SHOW|no_show}]
     [{capture|NO_CAPTURE}]
     [{CLEAN|no_clean}]
     [{gen_input_file <filename>|no_gen_input_file}]
     [debug <value>]

В следующей таблице приведены параметры, которые можно вызвать из команды sculpt parallel. Он включает сокращенное описание параметра, а также значение параметра по умолчанию. Если опция не используется явно в команде, будет использоваться указанное значение по умолчанию. Параметр Sculpt - это соответствующая команда, которую можно использовать во входном файле sculpt, когда sculpt вызывается непосредственно из окна терминала. См. приложение Sculpt  для получения дополнительной информации.

Контроль построения Sculpt

Следующие параметры команды могут использоваться для управления выполнения Sculpt и могут использоваться с командой sculpt parallel. Перейдите по ссылкам выше для просмотра не указанных здесь команд.

VOLUME <ids> | block <ids>

Список объемов или блоков для включения в сетку. Один файл, содержащий представление в виде граней (facets, формат STL) для каждого объема, будет сгенерирован и сохранен в текущем рабочем каталоге для использования в качестве входных данных для Sculpt. Каждый объем будет рассматриваться как отдельный материал в процессе построения Sculpt, и соответствующая сетка будет создана там, где объемы соприкасаются. Если используется команда «Block», будет использоваться один файл на блок. Каждый блок представляет собой отдельный материал в Sculpt.

FILEROOT '<root filename>'

Корень имен файлов для вывода. Когда выполняется команда sculpt parallel, CAE Fidesys сгенерирует несколько файлов в рабочем каталоге, используемом для ввода в приложение Sculpt. '<root filename>' будет использоваться в качестве основы для именования этих файлов.

OVERWRITE | no_overwrite

По умолчанию CAE Fidesys перезаписывает существующий набор файлов с тем же '<root filename>'. Для отмены используйте параметр no_overwrite.

ABSOLUTE_PATH

По умолчанию CAE Fidesys записывает относительные пути к файлам, используемым в файлах .run и .diatom. Чтобы принудительно записать имена абсолютных путей, используйте параметр absolute_path.

EXECUTE | no_execute

По умолчанию CAE Fidesys будет пытаться запустить Sculpt параллельно на машине, на которой сейчас работает CAE Fidesys. Используйте эту опцию, чтобы сгенерировать только необходимые входные данные для запуска Sculpt позже или на другой машине. В текущем рабочем каталоге будет создан <root filename> .run. (например "model.run"). Выполнение файла .run из командной строки Linux должно параллельно запускать sculpt. Его также можно использовать для запуска sculpt в кластере, где исполняемый файл CAE Fidesys может быть недоступен.

SIZE <value> | autosize <value>

Параметр size является абсолютным размером ячейки для декартовой сетки и аналогичен параметру cell_size в sculpt. Параметр autosize имеет значение от 0 до 10. Он представляет независимый от модели размер, где 1 - это маленький размер, а 10 - большой. Это тот же коэффициент масштабирования, который используется в автоматическом изменении размера CAE Fidesys, но делится на десять. Значение размера будет вычислено на основе выбранного автоматического размера и использоваться в качестве абсолютного размера ячейки для базовой декартовой сетки.

BOX_LOCATION <options>

Параметры Location определяют границы декартовой сетки. Первое местоположение <option> определяет минимальную декартову координату сетки, а вторая - максимальную  <options> может быть любым допустимым методом определения координат в CAE Fidesys. В большинстве случаев можно использовать параметр position . По умолчанию вычисляется как ограничивающий прямоугольник с 2,5 дополнительными ячейками с каждой стороны.

COMBINE | no_combine

721/ 5000 Результаты перевода Если используется опция no_combine, после выполнения Sculpt результирующие сетки файлов exodus не будут объединены с помощью инструмента epu seacas. В противном случае по умолчанию автоматически объединяются сетки, созданные каждым процессором, в одну сетку. Обратите внимание, что в вашей системе должен быть установлен epu, а путь к нему должен быть определен с помощью команды sculpt parallel path. Epu - это код, являющийся частью набора инструментов SEACAS. Он объединяет несколько баз данных Exodus, созданных параллельным приложением, в единую базу данных Exodus.

IMPORT | no_import

Если используется опция no_import, после выполнения Sculpt результат не будет импортирован в CAE Fidesys как свободная сетка. Параметр IMPORT по умолчанию автоматически импортирует сетку, созданную в Sculpt. Если использовалась опция no_combine, то несколько свободных сеток будут импортированы с повторяющимися узлами и гранями на границах домена процессора. В противном случае будет импортирована одна свободная сетка (результат кода epu). Обратите внимание, что результирующая сетка н е будет связана с исходной геометрией, однако определения блоков (материалов) будут сохранены. Кроме того, для каждой импортированной сетки будет создана отдельная группа (по одной на процессор). По умолчанию сетка автоматически импортируется после создания сетки в Sculpt.

SHOW | no_show

Если используется опция no_show во время выполнения внешнего процесса Sculpt, выходные данные приложения Sculpt не будут отображаться в командном окне. В противном случае используется значение по умолчанию SHOW, и выходные данные приложения Sculpt будут отражены в командном окне. Эта опция эффективна, только если no_execute не используется.

CLEAN | no_clean

Если используется опция clean, временные файлы, созданные во время команды sculpt parallel, будут удалены. Сюда входят любые файлы сетки exodus, файлы .stl, .diatom, .log и .run. По умолчанию для этого параметра установлено значение CLEAN, поэтому используйте параметр no_clean, чтобы сохранить любые временные файлы, созданные как часть текущей работы Sculpt.

GEN_INPUT_FILE <file name> | no_gen_input_file

При выполнении команды будет сгенерирован входной файл с заданным именем файла. Это текстовый файл, содержащий все параметры Sculpt, используемые в команде. Входной файл предназначен для использования при пакетном выполнении скульптуры. Чтобы запустить sculpt из командной строки операционной системы, вы должны использовать параметр -i. Например: sculpt -i myinputfile.i -j 4, где myinputfile.i - это имя входного файла, указанного в параметре gen_input_file, и - j 4 - количество используемых процессоров.

DEBUG <value>

Параметр отладки используется только как средство отладки разработчика. Он установит отладочный процессор и перейдет в спящий режим после выполнения, чтобы отладчик мог быть присоединен к процессу.

Команды пути для файлов многопоточного построения сетки Sculpt

Команда, позволяющая CAE Fidesys узнать, где находятся Sculpt и связанные с ним приложения:

 Sculpt Parallel Path [List|Psculpt|Epu|Mpiexec]

Эта команда определяет путь к psculpt, epu и mpiexec в вашей системе. Однако в большинстве случаев эти пути должны устанавливаться автоматически при условии, что Sculpt успешно установлен вместе с вашей установкой CAe Fidesys. Параметр list отобразит текущие пути, которые CAE Fidesys будет использовать для этих инструментов. Если требуется альтернативный путь к этим исполняемым файлам, рекомендуется использовать эту команду в файле инициализации .fds, чтобы не нужно было определять эти параметры каждый раз при запуске CAE Fidesys.

Контроль качества сетки Sculpt

В большинстве случаев инструмент Sculpt можно использовать без изменения значений по умолчанию. В зависимости от характеристик геометрии, которую необходимо построить, значения по умолчанию могут не дать адекватного качества сетки. По завершении Sculpt сообщает в командную строку сводку созданной сетки. Это включает в себя сводку качества сетки. Следует внимательно изучить это сообщение, чтобы убедиться, что минимальное качество сетки находится в диапазоне, подходящем для анализа.

Метрика элемента, используемая для вычисления качества сетки в Sculpt - это нормированный якобиан (Scaled Jacobian). Это значение от -1 до 1, которое является относительной мерой углов в узлах элемента. Значение 1 указывает идеальный угол 90 градусов между каждым из его краев. В большинстве случаев значение меньше нуля или отрицательный элемент Якоби указывает на непригодную для использования сетку. Настройки Sculpt по умолчанию пытаются достичь минимального масштабированного якобиана 0.2, который обычно используется в большинстве задач. Следующее обсуждение предоставляет несколько вариантов настройки модели или параметров Sculpt для улучшения качества сетки.

• Обнаружение плохого качества сетки: Когда сетка Sculpt была импортирована обратно в CAE Fidesys, рекомендуется отобразить качество элемента. Вы можете сделать это с помощью следующих команд:

  quality hex all scaled jacobian
  quality hex all draw mesh

  Определите регионы с плохим качеством гексаэдров и увеличьте их.
• Изменение геометрии: увеличение масштаба до элементов низкого качества может выявить, что сетка неадекватно отображает лежащую в основе геометрию. В некоторых случаях вы можете обнаружить, что небольшие элементы или небольшие промежутки между частями могут быть порядка размера ячейки Sculpt. Если эти элементы не важны для анализа, вы можете рассмотреть возможность использования инструментов модификации геометрии CAE Fidesys для удаления элементов или закрытия небольших зазоров.
• Изменение размера ячейки: В случаях, когда для моделирования важны небольшие геометрические элементы или зазоры, может потребоваться меньший размер базовой ячейки. Используйте входные параметры size или autosize или увеличьте количество интервалов. Обычно для адекватного захвата объекта вам нужно, чтобы размер ячейки не превышал примерно от 1/3 до 1/2 размера наименьшего объекта, который вы хотите представить в симуляции.
• Включение опции Автоматическое подкладывание для нескольких материалов: для моделей, которые имеют более одного материала с общим интерфейсом, если геометрия точно не выровнена с глобальной осью, обычно рекомендуется включить pillowing (автоматическое подкладывание). Pillow автоматически вставляет дополнительный слой гексаэдров на границах интерфейса для улучшения качества сетки. Без pillow можно заметить перевернутые или некачественные элементы на границах кривых, где встречаются 2 или более материала.
•  Изменение параметров сглаживания: Sculpt включает многоуровневый подход к сглаживанию для улучшения качества элементов. Он начинается с применения сглаживания ко всем узлам в сетке и постепенно ограничивает операции сглаживания только теми узлами, которые падают ниже заданного пользователем масштабированного порога Якобиана (scaled Jacobian). Количество итераций по умолчанию и пороговые значения для каждой фазы сглаживания были настроены для общего случая, однако, возможно, стоит отрегулировать эти параметры. Три фазы сглаживания включают в себя: Наблюдение за выводом качества сетки в командной строке после каждой итерации сглаживания может дать некоторое представление о влиянии изменения параметров сглаживания.
  • Сглаживание Лапласиан: применяется ко всем элементам. Очень "недорогой" быстрый подход к улучшению качества, но может привести к ухудшению качества элемента, если применить его в избытке. Фиксированное значение по умолчанию в 2 итерации применяется ко всем гексагонам. Увеличение параметра num_laplace может улучшить некоторые случаи, особенно выпуклые формы.
  • Сглаживание с оптимизацией: Применяется только к элементам, у которых нормированный якобиан ниже параметра opt_threshold (по умолчанию 0.6) и окружающих их элементов. Этот подход использует более трудозатратный метод оптимизации для одновременного улучшения областей элементов. Параметр max_opt_iters может управлять максимальным количеством применяемых итераций (по умолчанию 5). Однако итерации будут прекращены, если не будет обнаружено дальнейшего улучшения. Поскольку этот метод оптимизирует расположение узлов одновременно, соседние узлы с конкурирующим оптимумом иногда могут ограничивать качество сетки.
  • Точечная оптимизация: Также известная как оптимизация с  раскраской , применяется только к элементам, качество которых ниже параметра pcol_threshold (по умолчанию 0,2). Этот метод является самым дорогим из тех, но он фокусируется только на узлах, которые непосредственно примыкают к гексаэдрам низкого качества. Каждый узел сглаживается независимо от его соседей, и для достижения желаемых результатов может потребоваться большое количество итераций с использованием max_pcol_iters. Увеличение pcol_threshold и max_pcol_iters может улучшить результаты.
• Создание вырожденных гексаэдров: Некоторые геометрические формы не позволяют использовать сетку с традиционной полностью гексаэдральной сеткой. Sculpt включает возможность автоматического и выборочного сворачивания краев элементов для улучшения некачественных элементов. Значения max_deg_iters и deg_threshold используются для управления созданием вырожденных значений. Вырожденные элементы рассматриваются как стандартные гексаэдральные элементы, но используют повторяющиеся узлы в массиве связности из восьми узлов.
• Создание сетки с преобладанием гексаэдров (hex-dominant) Другой способ избежать проблем с качеством сетки - создать в ней несколько тетраэдральных элементов с помощью параметра htet. С помощью этой опции вы можете указать масштабированное пороговое значение Якобиана (Scaled Jacobian), ниже которого гексаэдры будут преобразованы в тетраэдры. Интерфейс между элементами hex и tet управляется автоматически определенной настройкой для наборов узлов и наборов сторон, которые описывают, где будут применяться многоточечные ограничения.
• Искажение (defeature) Опция Искажение (defeature)выполняет первоначальный фильтр по ячейкам базовой сетки и пытается переназначить идентификатор материала для ячеек, которые соответствуют определенным критериям. Это случаи, когда небольшая группа ячеек образует небольшой объем или когда существуют выступы, которые в противном случае было бы трудно или невозможно соединить с элементами хорошего качества. Переназначение ячеек в этих местах во многих случаях позволяет сетке быть приемлемой. Эта операция может привести к небольшим изменениям границ или определений поверхности, однако обычно достаточно малы, чтобы оставаться разумным приближением.

Примеры построения сетки Sculpt

• Базовые настройки Sculpt;
• Опции размера Size и ограничивающей рамки Box;
• Соединение пустот при разбиении;
• Автоматическое определение набора сторон;
• Автономный запуск Sculpt;
• Создание сетки из нескольких материалов с помощью Sculpt.

В следующих примерах используется эта простая геометрия. Выполните эти команды перед выполнением примера операций командной строки Sculpt Parallel.

sphere rad 1
sphere rad 1
vol 2 mov x 2
cylinder rad 1 height 2
vol 3 rota 90 about y
vol 3 mov x 1
unite vol al

Рис. 1 - Геометрия, созданная на основе команд выше для дальнейшего использования в примерах

Пример с базовыми настройками Sculpt

Этот пример иллюстрирует использование Sculpt со всеми параметрами по умолчанию. Чтобы мы могли просмотреть результат, мы также будем использовать перезапись, комбинировать и импорт.

sculpt parallel
draw block all

Результат этой операции показан на рисунке 2. В этом примере CAE Fidesys создал входной файл для Sculpt, запустил его на 4 процессорах, объединил полученные 4 сетки и впоследствии импортировал полученную сетку в CAE Fidesys. Обратите внимание, что объем 1 остается «несвязанным» и мы создали свободную сетку, которая не связана с объемом. Результатом любой команды Sculpt всегда является несвязанная свободная сетка (free mesh).

Рис. 2 - Свободная сетка, созданная с помощью команды sculpt

Опции размера Size и ограничивающей рамки Box

В этом примере показано использование настройки size и опции Ограничивающая рамка.

delete mesh
sculpt parallel size 0.1 box location position -1.5 0 -1.5 location position 1 1.5 0
draw block all

В этом случае мы использовали параметр size, чтобы определить базовый размер ячейки для сетки. Мы также использовали опцию box, чтобы определить ограничивающую рамку, в которой будет создаваться сетка. Любая геометрия, выходящая за пределы ограничивающей рамки, игнорируется Sculpt. На рисунке 3 показана сетка, созданная с помощью этой команды.

Рис. 3 - Опция Ограничивающая рамка (box) ограничивает размер сгенерированной сетки Sculpt

Соединение пустот при разбиении

В этом примере иллюстрируется использование параметра void:

delete mesh
sculpt parallel size 0.1 box location position -1.5 0 -1.5 location position 1 1.5 0 void 1
draw block all

Результат показан на рисунке 4. Обратите внимание, что этот пример в точности совпадает с предыдущим, за исключением добавления параметра void. Сетка создается в пространстве, окружающем объем, до границ ограничивающего прямоугольника. В этом случае определяется дополнительный блок материала, которому автоматически назначается идентификатор 2. Узлы и грани элементов на границе между двумя блоками являются общими для двух материалов.

Рис. 4 - Sculpt с опцией void создает сетку вне объема

Автоматическое определение набора сторон

В этом примере мы иллюстрируем использование параметра gen_sideset (Задать наборы сторон).

Создание боковых сторон на свободной сетке: Граничные условия для боковых сторон можно вручную создать на результирующей свободной сетке из Sculpt, используя стандартный Sideset <sideset_id> Face <id_range>. Команда Group Seed также полезна при группировке граней на основе угла элемента, который будет использоваться в одной боковой стороне.

Создание боковых сторон в Sculpt: Sculpt также предоставляет несколько опций для определения боковых сторон как часть прогона Sculpt. Ниже показан один из вариантов:

delete mesh
sculpt parallel size 0.1 box location position -1.5 0 -1.5 location position 1 1.5 0 void 1 gen_sideset 2
list sideset all
draw sideset all

Мы снова используем тот же синтаксис, но добавляем опцию gen_sideset 2 для автоматической генерации серии sideset. Команда list должна показать, что для этого примера были определены 10 сторонних наборов с идентификаторами от 1 до 10. На рисунке 5 показан результат команды draw, показывающий все боковые наборы разными цветами. Обратите внимание, что для параметра gen_sideset 2 боковые наборы создаются по следующим критериям:

• Интерфейсы между материалами;
• Наружные поверхности;
• Поверхности на границе области.

См. параметр gen_sideset  выше для описания других вариантов создания боковых наборов в Sculpt.

Рис. 5 - Автоматические боковые стороны, созданные с помощью Sculpt

Автономный запуск Sculpt

В этом примере показано, как настроить файлы, необходимые для запуска Sculpt как автономного процесса. Это можно сделать на том же настольном компьютере или перенести на более крупный кластерный компьютер, более подходящий для параллельной обработки.

Начните с установки рабочего каталога в место, удобное для размещения файлов примеров.

 cd "path/to/my/sculpt/examples"

Затем мы выполняем базовую команду sculpt parallel для создания сетки объема.

delete mesh
sculpt parallel processors 8 fileroot "bean" over no_execute

В этом случае мы использовали параметр no_execute, который не вызывает приложение Sculpt. Вместо этого он запишет серию файлов в рабочий каталог. Параметр fileroot определяет базовое имя файла для файлов, которые будут записаны; в данном случае "bean". Мы также используем параметр processors, чтобы установить количество используемых процессоров равным 8.

Чтобы увидеть файлы, помещенные CAE Fidesys в рабочий каталог, откройте окно терминала на рабочем столе и измените каталоги на текущий рабочий каталог (т. е. cd path/to/my/sculpt/examples). Список каталогов должен содержать 3 файла, как показано на рисунке 6.

Рис. 6 - Список каталогов файлов, записанных из CAE Fidesys

Ниже описывается назначение каждого из полученных файлов:

• bean.diatom: Diatoms - это формат файла, используемый программами анализа Sandia CTH и Alegra, который включает в себя обширное конструктивное определение твердотельной геометрии. Можно использовать серию директив для построения и ориентирования примитивов для построения полной твердотельной модели. В описание Diatom включена опция импорта STL. В то время как любое стандартное описание Diatom может использоваться в качестве входных данных для Sculpt, для целей CAE Fidesys используется только опция STL. Этот файл содержит список всех файлов STL, которые будут использоваться в качестве входных данных для Sculpt.
• bean.run: Файл .run содержит командную строку unix для запуска sculpt. Обратите внимание, что права доступа к файлу были установлены на выполнение, чтобы разрешить использование этого файла в качестве сценария unix. На рисунке 7 показан файл .run для этого примера. Обратите внимание, что команда использует исполняемые файлы mpiexec и psculpt вместе с их полным путем. Эти пути может потребоваться отредактировать при запуске на другом компьютере. Он также включает параметры по умолчанию для установки размеров (size), ограничивающей рамки (bounding box) и параметров сглаживания, которые были вычислены CAE Fidesys.

Рис. 7 - Командная строка Unix для запуска Sculpt, созданная CAE Fidesys

• bean_Volume_1.stl: Файл STL - это копия геометрической модели. В нашем случае это представление объекта цилиндр и сфера, с которыми мы работали. Формат STL - это набор треугольников, описывающих поверхности объекта. Для каждого объема будет создан один файл STL. Если используется опция «Блок», будет создан один файл для каждого блока.

Чтобы запустить sculpt на той же машине, из окна терминала в текущем рабочем каталоге введите следующую команду:

./bean.run

Если Sculpt должен запускаться на другом компьютере, скопируйте файлы из рабочего каталога на другой компьютер и выполните ту же команду. Не забудьте изменить путь к исполняемым файлам mpiexec и psculpt, чтобы они соответствовали таковым на новой машине. Для работы на машинах кластера с расписанием ресурсов узнайте у системного администратора, как отправить задание на выполнение.

После запуска Sculpt на рисунке 8 показаны результирующие файлы, которые будут записаны в текущий рабочий каталог.

Рис. 8 - Восемь файлов Exodus были сгенерированы и помещены в рабочий каталог

Обратите внимание, что было создано восемь файлов exodus, по 1 от каждого процессора. Эти файлы могут использоваться сами по себе или использоваться "как есть" для использования в моделировании, или они могут быть объединены в один файл. Файлы exodus, созданные Sculpt, включают всю соответствующую информацию о распараллеливании, как определено в формате Nemesis. Nemesis - это расширение формата Exodus II от Sandia, которое также включает соответствующую информацию о параллельном построении сетки.

Чтобы объединить полученные файлы exodus в один файл, мы можем использовать инструмент epu. Epu должен быть включен в ваш дистрибутив CAE Fidesys, но для его распознавания может потребоваться указать соответствующие пути. Чтобы запустить epu на этой модели, используйте следующую команду из окна терминала unix:

epu -p 8 bean.diatom_result

В результате должен получиться единственный файл с именем bean.diatom_result.e. Затем сетку из этого файла можно импортировать в CAE Fidesys. Вернитесь в приложение CAE Fidesys и введите в командной строке следующую команду:

import mesh "bean.diatom_result.e" no_geom

В результате должна получиться та же сетка, которую мы создали ранее, как на рисунке 2.

Создание сетки из нескольких материалов с помощью Sculpt

Этот пример иллюстрирует использование Sculpt для создания сетки моделей из нескольких материалов. Для начала модифицируем нашу текущую модель, добавив несколько дополнительных объемов. Используйте следующие команды:

delete mesh
cylinder rad 0.5 height 3
cylinder rad 0.5 height 3
vol 5 mov x 2

Итоговая геометрическая модель должна быть как на рисунке 9.

Рис. 9 - Геометрия, используемая для демонстрации нескольких материалов с помощью Sculpt

Используйте эту геометрию для создания сетки с помощью Sculpt.

sculpt parallel 
size 0.075
draw block all

В результате сетка должна выглядеть как на рисунке 10.

Рис. 10 - Сетка, созданная на нескольких материалах

Обратите внимание, что был создан один блок сетки на объем. Следует также отметить, что перед построением сетки с помощью Sculpt не выполнялись никакие логические операции. Фактически, объемы 4 и 5 значительно перекрывали объем 1. Это было бы недопустимым условием для обычных операций построения сетки CAE Fidesys. На рисунке 11 показано изображение сетки в разрезе с помощью инструмента Включить сечение плоскостью.

Рис. 11 - Сечение сетки, созданной на нескольких материалах

Следует также отметить, что операции отпечатывания / сращивания, которые обычно необходимы, также не требуются. Хотя обычно лучше избегать наложений, чтобы избежать неоднозначности в топологии, Sculpt может создавать сетку, отдавая приоритет материалам, определенным последними. Слияние выполняется строго по геометрической близости. Объемы, близкие к половине размера, вводимого пользователем, обычно автоматически объединяются.

Далее мы проверим качество свободной сетки. Следующая команда отобразит графическое представление масштабированной метрики Якобиана.

quality hex all scaled jacobian draw mesh

Результат показан на рисунке 12. Обратите внимание, что элементы (окрашенные в красный цвет) на границе раздела материалов неприемлемы для моделирования. Это вызвано тем, что алгоритм Sculpt проецирует узлы на общий интерфейс кривой, общий для материалов.

Рис. 12 - Качество сетки из нескольких материалов

В большинстве случаев низкое качество элементов на границах раздела материалов можно улучшить с помощью параметра pillow (Автоматическое подкладывание). Добавление этой опции заставит Sculpt добавить дополнительный слой элементов, окружающих каждую поверхность. Чтобы увидеть результат переноса, выполните следующие команды:

delete mesh
sculpt parallel size 0.075 over combine import pillow 1
quality hex all scaled jacobian draw mesh

Рис. 13 - Качество сетки для нескольких материалов с использованием опции pillow (Автоматическое подкладывание)

Результирующая сетка показана на рисунке 13. Обратите внимание на улучшенное качество сетки в интерфейсе общей кривой. При более внимательном рассмотрении сетки, показанной на рисунке 14, можно увидеть дополнительный слой шестиугольников, окружающих каждую поверхность, что позволяет улучшить качество сетки по сравнению с рисунком 11. Использовать pillow обычно рекомендуется при создании сеток из нескольких материалов, которые должны иметь общие интерфейсы.

Рис. 14 - Разрез сетки показывает дополнительный слой гексаэдров, окружающих каждую поверхность, когда используется опция Автоматического подкладывания (pillow)