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从“原始几何模型”到“CAE几何模型”-----兼谈SCDM批量几何化简

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本文摘要(由AI生成):

本文介绍了原始几何模型与CAE几何模型的概念及差异,并强调了CAE工程师在将原始几何模型转化为CAE几何模型时的重要角色。文章指出,为了应对计算机资源的有限性,必须对原始几何模型进行化简处理,这涉及到去除对计算资源消耗大的小尺寸元素,如螺钉、螺栓、孔洞等。文章还介绍了使用SCDM软件进行几何模型批量化简的方法,包括批量选择和处理具有相同特征的面和体,从而大大提高前处理效率。最后,文章总结了SCDM的优势,并强调了CAE工程师区分原始几何模型与CAE几何模型的重要性。


  1. 原始几何模型与CAE几何模型概念 

几何建模和化简在CAE中具有十分重要的角色,往往一个好的CAE是从几何建模和化简开始的。这里需要澄清的两个概念是“原始几何模型”和“CAE几何模型”。

原始几何模型就是从CAD图纸(2D或者3D)中得到的几何文件,而CAE几何模型则是用于CAE计算(后期网格划分,求解设置)的几何文件,往往这两者之间差距很大。原始几何模型不仅考虑了产品的设计(一般不会考虑CAE分析因素),还更多地体现了实际产品工艺,加工,装配等因素,因而一般来讲都十分复杂,都要对其进行化简处理。

而CAE几何模型则是CAE工程师用于仿真计算的几何文件。相同的原始几何模型,不同的CAE工程师可能得到的CAE几何模型有很大差别,这也是CAE工程师水平的体现。

对原始几何模型进行化简,最根本原因就是计算机资源的有限性。

2.几何模型化简

从“原始几何模型”到“CAE几何模型”能够充分体现CAE工程师对研究问题分析,理解和思路。也就是人们常说的,“复杂问题简单化是人才,简单问题复杂化是庸才”。一般来讲,从“原始几何模型”到“CAE几何模型”离不开对一些无关紧要细节的简化,对于实际工程产品来讲,具体表现在以下几个方面:

1)实际工业模型中存在大量的螺钉螺栓,孔洞等,这对某些情况计算(气流场,电磁场等)来说,物理上作用不大,但是却对计算资源(画网格以及计算)来说,消耗是巨大的,因为在现在的网格划分理念中,令CAE工程师头疼的并不是几何模型中的“大尺寸”,而是诸多“小尺寸”。因为小尺寸不仅带来的网格尺寸的增加,更是一些“大梯度”“奇异点”的高发区。所以,必须谨慎处理他们,必要时必须把他们去掉。

2)实际操作过程可能也是十分耗时间的。本人曾经采用UG NX中同步建模等方法对某实际的电力设备进行化简,足足用了3天的时间。如果对这三天的工作进行分析,可以看出,这三天做的工作大部分都是重复性工作,因为螺栓螺钉小倒角圆角太多(可能一个实际产品有上千个螺钉螺栓) 。因此,将CAE工作人员从这些“低质量”的劳动中解脱出来,回归CAE本身的物理分析,是一个很有意义的事情。

3) 从上文分析可知,从“原始几何模型”到“CAE几何模型”,对几何建模软件的要求,不仅要求具有这种简化功能,更重要的是,要求具有批量处理功能。根据本人对软件的使用,主要谈谈自己曾经用过的几款三维建模软件吧。UG NX的“同步建模”功能可以对几何模型进行删减及修复,但问题是,对于批量工作却无能为力(或许需要二次开发)。ansys DM本身的几何建模即修复功能也很限,更谈不上批量处理。目前本人使用比较顺畅,也在这里重点推荐的一款软件是ansys scdm软件。关于scdm的功能这里不做介绍,有兴趣读者可以看相关书籍和文献。

 

3.scdm几何模型批量化简

scdm的几何选择(Selection)功能提供了这种批量化选择的可能。因为在进行几何信息(体,面等)的选择时,提供了更多操作。

在选择对一个面进行操作时,不仅可以选择这个面,还可以对于这个面相关的面进行选择,如面积相同的面,颜色相同,特征相同(凸起或者凹起).通过这种方法,从而实现具有相同特征面的处理。

 

图 SCDM中批量面选择示意图

对于圆角而言,也可以进行批量选择,如下图

 

图 SCDM中批量圆角选择示意图

在选择对一个体进行选择时,不仅可以单独可以选择这个体,还可以对与这个相关的体进行选择,如体积等于(或≥,≤)相同的体, (SCDM会比较智能地同时测量该体的体积)。

 

图 SCDM中批量体选择示意图

同时,还可做进一步的删选,如在体积等于所选体积的所有体积中,有些体可能需要保存,所以可以不选择这些体,而对其他体进行操作。如下图:

 

图 SCDM中批量体二次选择示意图

4.总结

1)SCDM能够对几何模型(体,面,圆角等)实施批量处理,从而大大节省做前处理的时间,提高了整个CAE计算效率。

2) CAE工作者一定要分清"原始几何模型"与"CAE几何模型",从而避免给自己的仿真工作带来麻烦。

SpaceClaimFluentCFXWorkbench几何处理
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首次发布时间:2018-12-12
最近编辑:5月前
CAE惠老师
硕士 | 仿真工程师 愿在CAE的道路上与你同行,加油!
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