SiPESC建模/分析/可視化一體化環境

研究背景

       通過集成開源幾何(CAD)軟件OpenCasCade及網格剖分軟件NetGen,SiPESC平臺構建了基于腳本語言(python)的結構有限元建模、施加約束/載荷、賦予材料屬性,從而可以實現有限元建模/分析/可視化的一體化軟件環境。

       此工作中,SiPESC平臺提供了統一的幾何引擎接口、網格剖分接口;經插件封裝后支持Python驅動,進一步可對接多類型幾何引擎、網格剖分引擎,實現內部模塊的動態替換與擴展。

       根據GPL協議,SiPESC平臺的這部分插件源碼經測試后也將開源發布。本文通過一個具體的小例子來展現這一功能。

幾何建模介紹

       通過OpenCasCade開源代碼集成,SiPESC平臺實現了布爾運算、拉伸、旋轉、曲面建模等幾何建模功能。

       如下圖所示,其中桌子和顯示器就是通過腳本創建的,平臺同時也支持導入功能,下圖的椅子就是讀取的Pro-E軟件建立的幾何模型,通過適當的旋轉以及平移到合適的位置。

SiPESC建模/分析/可視化一體化環境的圖1

建模參數化

        下圖為程序入口的截圖,如需改變桌子的參數(桌腿的高度或半徑、倒角半徑、桌面尺寸參數等)只要改變createTable函數的相關參數即可。同樣,材料屬性也可在createMaterial函數中更改。

SiPESC建模/分析/可視化一體化環境的圖2

有限元部分介紹

       本例分析桌子在顯示屏重力作用下的變形(夸大顯示屏的重力),通過腳本劃分好網格、賦予材料屬性、施加約束、施加載荷后導入到SiPESC平臺的效果圖如下:

SiPESC建模/分析/可視化一體化環境的圖3

結果云圖

         視頻顯示通過SiPESC對以上結果進行分析和求解,以及位移云圖。

SiPESC建模/分析/可視化一體化環境的圖4

相關細節

1、幾何模型的創建:通過幾個弧與直線的連接,將桌子上表面創建出來,然后進行拉伸一定的厚度即可形成桌面。

2、相關屬性的賦予:在腳本中通過給不同的面或部件賦予不同的顏色,以達到給指定的面或部件施加約束/載荷、賦予材料屬性。

其他SiPESC平臺幾何模型

1、齒輪模型

SiPESC建模/分析/可視化一體化環境的圖5

2、伸縮臂模型

SiPESC建模/分析/可視化一體化環境的圖6

3、管道模型

SiPESC建模/分析/可視化一體化環境的圖7

特別鳴謝

感謝SiPESC軟件所田寶民對建模/分析/可視化一體化所做的研究工作。

來源: SiPESC

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