計算機輔助工程(CAE)前處理之幾何清理

CAE軟件在導入CAD幾何模型的時候經常會遇到這樣幾種情況:


一、CAE軟件導入幾何數模時發生錯誤,無法導入。這種問題可能是由于版本的限制問題,例如HyperMesh5.0不能直接導入UG18的prt 文件,但5.1就可以了。5.*不能直接導入pro/e的數據,但6.0就可以了。這種問題比較好解決,用CAD軟件把這些幾何用iges格式輸出處理一下就可以了。


但這種問題也可能是幾何數模中存在嚴重錯誤所致,這就需要修改模型了。


二、導入幾何模型后發現有些曲面無法導入,這樣模型就會缺少一些比較重要的面,或者曲面存在縫隙、重疊、錯位等缺陷,對較復雜的模型這種問題是經常性的。邊界錯位經常引起網格扭曲,導致單元質量不高,求解精度差。


三、導入的模型很完整,沒有錯誤。但是由于CAE分析和CAD設計的思想不同,會產生一些兩難的問題。CAD設計主要是為生產服務的,模型中通常會包含某些細微特征,例如曲面和邊的倒圓,小孔。進行分析時如果要準確模擬這些特征,需要用到很多小單元,導致求解時間過長。


上面第一種情況不是我想討論的內容,第二種和第三種情況則比較復雜,因為在這兩種情況下,一些在前處理方面號稱自動化程度高的軟件,如Ansys、 Marc、Patran等都會很郁悶。就算網格能劃分出來,質量怎么保證呢?畢竟我們對計算結果的精度和計算過程的費用是有要求的。那么怎么辦?


一種辦法是在做網格的時候忽略這些問題,比如說遇到缺少曲面,用戶可以自己設法在CAE中做一個,畢竟簡單的CAD工具還是有的。但也只能對簡單的曲面。


另外一種辦法就是幾何清理,不幸的是,據我所知,目前只有兩種軟件可以做到,HyperMesh和I-deas,另外我注意到I-deas的幫助里提到她的幾何清理功能使用了HyperMesh的專利。


關于HyperMesh的幾何清理,基礎內容請參考Hypermesh基礎培訓Day 1部分的第三章,培訓材料的中文版我即將發布。很多東西還是要有經驗才能理解的,大家慢慢摸索吧,有問題也可以到這里來問。


最后說一點題外話,我感覺很多朋友對幾何清理并不太在乎,這是可以理解的,作為學生,做分析項目主要是對一些很簡單的模型,一般軟件的功能就足夠了。但是真正做工程項目是不一樣的,要保證計算的精度,還要考慮計算的耗費,幾何清理是CAE前處理的重要部分,有了它,很多事情可以事半功倍。


在這一點上,國外和國內有很大的區別,國外對工程實際和理論的結合非常重視,國內則有一些脫節。還有這樣一個現象,在國內用戶群最大的軟件,在國外市場份額很小,反之在國外用戶最多的軟件在國內沒什么市場。原因當然很多,每個公司的市場做的業績,企業領導的決定權、技術人員的觀念...

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