變形幾何建模
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
變形幾何建模的視頻教程
Maxwell幾何建模實(shí)操—不同類型的線圈怎么建模
Maxwell幾何建模實(shí)操—不同類型的線圈怎么建模（免費(fèi)）【已結(jié)束】 直播時間：2022-12-29 19:30 線圈是電磁仿真中很重要的勵磁部分和電磁感應(yīng)部分。常見的線圈形狀有圓柱形、圓環(huán)形、跑道型、螺旋形等等。不同的線圈在仿真計(jì)算時需要不同的幾何模型處理方式。 這節(jié)課是一節(jié)實(shí)操+總結(jié)的課程，希望帶領(lǐng)學(xué)員初步掌握常見線圈的建模過程和注意事項(xiàng)。
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變形幾何建模的實(shí)例教程
官網(wǎng)：3D CAD實(shí)體設(shè)計(jì)中國自主的CAD/PLM/MES工業(yè)軟件
這幾年工業(yè)軟件的備受國家對重視和投資界的追捧，三維CAD的發(fā)展也涌現(xiàn)了OEM模式，尤其是OEM SolidEdge, 比如杭州新迪購買了SolidEdge源代碼，也不包含SolidEdge底層兩大核心組件的源代碼: 三維幾何建模引擎Parasolid和幾何約束求解器DCM 。
也就是說，通過引進(jìn)和收購，國內(nèi)有兩個擁有源代碼的三維幾何建模引擎：華天軟件的CRUX 和廣州中望的 overdrive.不過這兩個引擎都是源自國外的技術(shù)。
另外上面引進(jìn)和收購的產(chǎn)品使用的幾何約束求解器都是西門子的DCM，都沒有自己的幾何約束求解器。
那么中國究竟有沒有完全自主的三維幾何建模引擎和幾何約束求解器呢？
嚴(yán)格地說，完全自主的三維幾何建模引擎，目前有且僅有一個，那就是華天軟件的三維幾何建模引擎DGM(Diamond Geometry Modeler) 。國內(nèi)高校和研究單位研發(fā)了幾個自主建模引擎，比如清華大學(xué)的GEMS, 但是目前未進(jìn)入商用、且被三維CAD軟件采用、因此能夠被使用和驗(yàn)證的，只有華天軟件的 DGM。（注釋：中望悟空計(jì)劃執(zhí)行中，目前OGM離商用有點(diǎn)遠(yuǎn)！）
完全自主的幾何約束求解器，目前也是有且僅有一個，那就是華天軟件的幾何約束求解器 DCS (Diamond Constraint Solver) 。國內(nèi)華中科技大學(xué)研發(fā)了一個幾何約束求解器CBA，但是目前進(jìn)入商用、且被三維CAD軟件采用、因此能夠被使用和驗(yàn)證的，也是只有華天軟件的 DCS。
DGM和DCS由華天軟件首席科學(xué)家、“國家人才工程”入選者、CAD領(lǐng)域知名專家梅敬成博士帶領(lǐng)一只優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)、歷經(jīng)十多年研發(fā)而成。
展開 最近我們提出了一種快速改變現(xiàn)有噴嘴幾何形狀的方法。首先需在CAESES中導(dǎo)入STL格式的幾何文件。下圖顯示了我們用于局部變形的噴嘴模型：
典型噴嘴的幾何形狀
CAESES可以將自由變形（Free Form Deformation）應(yīng)用到已有幾何當(dāng)中。我們需要做的就是：在噴嘴周圍創(chuàng)建一個控制體，并定義一些擴(kuò)展策略。通過這種方式，可以擴(kuò)大噴嘴的尺寸，甚至可以完全改變其形狀。雖然這個功能在工業(yè)設(shè)計(jì)中會存在一些局限性，但我們也一直在努力讓它的設(shè)置變得更為靈活多變。以下是一個控制體設(shè)置的相關(guān)示意圖，為了可視效果我們隱藏了外部的幾何結(jié)構(gòu)：
對噴嘴建立自由變形
在接下來的步驟中，我們以擴(kuò)展系數(shù)定義為設(shè)計(jì)變量，以便后續(xù)可實(shí)現(xiàn)自動優(yōu)化研究。下圖顯示了變形控制及其幾何變形效果：
變形控制體改變引起幾何變化
一旦完成噴嘴的設(shè)置，我們便可以將這些應(yīng)用到其他噴嘴模型上，即其他方案也可以實(shí)現(xiàn)同樣的變化。我們已將整個流程都交付給了負(fù)責(zé)幾何變形的工程師。作為這個領(lǐng)域的專家，他會根據(jù)自己的技術(shù)要求和限制，繼續(xù)做一些微調(diào)。最后，他會運(yùn)行優(yōu)化計(jì)算，整個過程是完全自動化的（幾何變化/耦合/CFD分析）。
展開 <p>ABAQUS采用拉格朗日網(wǎng)格計(jì)算分析的時候，總是會遇到網(wǎng)格畸變過大導(dǎo)致不收斂的問題，那么這個時候我們網(wǎng)格是通過采用網(wǎng)格的重新劃分就可以解決，對于二維模型的網(wǎng)格重新劃分，我們在前面的帖子已經(jīng)介紹過了，但是對于三維模型而言，ABAQUS中沒有直接從結(jié)果odb提取幾何模型的命令，所以，我們就采用插件更加方便簡潔地提取變形后的幾何模型，具體操作如下：</p><p>1 假如我們獲得了一個odb文件，變形前后的模型如下：</p><div contenteditable="false" width="100%"><div><img src="https://img.jishulink.com/upload/201812/9213d092eabe4d649aa839525bb4a192.jpg" title="a.jpg" alt="a.jpg" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/201812/9213d092eabe4d649aa839525bb4a192.jpg?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/201812/9213d092eabe4d649aa839525bb4a192.jpg?
展開 為方便對比分析，在葉片的凹面和凸面各取了6個點(diǎn)，并提取數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比，如下表所示：
通過觀察，零部件在打印過程中最大的變形量在高度4mm~12mm范圍上，變形最大在在兩個加強(qiáng)筋之間位置的點(diǎn)位1處，向外凸起約0.46±0.01mm。
反變形補(bǔ)償
為了抑制零部件在打印制造過程中的變形量，使用Simufact Welding 反變形補(bǔ)償功能，將變形后的零部件進(jìn)行反變形補(bǔ)償。變形與反變形比例縮放示例如下，將計(jì)算得到的變形結(jié)果放大5倍顯示，再將其反變形放大5倍（5倍是為了更好的演示功能，實(shí)際反變形應(yīng)反向放大1倍左右）。
反變形補(bǔ)償是一種用于抑制變形的好方法，我們從幾何輸入端進(jìn)行修正，使用反變形補(bǔ)償?shù)姆绞綄⑽磥砜赡艿?em>變形進(jìn)行反向補(bǔ)償，二者疊加后將得到高精度打印結(jié)果。其計(jì)算的機(jī)理是通過仿真所得的變形結(jié)果與原始CAD數(shù)模進(jìn)行比對，然后將差異反向作用在原始CAD模型上，看似得到了一個“錯誤”的幾何模型，但用它進(jìn)行實(shí)際打印，將得到精度非常高的實(shí)體零部件。
補(bǔ)償效果
通過進(jìn)行反變形補(bǔ)償，將得到的CAD數(shù)模進(jìn)行正向仿真分析。依據(jù)補(bǔ)償后的數(shù)模進(jìn)行網(wǎng)格的創(chuàng)建與路徑的微調(diào)，其他打印參數(shù)將與原始模型保持一致。經(jīng)調(diào)整，原始17.4m的總路徑長度變成了17.8m。仿真結(jié)果如下圖所示，反變形補(bǔ)償后，零部件的變形得到了有效抑制。
將原始結(jié)果的6個變形位置進(jìn)行從新提取分析可得，點(diǎn)位2到6的變形量僅在負(fù)的0.05mm到0.02mm之間。點(diǎn)位1處的變形量最大，約為0.15mm，但原始變形量0.43mm相對比，已經(jīng)衰減了約65%。補(bǔ)償前后的變形對比如下表所示。
展開 幾何模型展示如下
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變形幾何建模的最新內(nèi)容
復(fù)合材料多尺度力學(xué)仿真中，代表性體積單元（RVE）的幾何建模與網(wǎng)格劃分是前處理階段的主要工作之一。受周期性邊界條件的約束，纖維在模型邊界處的切割精度直接影響后續(xù)網(wǎng)格匹配。當(dāng)纖維端面與基體表面未能完全共面時，往往產(chǎn)生微小幾何階躍，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)投影誤差。這些問題在手動腳本處理時出錯的概率較高。
針對上述情況，基于Abaqus環(huán)境開發(fā)了Periodic RVE Generator插件，對纖維生成
今日16:00，Ansys官方『Discovery Modeling：幾何建模、清理及腳本自動化』研討會將為您介紹幾何創(chuàng)建、模型清理、以及腳本自動化等關(guān)鍵方法，幫助用戶提升前處理效率，縮短仿真準(zhǔn)備周期。感興趣的下滑預(yù)約學(xué)習(xí)??
時間：4月10日（星期五），16：00-17：00
內(nèi)容簡介：
本次 Webinar 聚焦 Ansys Discovery - Model 在仿真幾何前處理中的應(yīng)用
<p>4月10日，Ansys官方『Discovery Modeling：幾何建模、清理及腳本自動化』研討會將為您介紹幾何創(chuàng)建、模型清理、以及腳本自動化等關(guān)鍵方法，幫助用戶提升前處理效率，縮短仿真準(zhǔn)備周期。感興趣的下滑預(yù)約學(xué)習(xí)??</p><p><img src="https://img.jishulink.com/202604/imgs/9b7a7dc8511f4092bcd226630c8759bb
插件介紹：
這是一個具有周期性的ud單胞細(xì)觀建模插件，可以指定單胞的尺寸大小、纖維半徑，以及樹脂含量。纖維采用隨機(jī)分布，纖維與樹脂分為兩個部件。
操作說明：
首先打開abaqus CAE，在Plug-ins目錄下找到UD單胞細(xì)觀建模插件，如圖所示：
編輯
跳轉(zhuǎn)
點(diǎn)擊它，打開插件界面，如圖所示
材料晶體塑性理論與細(xì)觀尺度上晶體幾何模型相融合的模擬方法為探究材料在塑性變形過程中的行為機(jī)制以及晶體材料優(yōu)化開辟了新途徑。本案例演示在CAD軟件內(nèi)通過Voronoi建立晶體三維模型，并將模型導(dǎo)入到Abaqus CAE內(nèi)，完成晶體材料的有限元建模。
在AutoCAD軟件內(nèi)，采用CAD_Voronoi V1.0.1插件建立晶體結(jié)構(gòu)三維模型，并將整個模型導(dǎo)出為
在DED（Directed energy deposition定向能量沉積，下述簡稱DED）增材工藝過程中，由于零部件的重復(fù)加熱，極易產(chǎn)生部件的變形問題。借助專業(yè)的金屬定向能量沉積仿真軟件Simufact Welding，能夠?qū)δ繕?biāo)件進(jìn)行瞬態(tài)數(shù)值模擬，在得到變形結(jié)果后輸出反變形補(bǔ)償結(jié)果，從而大大減少必要的實(shí)際物理試驗(yàn)次數(shù)，降低企業(yè)成本。
Simufact Welding沉積3D打印仿真
在科研和工程實(shí)際問題中，經(jīng)常會涉及到隨機(jī)幾何元素，例如：混凝土骨料、隨機(jī)纖維復(fù)合材料、多孔介質(zhì)材料的傳熱和滲流問題、生物材料的細(xì)觀特征等等。這些材料中包含大量隨機(jī)尺寸、隨機(jī)位置分布的幾何特征，在有限元建模中可以使用自編二次開發(fā)程序的方法來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的幾何模型構(gòu)造。
Abaqus支持使用Python語言進(jìn)行二次開發(fā)建模，用戶可以利用Python代碼達(dá)成特殊的建模要求。在批量隨機(jī)幾何建模問題中
今天來繪制一個綠葉戒指環(huán)，來學(xué)習(xí)下柱面上的陣列花紋該如何來完成，這個思路和之前的手鐲是一樣的，再來復(fù)習(xí)一遍！ 建模過程： 1.首先草圖繪制一個菱形，然后拉伸成實(shí)體 2.在拉伸面上繪制對稱圓弧， 3，接下來準(zhǔn)備利用這個弧線做曲面，先中心出創(chuàng)建基準(zhǔn)面 4.在這個基準(zhǔn)面上繪制連接交點(diǎn)的圓弧，半徑8mm 5.接下來就可以用曲線網(wǎng)格做面了，主曲線有兩個是頂點(diǎn) 6.用補(bǔ)片命令將它做成實(shí)體 7.倒圓角后進(jìn)行2次
路線圖的幾何建模和網(wǎng)格生成領(lǐng)域包含固定和自適應(yīng)網(wǎng)格劃分兩個元素，包括實(shí)現(xiàn)與CAD軟件更緊密耦合的里程碑，以及從2020年之前開始添加到CFD代碼的生產(chǎn)級自適應(yīng)網(wǎng)格細(xì)化。
未來的里程碑包括2021年的大規(guī)模并行網(wǎng)格和2030年的自動化自適應(yīng)網(wǎng)格。考慮到該研究將幾何建模和網(wǎng)格生成置于自主可靠的CFD模擬的中心位置，這些技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)步對于實(shí)現(xiàn)愿景至關(guān)重要。
