20.07.2020 • CAE, C3D Modeler

Особенности геометрического моделирования для CAE-систем и как их учитывает C3D Toolkit

Главная ценность любой CAE-системы сконцентрирована в ее расчетном ядре: оно обеспечивает «потребительские» характеристики продукта – качество и достоверность расчетов, их скорость и надежность. Но перед тем, как расчетное ядро начнет свою работу, необходимо импортировать CAD-модель в CAE-приложение и подготовить ее к расчетам. За эти операции отвечает препроцессор и находящиеся «внутри» него геометрическое ядро и конвертеры данных.

CAE-системы, в частности, использующие метод конечно-элементного анализа, предъявляют к геометрическому ядру особые требования, которые могут быть не столь критичны для CAD-систем.

Семен Дубицкий, директор компании «Тор», разрабатывающей расчетный пакет ELCUT, так объясняет специфику МКЭ-приложений:

«CAE-программы нуждаются в информации об инцидентности граней и ребер в случае нескольких тел, поскольку физические процессы обмена энергии происходят не только внутри тела, но и через границы соприкасающихся тел.

Повышенные требования предъявляются к качеству тесселляции граней, которая используется не только для отрисовки, но и для передачи геометрической информации в подсистему генерации конечно-элементных сеток.

В области CAE встречаются такие трехмерные модели, которых не встретишь в мире конструкторского проектирования, например, тело, целиком погруженное в другое тело, полости внутри неразъемных деталей и т.п. – достаточно представить, что при расчете электромагнитного поля воздух тоже является телом».


Расчетный пакет ELCUT

Инструменты C3D Toolkit изначально были разработаны для CAD-систем, тем не менее они содержат функциональность, востребованную и в CAE-системах. В геометрическом ядре C3D Modeler это булевы операции, сечение оболочки, построение линий разъема, построение эквидистантной оболочки, прямое редактирование геометрии и многое другое. Отдельно выделим наличие методов для геометрических расчетов, таких, как построение триангуляции, вычисление масс-инерционных характеристик, а также определение столкновений элементов модели.


Прямое моделирование геометрии в C3D Modeler


Построение срединной оболочки по заданным парам граней тела в C3D Modeler

Тесное взаимодействие C3D Modeler и модуля обмена данными C3D Converter позволяет корректно импортировать модели и связанные с ними данные из файлов различных обменных форматов (STEP, IGES, ACIS SAT, Parasolid X_T/X_B, STL, VRML, JT), а затем экспортировать их в другие системы. Это обеспечивает CAE-приложению высокий уровень интеграции со сторонним программным обеспечением.

С появлением заказчиков из сферы CAE, наше геометрическое ядро начало наполняться специализированной функциональностью, соответствующей их интересам. И чем больше разработчиков используют ядро для создания трехмерной геометрии в расчетных приложениях, тем богаче становятся его CAE-ориентированные возможности.

К примеру, по запросам НТП «Трубопровод», которое использует ядро и конвертеры C3D в программах прочностного анализа, были сделаны:

  • возможность хранения данных триангуляции в формате double, а не только float
  • управление входными параметрами триангуляции в различных комбинациях: по углу, пространственному прогибу, максимальному расстоянию между точками

Управление параметрами триангуляции

  • ускорение работы команды Линия разъема и Объединение набора тел
  • доработка прямого редактирования для удаления скруглений, фасок и отверстий

Удаление скруглений в C3D Modeler

  • возможность управления слиянием граней и ребер в операциях Булева, Сечение оболочки, Усечение оболочки
  • функция определения пятна контакта тела
  • функция преобразования грани тела в грань с поверхностью в виде поверхности NURBS с двумерными граничными кривыми в виде кривых NURBS.

На основе пожеланий компании «Тор» доработана функция поиска граней тел, имеющих контактные площадки, и добавлена новая функция разбиения контактирующих граней – для поиска и отработки ситуаций соприкосновения тел.

Мы находимся в постоянном диалоге с заказчиками: получаем на вход требования к развитию C3D Toolkit, оцениваем возможности и варианты их реализации. В своем подходе мы считаем, что каждый заказчик, независимо от размера компании и дохода, может влиять на качество инструментов разработки, которыми он пользуется.

Олег Зыков, Директор C3D Labs
Автор:
Олег Зыков
Директор C3D Labs
Поделиться материалом