CAE分析全攻略:CAD模型的输入和修补

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4.系统局限性

CAD系统和它基于的建模核心从容差要求、数学描述和几何复杂度来讲,具有不同的能力和复杂度层次 。

一个能生成高精度通用3D曲面的CAD系统通常会用上千个点来高度定义的曲面,这样的曲面在模型尺寸上会很大而且费时,有时会很难给下游使用。

通常发现许多非常复杂的几何在接受系统允许的容差范围内,可以被简化成基本曲面,如平面、柱面、锥面和球面,图7展示了一个被过度定义的曲面在允许的容差条件下可以用一种更基本的定义来描述。

还有对模型复杂读可接受的程度,在系统区分无效几何定义的标准上会有所不同,一个最能说明问题的例子是技术上无效的由3条边生成的退化NURBS 曲面,如图8所示,有些系统能生成这样的实体,而有的系统则拒绝生成,还有的系统尽管不允许,为了防止生成这样的面,生成一个扭曲的四条边的曲面!

在复杂度问题上别的差别是面和边的连贯性,在某个特定的CAD系统中是否认为是不连续的。一个曲面在某个系统中可能是好的,但在下游系统中可能发现不连贯性,由此导致转换出错或应用失败,比如在一个不连续的面上划分网格是不可能的。

在当今的“宽容”建模器和别的系统之间的差别也是问题的起源,有可能在一个宽松系统中建立的有效模型可以在基于相同建模内核的系统间完全转换,而一旦模型输出到这个宽松环境外的系统时就会发现严重的问题。

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5.转换和自动化

在任何一种转换方式中数据都有可能被曲解和错误转换,对于CAD数据转换标准如IGES和STEP,在所有的系统中实际使用时各不相同,它们会有自己的解释、模糊的描述,有时是不正确的实体,系统对给定标准下对实体的支持度也千差万别。所以这些会引起转换过程中潜在的问题,尤其是在完全自动化的过程中。

一个极好的比喻是语言翻译,拿一篇文章给三位翻译者去翻,就可能是三篇不同的文章,他们包含同样的信息,有或多或少的翻译贴切问题,但没有一个人能精确表达原文的意思。

除了这些,一个完全自动的过程总会产生‘垃圾进 – 垃圾出’的情况,CAD转换器还没有到这样智能的程度适应任何别的程序。

基本上,所有的系统在某些方面不尽相同,这意味着有很大的可能性产生协同性问题,出现在下游应用中。

展示的是关于现实性、精度和系统相关的协同性问题,一个简单的CAD零件似乎被成功地在两个系统之间进行转换,没有警告、出错和失败提示,下游的有限元分析师试图对这个零件进行网格划分,但失败了,这意味着将化大量的时间去解决这个协同性的问题。

在这个例子中问题的起因是有一个很小的特征面(图中放大部分),极有可能在原始系统中在进行布尔连接操作时造成的,这个小的特征在原来的CAD系统中按其容差范围是完全可以接受的,而下游用户则面临着如何去除这条边,尽管从相对尺寸来讲是可以接受的,但会引起其它情况,带来设计意图问题。

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数据转换问题的解决方案

就像别的严重问题一样,有两种可能的解决办法:防止和治疗。防止的措施有两个,首先,正确引导那些负责创建数据的人正确理解需求和这些数据可能的 应用情况,其次,提供一些工具在引起严重问题之前自动设别那些可能出现的问题;治疗就是通过一种具备模型修补能力的转换工具解决模型导入问题。

1.从CAD源头进行防止

‘现实性’问题通过用户的细心建模、模型质量检查以及指定一定规范的流程和程序在一开始就防止生成一些不合实际的特征等方法加于避免,随着CAD软件的不断进步、修补程序中的缺陷、 程序更加健壮,就会减少建模过程中失效和不希望的缺陷。

‘系统’问题也在被改进,现在的软件正朝相互能理解的方向发展,大家更注意对方的特殊要求,但似乎能存在问题,即使所有的
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