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如何自动移除模型几何图形中的小细节

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发布时间:2019-07-29 作者:正脉科工CAE 浏览数:323

  在COMSOL Multiphysics软件中设置模拟时,您可能曾经希望有一两次自动移除几何图形中导致不必要的精细网格或较差网格质量的细节。这可以通过删除详细信息3D操作。通过更好地了解这一功能,您可以使用更少的元素和更高质量的元素来获得网格。

  计算机辅助设计缺陷、虚拟几何操作和删除细节操作

  两者计算机辅助设计缺陷操作,需要计算机辅助设计导入模块、设计模块或任何用于计算机辅助设计的LiveLink产品,以及虚拟几何运算包含在核心COMSOL Multiphysics包中,是为模拟准备几何图形的有用工具。计算机辅助设计缺陷操作以前作用于几何对象形成联盟/表单组件,在指定容差后,可以使用它们来搜索和删除各种类型的小细节。虚拟操作是手动的:选择并移除几何图形中不需要的几何图元。与计算机辅助设计缺陷操作相比,虚拟操作可以更加灵活,因为它们作用于最终的对象(即形成联盟/表单组件并且因为它们移除了几何图形的虚拟副本上的细节,该虚拟副本不一定受真实几何图形下面的数学公式的约束。

  利用虚拟几何操作删除详细信息operation通过拾取适当的公差和虚拟几何操作自动检测并删除小细节,以便您可以在一次单击中为网格划分准备几何。

  让我们深入一个例子…

  设置山地自行车叉两部分的几何图形

  这里讨论的几何图形包含山地自行车叉的两个部分:顶部和转向管。该组件突出了使用导入的计算机辅助设计时面临的挑战。但是,组件中的大多数零件都已被移除,以保持教程相对简单。在这里,我们将仔细观察一些较小的细节,包括窄面、短边和零件之间的重叠。

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  悬挂式山地自行车叉的转向管和顶部。

  使用默认网格大小构建几何图形并对其进行网格划分会导致几个网格警告。这警告节点突出显示短边、窄面、具有窄区域的面(如下图所示)和薄域,以及创建低质量网格元素时的报告。

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  对几何图形进行网格划分会给出关于小细节的警告,也可以通过高密度网格的点来指示。警告列出了短边、窄面和具有窄区域的面(在网格中以蓝色突出显示)以及薄区域。

  因为我们导入了两个部分,所以我们期望得到两个域(一个用于管,一个用于冠)。然而,由于部件之间的重叠,我们最终得到了三个域。如果仔细检查几何形状,可以看到孔和转向管半径的差异,如下图所示。这里,为了说明的目的,重叠被夸大了,但是在真实的部分,重叠会小得多。这种重叠的目的是使用一种叫做干涉配合。零件要么通过力压在一起,要么为了获得更大的干涉,冠部被加热,使得孔在插入管之前膨胀。干涉量被确定为给组件提供所需的强度。

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  零件之间的重叠。转向管在两幅图像中都是透明的,而皇冠在左侧以蓝色突出显示。左侧图像中的箭头突出显示了如何在导入计算机辅助设计后直接发现重叠。右边的图像突出显示了两个计算机辅助设计部件在形成联盟已经建成。

  要为转向管和表冠指定不同的材料设置,我们希望将它们保持为单独的域,但是额外的重叠域和其他报告的小细节是不需要的,应该删除。为此,我们可以结合使用计算机辅助设计缺陷操作和虚拟操作。我们两者都需要的原因是前者不能用于删除精简重叠域,因为它是作为形成联盟手术。让我们看看使用删除详细信息手术。

  设置删除详细信息操作

  中的“细节”一词删除详细信息指短边、长条面、小面、薄区域和不必要的顶点。所有这些项目通常导致使用非常细的网格尺寸和/或较差的网格质量。微小的细节也会导致几何图形的网格部分的网格操作失败。在公差范围内,由细节尺寸设置后,该操作会在几何图形中查找短边、小面、窄面和薄域,并使用虚拟操作删除它们。这删除详细信息操作旨在移除小的细节,它会自动确定公差,以便在几何图形中仅移除较小的细节。当手动设置公差时,我们应该记住这一点,因为删除太大的图元可能会导致扭曲的几何图形。

  默认公差设置为细节尺寸:自动,但这可以通过切换到以下任一选项来手动设置亲戚或者绝对的。下图显示了后一种设置最大元素大小接近重叠区域的厚度:1毫米信息部分包含有关已移除的实体数量及其移除方式(忽略或折叠)的信息。一般来说,一个更大的最大绝对尺寸或者最大相对尺寸将为折叠的实体(域、面和边)提供更高的概率,而较小的尺寸会导致更多被忽略的实体(面、边和顶点)。

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  这设置的窗口删除详细信息操作完成后。更改最大绝对尺寸到1毫米导致移除几个被忽略和折叠的实体,其中一个是前面提到的重叠域。

  背景具有连续切线的顶点在要删除的详细信息截面移除相邻边在中具有连续切线的顶点连续切线公差在因素部分。如果一个顶点有两条以上的相邻边,它总是保持不变。

  小于的边、面和域细节尺寸选中相应的复选框时将被删除。中的复选框要删除的详细信息部分可以被清除以保留某些类型的实体移动对该操作中的一个或几个实体的操作。实体可以与一组特定的参数相结合;例如,绝对的最大细节尺寸去掉短边和不必要的顶点。

  使用菜单项下第一部分中的操作删除顶点、边、面和域虚拟操作。这轮辋几何教程模型的虚拟操作经历了许多虚拟操作及其使用。

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  这虚拟操作显示所用操作的菜单删除详细信息。

  这折叠面区域从COMSOL Multiphysics版开始引入的操作是一种虚拟操作,用于检测和解析窄脸区域,这是一种目前无法由删除详细信息。回到山地自行车叉模型,我们可以看到这一点,因为当网格被构建时仍然有警告,如下图所示。这警告的选择节点突出显示两个区域较窄的面最小元素尺寸为网格指定。我们可以看到这个区域的网格三角形质量相对较差。

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  网格警告突出显示了冠部下方区域狭窄的两个面。窄区域不是由最小元素尺寸指定,这意味着该区域中的网格元素质量较差。

  根据手头的几何图形,可以用不同的方式处理具有窄区域的面。一种选择是使用形成复合面手术。另一个选项是将面添加到折叠面区域手术。下面显示了两个选项的结果,其中形成复合面已应用于右侧,并且折叠面区域到圆孔左侧的面。

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  移除窄区域的两种方法:左侧的面显示折叠面区域操作,而圆孔右侧的大面是形成复合面手术。

  通过修改狭窄区域公差为了折叠面区域操作,您可以确定有多少狭窄区域被折叠。较大的绝对或相对容差会导致较大的区域塌陷。

  与第二幅图像中显示的网格进行比较,第二幅图像显示了在我们移除所有小细节之前的网格和几何警告,下面的图像显示了应用上述操作后的最终网格。

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  删除详细信息操作的幕后

  现在我们已经看完了例子的第一部分,让我们继续看幕后发生的事情。该操作看起来可能像一个黑盒,但与COMSOL Multiphysics中的大多数功能一样,可以切换到手动模式并检查已经完成的操作,甚至可以对其进行修改。运行后,应检查几何图形删除详细信息确保只删除不想要的细节的操作。一种方法是逐步完成扩展的操作序列,然后一个接一个地构建操作。

  如果删除详细信息操作使用操作模式:自动设置至少一次,可以切换到指南设置来扩展已添加的虚拟操作序列。现在,我们可以检查每个单独的操作,修改选择每个单独操作中的实体,并在序列中删除或添加操作。如果运行方式设置被更改回自动的再次构建几何图形时。

  使用增加的公差移除越来越大的细节,在不同的通道中移除细节。简单的几何图形可能只需要一次通过,但是对于更复杂的几何图形,如下所示删除详细信息操作经过三个过程和一个清理过程。第一遍从忽略顶点1,第二遍从折叠面2,第三遍从折叠面3。最后,清洁始于忽略顶点3。

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  扩大删除详细信息之后的序列运行方式已设置为指南。这可用于检查和/或修改自动拆卸。操作顺序显示,在最后三次清理操作之前进行了三次操作。

  使用多个删除详细信息操作

  几何图形的不同部分可以有不同尺寸的细节,这要求使用不同的公差。在这种情况下,与几个人合作是有意义的删除详细信息使用不同公差的操作;也许甚至有不同的选择要删除的详细信息复选框。如果需要,不仅可以选择域,还可以选择边界和边。

  使用相同的几何图形,让我们添加一个删除详细信息与...一起操作最大绝对尺寸冠域(域1)设置为2 mm。之后,使用忽略边缘手术。最后,还有一个删除详细信息是为重叠域(域3)添加的。如下图所示,只有精简域选中要删除的复选框,并且选择列表显示在此操作建立后只剩下两个域。

  移除的实体列表在这里相当广泛,以消除重叠域,因为在这个过程中涉及许多不同的虚拟操作。重叠区域最终成为转向管区域的一部分。无法预先选择它将成为其中一部分的域,但是您可以通过扩展删除详细信息手动操作和修改选择。由于重叠在现实中要小得多,它成为哪个领域的一部分可能并不重要。但是,对于重要的情况,可以根据您的需要进行更改。

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  使用多个删除详细信息不同域选择的公差设置不同的操作。最后一个操作删除域3,即重叠域。

  结束语

  在这篇文章中,我们讨论了删除详细信息手术。这个操作既自动又有用,我们建议您在COMSOL Multiphysics中处理更复杂的几何图形时使用它。对于导入的计算机辅助设计,删除详细信息特别有用,因为直接修改导入设计的机会较少。在处理最终几何图形时,此操作还可以删除由相交对象创建的实体,这些实体在原始对象中不可用。


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