凝光平台

计算机辅助工程(CAE)是一种使用计算机软件仿真产品性能的工程技术,以便在产品被制造出来之前进行分析和优化。这种工程技术可以用于测试产品在各种条件下的耐用性、强度、流体动力学、热传导、动力学等性能。CAE的主要工作流程包括:

1、几何建模,即产品的3D模型创建(借助CAD软件);
2、网格生成,即3D模型(复杂几何形状)被划分成简单形状单元,如四面体或六面体;
3、物理行为定义,即定义产品在特定条件下的行为,可能包括应力、温度、压力等;
4、解算,即通过数学方程的求解计算来模拟产品的行为;
5、结果分析,即解算的结果分析和解释,可能包括查看产品在特定条件下的变形、应力分布、温度分布等;
6、优化,即根据结果分析,反馈产品设计需要进行优化,以改善其性能。

在上述工作流程中,网格生成所用时间占据了整个CAE数值仿真的大部分用时,它研究如何将待计算区域的几何信息离散成几何单元的组合,是CAE数值仿真的前处理步骤,同时也为后续的交互、渲染、仿真和分析等步骤提供了必要的应用基础。然而,网格生成过程面临着多方面的挑战,其中主要难点是需要在精度、效率和鲁棒性之间找到平衡。

为了实现高质量、高效率的3D模型网格生成,并将其应用在各领域场景中,九韶推出凝光网格NEXTMESH:一款面向CAE数值仿真的通用前处理工具。该工具基于九韶内核研发,提供了网格优化、全局/局部尺寸控制、虚拓扑网格修复等多方面功能,能较好地处理大规模、复杂的3D模型。

功能展示
NEXTMESH 提供了基于参数控制的三角形网格剖分功能。通过观察模型表面特征并设置参数控制网格生成的细节,用户可以即时查看网格的整体分布和局部细节,直观了解网格的生成效果,确保生成的三角形网格符合预期。同时,借助 NEXTMESH 的在线渲染和实时交互功能,用户能够在网格生成过程中快速调整参数,得到符合用户设计和效率要求的最佳结果。生成的三角形网格可广泛应用在渲染可视化、模拟仿真以及3D打印等领域,也可为进一步的四面体网格剖分提供基础。
四面体网格剖分是一种应用广泛的鲁棒3D模型剖分技术,在科学计算和工程仿真等领域广泛应用。NEXTMESH 在上述三角形网格剖分的基础上,进一步对内部体积进行四面体划分,为复杂的3D模型生成四面体网格,使用户能够更好地应对实际应用中的复杂性和精度要求。
NEXTMESH提供了全局最大/最小相对尺寸的设定,以及对局部尺寸的灵活调整选项,同时还支持网格尺寸增长率的设置。这一组合功能使用户能够精准控制3D模型网格的细节和密度。
设置全局/局部尺寸和网格增长率生成的网格细节不够理想时,可以启用曲率感知和邻近特征感知进一步优化网格细节。曲率感知会增加大曲率区域的网格密度,以更精确地逼近模型。基于邻近特征的自适应局部尺寸控制可以检测到短边、窄面、薄体等特征,并增加这些区域的网格密度,从而更好地保持模型的细小特征。
真实场景下导入的CAD模型可能会存在缺陷,需要几何清理和修复后,才能实现网格划分。虚拓扑技术是解模型缺陷的一种技术手段,它不改变原始几何,只改变拓扑关系,可以实现几何的高效清理。几何建模过程中由于求交操作可能产生短边与狭长面等细小特征,这些特征会严重影响网格剖分的质量,甚至导致剖分失败。目前提供了基于虚拓扑技术的合并短边,合并狭长面等功能,有助于提升生成网格的质量和网格生成的鲁棒性。
网格质量评估是对生成的网格质量进行检查与评估的过程。针对四面体网格,主要包括skewness、aspect ratio、最大最小角等网格质量评估指标。通过对网格质量进行全面评估,可以直观地了解生成网格的质量,为调整配置参数生成符合仿真要求的高质量网格提供指导。