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

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

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.