基于热场域分割的体参数化模型构建

针对当前拓扑优化结果需要后处理的问题,提出一种适用于有限元四边形网格和六面体网格的体参数化模型构建方法.首先根据热场特点,在有限元网格上施加稳态热场并通过有限元求解得到热场域数据;然后针对热场域值做一系列子域分割操作,包括抽取几何表面网格、等值域提取、邻域去重叠、角点与交点求取和非四边形域划分,得到全部的四边形子域;最后对所有四边形子域离散边界做点排序及B样条控制点的反求,再利用子域插值算法实现复杂几何模型体参数化表达.给出的二维和三维实例结果表明,该方法能准确、高效地实现复杂模型的子域分割,进而构建适用于等几何分析的体参数化模型,从而为拓扑优化后处理提供一个可行途径.

曲多边形四边剖分算法

针对当前体参数化模型构建过程中需要进行模型分割的问题,提出一种基于曲线几何特征的曲多边形四边剖分算法.首先定义轮廓曲线、内外连接线、轮廓多边形等特征,采用改进的射线法构建特征包含树;然后从特征包含树最底层叶节点开始执行一系列子域剖分操作,包括零亏格子域多边形获取及排序、可行剖分线寻找及排序、递归执行四边剖分,获得全为曲凸四边形的子域,并且尽可能避免产生尖点;最后对所有非空四边形子域进行Coons插值生成参数化曲面,辅以拉伸、扫描、旋转、放样等操作获得体参数化模型.实例部分选取了5种多孔模型,每种模型分别在轮廓变化和内外连接线变化的情况下进行剖分,结果表明所提算法能快速、准确地实现包含亏格域的复杂二维四边剖分.

质量约束的三维模型建模方法

在当今的智能制造和工业软件设计领域,CAD和CAE是极为重要的技术。但现有的CAD和CAE模型表示方法不统一,在数据交换上需要耗费大量时间,造成了计算资源极大的浪费。非均匀有理B样条(NURBS)模型作为一种兼容CAD和CAE的模型表达方式,以样条曲线为基函数,无须进行交换即可进行等几何分析。本文提出了一种基于质量约束的NURBS体建模方法,将模型质量作为建模时的约束,使构建的模型符合等几何分析的要求。本文以带有复连通域的模型为例进行等几何分析,经过与主流商业软件的对比,最小值相同,最大值误差在10%以内,运行时间减少了4.61%,验证了此方法的正确性。

等几何分析细化收敛性研究

传统有限元分析软件中,CAE模型和CAD模型的数据不一致会造成计算结果的误差,为避免模型转换造成的分析误差提出等几何分析算法。等几何分析算法基于设计和分析统一模型,实现模型从几何设计到力学仿真的无缝集成。采用NURBS曲线分片方法建立几何模型并实现体参数化表达,使用二分K细化方法对CAD模型处理后,用等几何分析算法进行力学分析。等几何分析算法的计算结果与有限元分析软件结果对比,模型不需要转换和离散且保证了模型边界的光滑,更少的模型数据可以得到精确的结果,同时通过相同节点数和单元数的模型分析,等几何分析计算结果收敛更快。