Modelowanie bezpośrednie, przygotowanie modelu geometrycznego do analizy numerycznej i naprawa geometrii w ANSYS Space Claim DM
Tematem artykułu jest przedstawienie programu ANSYS SpaceClaim DirectModeler (skrót ANSYS SCDM) oraz jego możliwości w zakresie przygotowania modelu geometrycznego do wykorzystania w analizie numerycznej. Narzędzie to, jak zostanie przedstawione w tekście, dzięki zastosowaniu podejścia bezpośredniego w modelowaniu znacznie skraca czas potrzebny na przygotowanie geometrii do analizy, oraz w dużym stopniu ułatwia pracę z modelami wykonanymi i zapisanymi w różnych systemach CAD (np.: STP, IGES, CATIA, Inventor itd.).
 ANSYS SCDM Błyskawiczna prezentacja cech produktu
|
 ANSYS SCDM i ANSYS Workbench Omówienie właściwości programu i jego współpracy z platformą Workbench na wybranym przykładzie
|
|
| > Oglądaj film (.swf) > Pobierz film (5.6 MB) |
> Oglądaj film (.swf) > Pobierz film (57.1 MB) |
|
|
Audio/Video (ENG)
Czas trwania: 02:39
|
Audio/Video (ENG)
Czas trwania: 21:20
|
Modelowanie bezpośrednie
We wprowadzeniu powiedziano, że ANSYS SpaceClaim DM pozwala na szybką edycję i modyfikację modeli różnych formatów celem ich wykorzystania w analizie. Pozwolono sobie na takie stwierdzenie ponieważ w SCDM zastosowano nowatorskie podejście polegające na zastąpieniu tradycyjnego drzewka historii (występującego klasycznych w systemach CAD) możliwością modyfikacji geometrii techniką przeciągnij/puść wykonywaną w czasie rzeczywistym. Pracę w programie przyśpiesza również możliwość wykorzystania skrótów klawiszowych oraz zmniejszenie liczby przycisków dostępnych w oknie programu. Oczywiście ich zmniejszenie nie wpłynęło negatywnie na funkcjonalność programu, ponieważ czynności dostępne po kilkoma przyciskami w tradycyjnym programie CAD tutaj zostały skumulowane i są dostępne w praktyczny sposób pod jednym narzędziem.
Ogólna zasada działania programu jest trywialna, łapiąc za punkt, przytrzymując i przeciągając tworzy się linię, następnie łapiąc za linię i przeciągając tworzy się powierzchnię a po złapaniu za powierzchnię (jak można się domyślić) i jej przeciągnięciu powstaje bryła. Oczywiście jeśli zaczynamy nasz rysunek od "zera" i nie posiadamy żadnych brył, powierzchni, linii czy punktów, wtedy (jak w każdym programie CAD) zaczynamy od szkicu 2D. Po skończeniu szkicowania w SCDM i przejściu do edycji 3D, program automatycznie zamieni zamknięte krzywizny szkicu na powierzchnie a linie szkicu na linie 3D. Powyższa operacja funkcjonuje również w drugą stronę, jeśli zaczniemy szkicować na płaszczyźnie w której znajdują się jakieś linie lub powierzchnie to zostaną one tymczasowo zamienione na linie naszego szkicu i udostępnione do edycji. Innym przykładem praktyczności modelowania bezpośredniego jest możliwość powielania elementów jak w edytorach tekstu. Po zaznaczeniu interesujących nas obiektów (np.: kilka powierzchni z bryły) i naciśnięciu kombinacji klawiszy "Ctrl+C", elementy te zostaną skopiowane a po kliknięciu w innym miejscu rysunku i użyciu kombinacji "Ctrl+V" zaznaczone wcześniej elementy zostaną wstawione w miejscu kliknięcia. Operację można oczywiście wykonywać wielokrotnie. Bardzo przydatną cechą modelowania bezpośredniego jest jego uniwersalność. Ze względu na brak drzewka historii, każda nowo dodana do rysunku głównego geometria (np.: z Inventora, Catii itd) jest zamieniana na rodzimy obiekt ANSYS SpaceClaim DM i traktowana tak jakby przed chwilą została narysowana całkowicie w SCDM, a co za tym idzie wszystkie opcje i narzędzia SCDM są dla niej dostępne. Ponieważ prawie każdą operację przeciągnij/puść można zdefiniować jako parametr, a jak powiedziano przed chwilą program wszelką importowaną geometrię zamienia na rodzimą, w SCDM bardzo łatwo można sparametryzować geometrię która oryginalnie nie posiada parametrów (zdefiniowane są tylko dane geometryczne, np. format: STEP). Na koniec należy powiedzieć, że wymienione przed chwilą działania są jednymi z wielu uproszczeń mającymi za zadanie ułatwić i przyśpieszyć użytkownikowi pracę.
Sprawdzenie jakości i naprawa geometrii
Kiedy tworzymy geometrię, nie ważne czy będzie wykorzystana w analizie czy tylko do dokumentacji, warto jest co pewien czas sprawdzić jej jakość. To znaczy zbadać czy: nie występują w układzie nadmiarowe linie lub powierzchnie, nie powstały małe powierzchnie, zachowana jest spójność i ciągłość elementów itd. ANSYS SCDM posiada wszystkie niezbędne narzędzia do wykrycia i naprawy wspomnianych wad (a nawet i więcej). Poza klasycznymi narzędziami do: zszywania linii i powierzchni, wypełniania mały dziur i szczelin, upraszczania topologii itd. posiada inne rzadziej spotykane. W przypadku badania modelu pod kątem danej wady program wyświetla wszystkie potencjalnie wadliwe obszary, natomiast ich naprawa może odbyć się w sposób automatyczny wszystkich jednocześnie lub ręczny gdzie użytkownik po kolei wybiera miejsca do naprawienia. Z dodatkowych narzędzi do weryfikacji modelu, przytoczyć warto te ważniejsze pozwalające na:
- sprawdzenie i poprawa kierunków normalnych powierzchni (dla elementów skończonych typu: shell),
- badanie gładkości powierzchni i ciągłości ich krzywizn (w celu wykrycia nie tylko ostrych połączeń, ale również w celu znalezienia potencjalnych obszarów dla wystąpienia osobliwości w analizie numerycznej),
- określenie pochylenia wszystkich ścian brył względem danego kierunku, bardzo przydatne gdy analizowany element będzie odlewany w formie, ponieważ narzędzie to umożliwia sprawdzenie czy będzie możliwe wyciągnięcie danego obiektu z formy po odlaniu,
- uzyskanie informacji na temat zaznaczonych obiektów, w zależności od tego jakie elementy zostaną wybrane to są to informacje w postaci ich: długości/odległości, pola powierzchni, masy, objętości i momentów bezwładności.
Przygotowanie modelu do analizy i eksport danych
- tworzenie elementów belkowych poprzez przypisanie przekroju poprzecznego liniom,
Przygotowanie dokumentacji technicznej
Import i eksport plików
Najnowszy produkt ANSYS do tworzenia geometrii na potrzeby analiz numerycznych o nazwie "ANSYS SpaceClaim Direct Modeler", zawiera w sobie prawie wszystkie CAD-Readery geometrii GRATIS (płatny jest tylko reader CATIA V5).
Czym jest wspomniany CAD-Reader? jest to jednokierunkowy interfejs geometrii pozwalający wczytać geometrię bezpośrednio z systemu CAD do ANSYS SpaceClaimDM (w skrócie SCDM) w środowisku Workbench. Bezpośrednie wczytywanie geometrii posiada dwie bardzo duże zalety:
- oferuje oszczędność czasu (nie trzeba zapisywać/wczytywać do/z formatów uniwersalnych),
- gwarantuje wykorzystanie w analizie geometrii o wyższej jakości (bezpośrednio z pliku oryginalnego geometria nie jest niepotrzebnie upraszczana).
Posiadając geometrię w SCDM, możemy ją albo od razu wysłać do ANSYS Workbench i rozpocząć obliczenia lub przed wysłaniem przygotować ją na potrzeby analizy za pomocą narzędzi dostępnych tylko w SCDM. Przykładowe operacje możliwe do wykonania za pomocą SCDM to np.: modelowanie belkowe (przypisywanie przekrojów poprzecznych do linii), modelowanie powłokowe (wyciąganie środkowych, definiowanie grubości), uzyskanie ciągłości siatki MES pomiędzy różnymi obiektami (różne bryły z różnymi danymi mat. ale połączone ze sobą poprzez ciągłośc siatki MES, a nie kontakt). Zainteresowani znajdą więcej informacji na temat SpaceClaim Direct Modeler tutaj.
Import
Formaty plików wczytywane przez ANSYS SpaceClaim DM:
| - *.SCDOC | - Natywny format ANSYS SpaceClaim DM |
| - *.SAT, *.SAB | - Standard ACIS |
| - *.DWG, *.DXF | - AutoCAD |
| - *.MODEL, *.EXP | - CATIA V4 |
| - *.IDF, *.EMN | - ECAD |
| - *.IGS, *.IGES | - Standard IGES |
| - *.IPT, *.IAM | - Inventor |
| - *.PRT | - NX |
| - *.X_T, *.XMT_TXT, - *.X_B, *.XMT_BIN |
- Standard Parasolid |
| - *.PRT, *.ASM | - PRO/ENGINEER |
| - *.3DM | - Rhino |
| - *.SKP | - SketchUp |
| - *.SLDPRT, *.SLDASM | - SolidWorks |
| - *.STP, *.STEP | - Standard STEP |
| - *.STL | - Standard STL |
| - *.VDA | - Standard VDA |
Eksport:
Formaty plików możliwe do zapisania przez ANSYS SpaceClaim DM:
| - SCDOC | - Natywny format ANSYS SpaceClaim DM |
| - (sat, sab) | - ACIS |
| - (dwg, dxf) | - AutoCAD |
| - (pdf 3D) | - Acrobat |
| - (igs, iges) | - IGES |
| - (bip) | - Luxion KeyShot |
| - (obj) | - Wavefront OBJ |
| - (x_b, xmt_bin, x_t, xmt_txt) | - Parasolid |
| - (3dm) | - Rhino |
| - (skp) | - SketchUp |
| - (stp, step) | - STEP |
| - (stl) | - STL |
| - (vda) | - VDA-FS |
| - (wrl) | - VRML |
| - (xaml) | - XAML |
| - (gif, jpg, png, bmp, tif) | - Image |
Podsumowanie
Najważniejsze cechy ANSYS SpaceClaim DM:
- szybkie tworzenie i modyfikowanie obiektów poprzez uchwycenie i przeciągnięcie ich elementów składowych (punktów, linii, krawędzi, powierzchni),
- automatyczna i pół-automatyczna naprawa geometrii (usuwanie zaokrągleń, błędnych krawędzi, nadmiarowych linii, punktów, tworzenie brakujących powierzchni itd.),
- możliwość tworzenia parametrów bezpośrednio na obiektach nie posiadających zdefiniowanych zależności ani historii działań (np.: modele zaimportowane z nie rodzimych formatów: STEP, IGS, Parasolid, Inventor itd.),
- wyciąganie powierzchni środkowych z brył i automatyczne przypisanie im "grubości",
- tworzenie elementów belkowych poprzez przypisanie przekroju poprzecznego liniom, istnieje również możliwość automatycznej zamiany brył w belki,
- tworzenie "part-ów" - różne bryły mogą posiadać inne dane materiałowe ale spójną siatkę MES w ANSYS,
- dwukierunkowa asocjatywność z ANSYS WB,
- tworzenie dokumentacji technicznej,
- brak drzewka historii występującego w tradycyjnych systemach CAD.
Broszura informacyjna o ANSYS SpaceClaim Direct Modeler
Spróbuj ANSYS SpaceClaim Direct Modeler przez przeglądarkę WWW
Przydatne pliki:
Part (praca na pojedyńczym modelu)
Assembly (praca ze złożeniami)
Manufacturing Tutorial
3D Printing
Reverse Engineering
Filmiki demonstracyjne: