【用户分享】Simdroid 中进行三维建模及网格剖分的经验分享


在Simdroid的仿真开发环境中,用户可以进行电磁、结构、流体、热四大物理场以及多物理场耦合仿真;其APP开发器支持将仿真模型、仿真经验和仿真流程封装生成仿真开发应用,从而更方便、灵活的实现模型的参数化和经验的沉淀。

在仿真开发过程中,核心的一环是模型的建立,下面我将以三维建模为例,结合几个案例来分享如何快速建立三维模型并进行后续的网格剖分。

1、我们要对“想要建造的模型”有一个基本的理解和思考。在设置参数时,要思考怎样在不影响整体模型构造和后期生成APP调整参数的前提下,尽量使用最少的参数来达到建模的目的。我认为除了主要的参数之外,可以设置一些与主要参数相关联的参数来进行模型的建造(例如下图中的h2、r2、l1等参数),这些参数往往不必代入封装的APP菜单中。

Simdroid 中进行三维建模及网格剖分的经验分享

参数设置

2、观察模型的形状,思考可以如何构造?如下图所示,该模型可看作是由一个基本的圆柱/圆台相连,再切除4部分对称分布的结构得到。

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十字固定扣三维模型

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十字固定扣中基本的圆柱/圆台结构

按照上述思路,对模型进行搭建即可。该结构可由两个独立的几何体,即圆柱和圆台取布尔并集运算获得;也可以取正面剖视图的一半,对于基本的圆柱/圆台结构通过下图所示的草图,以z轴为旋转轴,经旋转获得。

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十字固定扣案例-主要构造的旋转草图

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十字固定扣中待切除的对称分布结构(一)

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十字固定扣中待切除的对称分布结构(二)

3、合理利用辅助线及草图绘制辅助图形选项,提高建模效率。

Simdroid 中进行三维建模及网格剖分的经验分享草图绘制界面操作栏

如下图所示案例,由于没有很好的利用辅助线,所以在草图绘制时,设置了大量的参数,耗费了很多时间;

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回形针案例草图一-未利用辅助线绘图

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回形针案例草图二-未利用辅助线绘图

例如图中出现了某些尺寸(如5.625mm的定位尺寸)不方便计算的情况,如果合理恰当的利用辅助线进行草图绘制可以帮助更快的搭建三维模型;如下图所示,在利用辅助线提前画出已绘形体结构的辅助线草图后,本形体的圆弧特征草图便可轻松绘出;同时合理利用水平、平行、相切等草图绘制功能选项,也可使草图绘制事半功倍。

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回形针案例草图二-利用了辅助线及相切功能选项绘图

4、主要形体构造好之后,往往需要对一些细节及“功能区域”进行建模,观察其特征在哪个平面上,此时可以直接点击那个平面作为草图基准面创建新的草图进行绘制。这样做可以省去后期移动模型的操作。

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断头丝锥取出器案例-在几何体表面创建新平面操作

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断头丝锥取出器案例-由新平面生成的几何体

针对一些矩形或环形阵列的形体特征,可以只绘制一个特征形体,通过阵列功能按钮来实现全部特征形体的创建,如下图:

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断头丝锥取出器案例-圆形阵列形体特征

同理,针对一些对称的形体特征,也可只绘制一个特征形体,通过镜像功能按钮来实现全部特征的创建。

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小型平口钳案例-镜像形体特征

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小型平口钳案例-完整模型

5、模型的主要构造及全部形体特征建造好之后,要检查有没有缺少或遗漏的构造或特征,并确定好最后取布尔运算时的顺序(先并集或者先差集)以及是否勾选保留参与运算模型的内部边界选项(会影响整体的美观及后期的网格剖分和分析计算);全部完成之后,可以根据需要给模型设计倒角或圆角,同时要注意圆角或倒角的开始半径,要与模型相匹配、不能过大,否则模型会无法显示。

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手机支架案例-设置合理的圆角尺寸,模型正常显示

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手机支架案例-结构主体厚度尺寸为2.5mm

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手机支架案例-标红为需设置圆角的边线

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手机支架案例-由于圆角设置相对过大、仅为结构厚度的一半导致模型无法显示

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手机支架案例-更改圆角设置后模型正常显示

6、模型绘制完成后进行网格剖分。网格剖分也可以设置参数,根据所建立的模型和分析目的不同,网格剖分的参数也大有不同,根据经验,对于下图所示的三维实体结构,可以考虑将单元数量控制在2万至10万之间,进行网格剖分参数的设置,同时要兼顾后续分析的准确性及计算周期等因素,通常网格尺寸过大会影响分析的准确性;而过小会加大运算量、延长运算时间。所以网格参数的尺寸设置,要根据实际模型和需要一点一点的去调试,直至选择出最适合的参数。

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十字固定扣案例-密集的网格剖分

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十字固定扣案例-较为适宜的网格剖分

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十字固定扣案例-密集网格剖分下的计算:耗时长且计算失败

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十字固定扣案例-较为适宜网格剖分下的计算:计算成功、耗时短

 以上是我对Simdroid三维建模及网格剖分的一点个人经验与见解,如有错误及不足之处,欢迎诸位老师与同学批评指正。同时感谢北京云道智造科技有限公司提供这样的机会让用户之间进行经验的分享与交流。


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