基于STL的注塑模CAE前處理系統的實現

2019-04-28 17:19:31 42
本文轉載自網絡,如有侵權,請聯絡刪除:  1刖言CAE系統一般分為三大模塊:前解決模塊、剖析模塊和后解決模塊。前解決又能夠分為離散信息的生成和工藝參數的設置兩個部分。其中生成離散信息是前解決的核心和技術難點。離散信息生成結果的好壞將直接影響剖析結果的真實性。

  本文要介紹的就是前解決系統的離散信息生成部分的實現,即采納STL為原始數據生成外表三角網格的過程。采納STL為原始數據生成外表三角網格在注塑模CAE方面己經有了寬泛的實際應用。因此,本辦法具有很強的實際應用價值,能夠作為CAE軟件及相關軟件開發人員的辦法之一。

  本文采納的辦法分為外表模型重整、基于超面的網格劃分和節點配對等三個主要步驟。

  2外表模型重整簡略地說,外表模型重整就是STL面片的拼合解決,由此得到以超面為單位結構的線框實體模型。STL面片的拼合解決就是將近似共面且連通的STL三角形合并,結構成一個所有節點近似共面的空間多邊形,我們稱這種多邊形為超面。如所示。

  STL通常都是由一些狹長、尖角的三角形來描繪實體的,直接在這些三角形的根底上,不可能劃分出高質量的外表三角網格,而且生成的三角網格的數量也直接受到STL精度的影響,顯示了這種狀況。假如是在超面上劃分三角網格,網格質量卻有可能進步,而且實踐上來說,生成的三角網格的數量與STL的精(1)本文受國家自然科學基金贊助,項目編號:59975032 LllLk2或者L12Lk2相交,若相交,則轉(2),否則轉3基于超面的網格劃分⑷;多邊形的Delauny三角剖分(見):我們定義任一多邊形滿足條件:外環逆時針走向,內環順時針走向。令該多邊形的邊數為N第k條邊境的起點序號為Lk1,終點序號為Lk2.則Delauny三角剖分算法實現步驟如下:左,轉入(3),否則轉(2);的。為了得到較好的有限元單元且數據量較小,一般都采納變密度的辦法,即邊境上的節點距離是不等的。首先,必需給定邊境兩個端點的距離值d1和d2.假如邊境長度為L,距離數I的計算由公:Delauny三角形的外接圓內部不包含其他節點;否則不是Delauny三角形。

  Delauny三角剖分最常用的兩種辦法:對角線替換法(見)和插入多邊形法。這里采納的是對角線則轉(2);(5)從候選節點當選擇與節點L11、L12造成的外接圓半徑最小的節點Lo2,則節點Lll、L12、Lo2必然構成一個Delauny三角形,同時對三角形作如下批改;形的第m邊境,而另外一條不是當前多邊形的邊境,c若線段L11Lo2和線段L12Lo2別離是當前多邊形的第m邊境和第n邊境,則將線段L11L12、第m邊境和第n邊境從當前多邊形中刪除,N =N―3轉(1)。3.3網格細化算法3.3.1邊境上插入節點的過程由于原多邊形的邊境一般都較大,直接把其作為有限元單元的邊境是不合理的,一般狀況下都是在長邊境上插入若干個節點后才停止Delauny三角剖分形,為了得到更好的形狀,須要在內部插入節點。一個三角形單元質量的好壞我們用形態比s來判斷,s=2/R其中I為三角形的內切圓半徑,R為三角形的外接圓半徑,顯然s越小,闡明三角形的形狀越畸形。假如要在三角形內部插入節點,則該節點的坐標值(p,yp)的計算如公式(3)所示,該節點的距離值的計算如公式(4)所示:其中,(xi,yi)為該三角形的內切圓圓心,(j,yj)為外接圓圓心。

  其中,d(x,y)為該節點的距離值,(xi,yi)為三角形三個頂點的距離值。

  3.4Laplace變換優化網格由Delauny三角剖分得到的網格還能夠進一步進步質量。Laplace變換是使用的最寬泛的優化辦法之一。其優化的辦法是將每個節點都移到該節點相鄰的單元的外邊境組成的多邊形的質心處。計算公式見公(xi,yi)是該節點的新坐標值,(xk,yk)是該節點的相鄰節點的坐標值。須要闡明的是該辦法關于邊境上的節點是無法優化的。

  3.5節點回投到制品外表利用前面所說的回投矩陣將平面上的節點投到制品外表。實體外表網格劃分解決完成。

  4節點配對經過前面的步驟得到的網格還不能直接用于有限元剖析。注塑模CAE基于中性層的產品是針關于塑料制品為薄壁實體而做的簡化解決。目前,注塑模CAE產品依然是針關于塑料制品為薄壁實體而做的簡化解決,這里所闡述的辦法是通過節點配對來抵達中性層等價的解決。

  我們通過來闡明節點配對的原理和過程。圖中所示的外表三角網格,假如不停止節點配對就停止有限元剖析,會招致剖析過程中A、B高下兩個外表的塑料活動模擬各自獨立地停止,彼此之間毫無關聯,這與塑料制品在注塑過程中的實際狀況不相符。如(b)所示,在實際注塑過程中,一旦塑料的活動前沿流至A面的m'點,則流前必然同時抵達了B面的m點,m點與m'點是實際對應且互相關聯的。為了保障活動模擬的有限元剖析結果與實際活動過程的一致,必需將所有外表網格的節點停止厚度方向的配對,使有限元剖析算法能依據配對信息協調A、B兩面的塑料活動過程,從而得到合乎實際的剖析結果。(a)中的m與m'、n與n'就是兩對配對節點。另外在所有外表網格的節點中還存在一些特殊狀況,如()中厚度面上的c、d點,它們不存在對應的配對節點,應對它們停止特殊解決。

  節點配對示用意分

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