SpaceClaim Meshing – это инструмент для создания структурированной гексаэдрической сетки для сложной геометрии. Он также поддерживает построение неструктурированной тетраэдрической сетки и сетки с преимущественно гексаэдрическими элементами (Hex Dominant). Одним из основных преимуществ гексаэдрических конечных элементов является то, что они позволяют разбить объём модели при относительно небольшом количестве узлов и элементов в сравнении с другими видами сеток.

В основу SpaceClaim Meshing легли технологии ICEM CFD, поэтому для пользователей этого специализированного продукта для построения сеток новый инструментарий SpaceClaim Meshing будет не в диковинку, но они наверняка оценят удобство пользовательского интерфейса.

Блочное построение сетки

Главная идея SpaceClaim Meshing – для построения сетки геометрия разделяется на блоки, которые отображаются в дереве структуры модели параллельно с геометрией. Для блоков доступны привычные пользователям SpaceClaim операции (вытянуть, переместить, разделить и тд.), при этом они затрагивают только блоки и не влияют на исходную геометрическую модель. Редактирование же геометрии этими операциями будет вносить изменения не только в геометрии, но и в блочной структуре, а значит, и в создаваемой сетке. Блочную структуру можно сохранить как отдельный файл и использовать в дальнейшем, привязав блоки с уже заданными настройками к объектам новой геометрической модели, схожей со старой.

Также стоит отметить, что с помощью SpaceClaim Meshing можно построить сетку только на части тел геометрической модели, а на остальных телах её можно будет построить на следующем этапе, штатными средствами Ansys Meshing, которые обеспечивают более гибкую настройку для качественной неструктурированной сетки.

Запуск SpaceClaim Meshing

Вкладка SpaceClaim Meshing по умолчанию не активна, её нужно специально активировать. Для этого зайдите в настройки: главное меню > File > SpaceClaim Options (Файл > Параметры SpaceClaim). В открывшемся окне на вкладке «Customize» («Настроить») выберите «Ribbon Tabs» («Вкладки в ленте») и поставьте галочку напротив «Mesh» («Сетка»). Нажмите «OK» – теперь эта вкладка стала доступна на ленточной панели в верхней части окна.

Рабочий процесс в SpaceClaim Meshing

Для создания сетки нужно активировать инструмент кнопкой «On/Off» («Вкл./Выкл.») и указать тела, для которых вы хотите построить сетку, добавив их кнопкой «Add/Edit» («Добавить/Редактировать»).

Для сложной геометрии по умолчанию будет построена неструктурированная сетка методом Hex Dominant. При этом программа попытается разбить геометрию на более простые блоки, чтобы построить на них структурированную стеку, но для полного контроля над процессом лучше начать с создания одного блока с неструктурированной сеткой (Free Mesh). На рисунке ниже показаны рёбра и вершины исходного блока. В дальнейшем сетка будет сразу же перестраиваться при изменении настроек. Для больших моделей автоматическое перестроение сетки можно отключить, чтобы сэкономить время при редактировании блочной структуры.

Чтобы построить сетку только из гексаэдров, данную геометрию необходимо разделить на несколько блоков (не изменяя при этом геометрическую модель). Это можно сделать с помощью инструмента «Split» («Разделить»). В нём есть несколько вариантов использования: сначала можно разделить рёбра, добавив вершины, потом – разделить грани, нарисовав новые рёбра, и наконец – разделить блок, выбрав цепочку из рёбер. При этом все операции пользователь производит в интерактивном режиме, а элементы блочной структуры выбираются таким же образом, как и геометрические элементы – просто по щелчку мыши.

На рисунке ниже показано разделение геометрии на три блока:

Далее можно создать новые рёбра и отрезать блоки вокруг цилиндрических отверстий, для которых сетку можно будет построить вытягиванием (метод «Sweep»). Стоит отметить, что узлы сетки на смежных блоках автоматически сливаются друг с другом, создавая неразрывную сетку.

Теперь повторяем создание блока в зоне цилиндрического отверстия в правой части, добавляем блоки для структурирования сетки вокруг отверстий командой «Layers» («Слои») – и наша блочная структура, обеспечивающая создание сетки с только гексаэдрическими элементами, готова.

Ниже показан конечный результат разбивки. Последней операцией на блоках было объединение граней в центральной части тела и изменение типа центрального блока на структурированный – «Mapped» («Сопоставленный» в русском переводе интерфейса 2020R1).

Для проверки качества сетки можно вывести наглядные цветовые распределения по нескольким критериям:

Импорт сетки в ANSYS Mechanical

При использовании SpaceClaim Meshing процесс импорта геометрической модели из SpaceClaim в расчетный модуль ANSYS Mechanical производится как обычно. Геометрия переносится так же, как и любая другая. Стоит отметить, что грани в модели будут разделены таким же образом, как они разделены в блочной структуре, но при этом исходное геометрическое тело на отдельные тела не разделяется.

Подведём итоги

В этой небольшой статье показана лишь малая часть возможностей SpaceClaim Meshing, больше вы сможете найти в справочной системе SpaceClaim и на образовательном портале Ansys Learning Hub. Прелесть разбивки сетки с помощью SpaceClaim Meshing cостоит в том, что нет необходимости разделять геометрию и постоянно заново импортировать её в Mechanical для создания сетки – весь процесс можно сделать в SpaceClaim с помощью редактирования блочной структуры. Кроме того, разделение тел может выдавать ошибки на «грязной» и сложной геометрии, в то время как работа с блоками позволяет не только избежать проблемных булевых операций на геометрии, но и устранить необходимость в ручном удалении мелких геометрических элементов («defeaturing»).

Источник: digitallabs.edrmedeso.com