STL文件,一种前处理网格划分技术??
责任编辑:沐小月     时间:2021-03-04     来源:CAE仿真空间
责任编辑:沐小月
时间:2021-03-04  来源:CAE仿真空间
分类: 观点评述
浏览量: 542

STL文件,一种前处理网格划分技术??

 

        对于从事专业仿真技术的工程师而言,我们已经习惯而且能够熟练的利用诸如ANSA、Hypermesh等网格划分前处理商业软件,本文将介绍一种间接的四面体(三角形)网格生成技术,源自一些其它相关行业的技术转接,比如医学生物领域、3D打印领域、工业CT等。这类方法可以称之为stl文件生成法(小编自己命名),严格意义上讲这不算CAE领域,但是对于解决一些特殊场景、复杂模型的网格问题,不失为一种值得考虑的渠道!那么这是怎么一类技术?又是如何操作接入我们的CAE仿真呢?先举一个例子,源自于后台医学领域力学仿真方面研究的读者,针对病人脊柱建模然后仿真其损伤问题。很显然,人体脊柱模型非常复杂,构成元素繁多,如果按照常规土建、机械领域的方法进行建模、前处理和求解,难度将比较大。这个时候就跟行业特点结合起来,经过一些论文的介绍,针对此类问题可以利用CT扫描建立脊柱三维模型并生成网格化的stl文件,然后便可以基于stl文件来开展建模和仿真求解。图-1所示为人体某部分脊柱结构,通过CT扫描数据之后利用专门的软件可以实现建模,到此我们可以便直接对模型网格划分;但是这里将直接利用CT扫描后生成带网格的stl文件,而这个文件的网格结果通常质量检查相对较好。

图-1 人体脊柱模型[1]

 

        为了将stl文件转为我们可以使用的仿真文件,我们利用hypermesh导入结果后再导出到abaqus等求解软件中即可,如图-2所示为导入hypermesh的脊柱网格,这个网格为壳单元,我们可以利用封闭的二维单元生成三维四面体网格,可以看到网格雅克比数值均为1。

图-2 stl网格[2]

 

        通过导出inp文件在abaqus中打开,结果如图-3所示,我们可以进行有关力学方面的仿真和求解设置,可以看到单元均为实体四面体单元,我们同样可以修改单元类型。同理,导入ansys workbench。

图-3 abaqus网格示意图

 

         所以通过上述方式我们可以利用CT技术实现网格的生成,同样在工业领域也是如此,在一些先进制造领域使用工业CT技术完成产品几何参数和网格数据的生成。讲到这里,我们不得不提一下这几年比较火热的3D打印技术,因为在3D打印技术中也涉及到一个重要的环节就是网格切片,虽然与我们前处理的网格划分最终目标不一样,但是对几何模型的处理结果确实类似的。

 

       在这里就不详细介绍3D打印中网格切片技术的算法内容,因为也有诸多的处理软件来实现这个过程,提出这个内容主要是拓展大家在网格生成方面的思路,是否可以实现一些技术的迁移使用。

 

        小编从网上下载了几个3D打印的stl文件,其实所有的stl文件都能获取节点和网格信息,有了这些信息我们就能够实现编程求解,如图-4所示罗列的几个3D打印中的stl文件,如飞机、马里奥、弥勒佛、小黄人等。有些特别复杂的模型stl文件我们不一定能够直接使用,所以这个方法也有其限制性,我们根据实际情况判断即可。

 

图-4 3D打印的stl文件示意

 

        最后提一下,最近小编在一个图片生成网格的帖子下瞎逛的时候,无意中看到一款带有网格生成的软件Simpleware,里面也有针对网格处理的模块并且能够导出为诸如abaqus、nastran等这些求解器使用的文件,不知道效果如何,大家感兴趣可以看看。这个软件应该在骨科、生物医学方面应用挺广的,在机械制造和土建领域方面好像少见到,仅提供一点信息供大家参考。

 

       至此通过全文的介绍,stl到底适合不适合前处理网格处理呢?这是一类好方法,可以拿来使用,但也不能解决太复杂的问题,大家业余研究拓展思路。


来源:CAE仿真空间

点赞人: 麦田客  王王木木 

回复:

Copyright © 2021 .长沙麦涛网络科技有限公司 All rights reserved. 湘ICP备20015126号-2
联系我们