microbik.ru
1
5.4. Построение модели с помощью булевых операций

Булева алгебра предоставляет средства для комбинирования наборов данных с помощью логических операций (пересечение, объединение, вычитание и т.д.) Программа ANSYS допускает использование булевых операций для построения твердотельной модели.

Булевы операции можно применить почти к любой твердотельной модели независимо от того, создана ли она по принципу “снизу-вверх” или “сверху-вниз”, за исключением случаев, когда объект построен с помощью конкатенации (см. Главу 6 “Построение сетки конечных элементов”) и если объект содержит вырождения разного рода (см. раздел “Краткие комментарии к нагрузкам твердотельной модели” далее в этой главе.)

Кроме того, все нагрузки твердотельной модели и атрибуты элементов должны быть определены после выполнения булевых операций. Если булевы операции используются для изменения существующей модели, то следует соблюдать осторожность при переопределении нагрузок и атрибутов элементов.

В последующих разделах рассматриваются многочисленные способы применения булевых операций. Следует иметь в виду, что для обращения к опциям булевых операций можно использовать любой из приведенных ниже способов:

Команда: BOPTN

Маршрут: Main Menu>Preprocessor>Operate>Settings

5.4.1. Сохранение исходного объекта

При выполнении булевой операции с двумя (или более) объектами возникает вопрос: сохранять или не сохранять исходный объект? Имеется возможность управлять ситуацией с помощью метки KEEP команды BOPTN,Lab,Value, как схематично показано на рис. 5.17.



Рис. 5.17. Действие опции KEEP

В общем случае булевы операции применимы к объектам низшего порядка, которые входят в объект более высокого порядка.

Булевы операции не могут выполняться на объектах, имеющих сеточную область. Перед выполнением булевой операции следует очистить объект от сетки конечных элементов.

5.4.2. Другие полезные установки команды BOPTN

Метка NWARN команды BOPTN позволяет управлять процессом выдачи предупреждающих сообщений. Значение “0” соответствует выдаче предупреждения в отм случае, когда булева операция не выполняется. Значение “1” подавляет все предупреждения или сообщения об ошибках, если булева операция не выполняется. Значение “- 1” разрешает выдачу сообщений об ошибках, если булева операция не выполняется. По умолчанию устанавливается значение “0”.

Метка VERSION используется для контроля за схемой нумерации объектов, созданных булевыми операциями. По умолчанию программа ANSYS будет нумеровать объекты, используя схему нумерации версии 5.2, но можно заставить программу использовать схему нумерации версии 5.1. Обычно при использовании версии 5.2 или 5.3 реализуется схема нумерации, заданная по умолчанию. Однако если считываются данные, созданные версией 5.1, то перед считыванием файла (/INPUT) следует активизировать схему нумерацию версии 5.1 (BOPTN,VERSION,RV51), чтобы ввод прошел нормально.

Замечание - ввод команд, созданных версией 5.1, может приводить к различающейся нумерации объектов при работе с версиями 5.2 и 5.3, если задана нумерация по схеме версии 5.1 (BOPTN,VERSION,RV51).

Метка DEFA возвращает все установки команды BOPTN к значениям по умолчанию. Метка STAT выдаст листинг статуса существующих установок.

5.4.3. Нумерация объектов после выполнения булевых операций

Схема нумерация предписывает номера объектам, образующимся после булевых операций, на основе информации о их топологии и геометрии. Топологическая информация для поверхности, например, содержит число относящихся к ней “петель” (т.е. наборов объектов, задающих непрерывные замкнутые границы поверхности), число образующих поверхность линий (т.е. число граничных линий поверхности), номера первоначальных линий поверхности (линий, существовавших до выполнения булевых операций), номера первоначальных ключевых точек и т.д. Геометрическая информация для поверхности содержит координаты ее центра тяжести, оконечные точки и другие “контрольные точки” в некоторой произвольной системе координат. “Контрольные точки”, определяемые опцией NURBS, используются при параметрическом описании модели. В соответствии со схемой нумерации сначала присваиваются номера (начиная со следующего доступного номера) тем выходным объектам, которые могут быть однозначно идентифицированы топологически. Оставшиеся объекты нумеруются на основе геометрической информации. К сожалению, в последнем случае номера могут оказаться несогласованными в процессе выполнения циклов оптимизации, особенно, если геометрия модели меняется от цикла к циклу. Именно поэтому при нумерации объектов на основе геометрической информации программа выдаст следующее предупреждение:

_____________________________________________________________________

*** ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ***

Нумерация объектов, полученных булевыми операциями, была выполнена на основе информации о геометрии объектов. Если предполагается выполнять оптимизацию (или использовать циклы ввода), не полагайтесь на номера для нагрузок и т.д. Для подавления этого предупреждения введите команду “BOPT,NWARN,0”.

_____________________________________________________________________

5.4.4. Пересечения объектов

Процедура пересечения задает новый набор объектов, который является общим для каждого участвующего в процедуре исходного объекта. Другими словами, пересечение представляет область перекрытия двух или более объектов. Новый набор может иметь пространственную размерность исходных объектов или более низкую. Так, например, пересечение двух линий может быть точкой (множеством точек) или линией (множеством линий). Имеются следующие булевы команды (и соответствующие маршруты) для процедуры пересечения:

  1. пересечение линий:

Команда: LINL

Маршрут: Main Inenu>Preprocessor>Operate>Intersect>-Common-Lines

  1. пересечение поверхностей:

Команда: AINA

Маршрут: Main Menu>Preprocessor>Operate>lntersect>-Сommon-Areas

  1. пересечение объемов:

Команда: VINV

Маршрут: Main Menu>Preprocessor>Operate>lntersect>-Common-Volumes

  1. пересечение линии с поверхностью:

Команда: LINA

Маршрут: Main Menu>Preprocessor>Operate>Intersect>Line with Area

  1. пересечение поверхности с объемом:

Команда: AINV

Маршрут: Main Menu>Preprocessor>Operate>Intersect>Area with Volume

  1. пересечение линии с объемом:

Команда: LINY

Маршрут: Main Menu>Preprocessor>Operate>lntersect Line with Volume

Иллюстрации процедур пересечения

Приведенные рисунки поясняют действие перечисленных выше команд пересечения.



Рис. 5.18. LINL (пересечение линий)



Рис. 5.19. AINA (пересечение поверхностей)



Рис. 5.20. VINV (пересечение объемов)



Рис. 5.21. LINA (пересечение линии с поверхностью)



Рис. 5.22. AINV (пересечение поверхности с объемом)



Рис. 5.23. LINV (пересечение линии с объемом)

5.4.5. Попарное пересечение

Процедура попарного пересечения определяет новые объекты, которые представляет собой набор общих областей участвующих в процедуре объектов. Другими словами, попарное пересечение представляет собой область пересечения по крайней мере двух из всех исходных объектов. Новый набор имеет ту же самую или более низкую размерность по сравнению с исходной. Так, например, попарное пересечение множества линий может быть точкой (множеством точек) или линией (множеством линий). Имеются следующие булевы команды (и соответствующие маршруты) для процедуры попарного пересечения:

  1. попарное пересечение линий:

Команда: LINP

Маршрут: Main Menu>Preprocessor>Operate>lntersect>-Pairwise-Lines

  1. попарное пересечение поверхностей:

Команда: AINP

Маршрут: Main Menu>Preprocessor>Operate>Intersect>-Pairwise-Areas

  1. попарное пересечение объемов:

Команда: VINP

Маршрут: Main Menu>Preprocessor>Operate>lntersect>-Pairwise-Volumes

Иллюстрации процедур попарного пересечения

Рисунки 5.24, 5.25 и 5.26 поясняют перечисленные выше процедуры попарного пересечения:



Рис. 5.24. LINP (попарное пересечение линий)



Рис. 5.25. АINP (попарное пересечение поверхностей)



Рис. 5.26. VINP (попарное пересечение объемов)

5.4.6. Суммирование объектов

Процедура суммирования объектов определяет новый объект, который включает все части исходных. (С математической точки зрения эта операция также известна как объединение.) Результирующий объект представляет собой единое целое, не содержащее внутренних делений. (На практике это означает, что обычно не удается построить сетку конечных элементов для “объединенных” объектов, как, впрочем, и для объектов “пересечения”.) Программа ANSYS предусматривает сложение только объемов или компланарных двумерных поверхностей. Объединенные поверхности могут содержать отверстия, т.е. внутренние петли. Существуют следующие команды и соответствующие маршруты для выполнения процедуры суммирования:

  1. создание единой поверхности сложением областей:

Команда: AADD

Маршрут: Nlain Menu>Preprocessor>Operate>Add>Areas

  1. суммирование объемов:

Команда: VADD

Маршрутов: Main Menu>Preprocessor>Operate>Add>Volumes

Иллюстрации операций суммирования

Следующие рисунки поясняют перечисленные выше операции суммирования.



Рис. 5.27. AADD (суммирование поверхностей)



Рис. 5.28. VADD (суммирование объемов)

5.4.7. Вычитание объектов

При вычитании одного объекта (E2) из другого (E1) может быть получено одно из двух: будет создан новый объект или несколько объектов (E1 - E2 E3), имеющий размерность E1 и не содержащий областей наложения объекта E2; если такие области имеют более низкую размерность, то объект E1 разделится на два или более объектов (E1 - E2 E3 и E4).

Если в команде вычитания поле SEPO содержит пробел (значение по умолчанию), результатом вычитание объектов могут быть линии с общей точкой, поверхности с общей границей или объемы с совместной поверхностью раздела. Если введено поле команды SEPO, результирующие объекты будут иметь не общую границу раздела, а разные, но совпадающие. Эта последняя операция не имеет места, если общая область объектов не делит один из них по крайней мере на две различные линии, поверхности или объемы. Булевы команды (и соответствующие маршруты) процедуры вычитания следующие:

  1. вычитание линий из линий:

Команда: LSBL

Маршрут: Main Menu>Preprocessor>Operate>Subtract>Lines

Main Menu>Preprocessor>Operate>Subtracb WithOptions>Lines

Main Menu>Preprocessor>Operate>Divide>Line by Line

Main Menu>Preprocessor>Operate>Divide>With Options>

Line by Line

  1. вычитание поверхности из поверхности:

Команда: ASBA

Маршрут: Main Menu>Preprocessor>Operate>Subtract>Areas

Main Menu>Preprocessor>Operate>Subtract With Options>

Areas

Main Menu>Preprocessor>Operate Divide>Area by Area

Main Menu>Preprocessor>Operate>Divide>With Options>

Area by Area

  1. вычитание объемов из объемов:

Команда: VSBV

Маршрут: Main Menu>Preprocessor>Operate>Subtract Volumes

Main Menu>Preprocessor> Operate>Subtract>With Options>

Volumes

  1. вычитание поверхностей из линий:

Команда: LSBA

Маршрут: Main Menu>Preprocessor>Operate>Divide>Line by Area

Main Menu>Preprocesson Operate>Divide>With Options>

Line by Area

  1. вычитание объемов из линий:

Команда: LSBV

Маршрут: Main Menu>Preprocessor>Operate>Divide>Line by Volume

Main Menu>Preprocessor>Operate>Divide>With Options>

Line by Volume

  1. вычитание объемов из поверхностей:

Команда: ASBV

Маршрут: Main Menu>Preprocessor Operate>Divide>Area by Volume

Main Menu>Preprocessor>Operate>Divide>With Options> Area by Volume

  1. вычитание линий из поверхностей:

Команда: ASBL

Маршрут: Main Menu>Preprocessor>Operate>Divide>Area by Line

Main Menu>Preprocessor>Operate>Divide>WithOptions>

Area by Line

  1. вычитание поверхностей из объемов:

Команда: VSBA

Маршрут: Main Inenu>Preprocessor>Operate>Divide>Volume by Area

Main Menu>PreprocessonOperate>Divide>With Options>Volume

by Area

Иллюстрации операций вычитания

Простые процедуры вычитания объектов поясняются рисунками 5.29 - 5.36. Описания команд LSBL, ASBA, VSBV, LSBA, LSBV, ASBV, ASBL и VSBA приведены в Руководстве ANSYS Commands Reference.



Рис. 5.29. Команда LSBL (вычитание линии из линии)


5-
_________________________________________

Solid Modeling