从“原始几何模型”到“CAE几何模型”-----兼谈SCDM批量几何化简

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了原始几何模型与CAE几何模型的概念及差异，并强调了CAE工程师在将原始几何模型转化为CAE几何模型时的重要角色。文章指出，为了应对计算机资源的有限性，必须对原始几何模型进行化简处理，这涉及到去除对计算资源消耗大的小尺寸元素，如螺钉、螺栓、孔洞等。文章还介绍了使用SCDM软件进行几何模型批量化简的方法，包括批量选择和处理具有相同特征的面和体，从而大大提高前处理效率。最后，文章总结了SCDM的优势，并强调了CAE工程师区分原始几何模型与CAE几何模型的重要性。

1. 原始几何模型与CAE几何模型概念 

几何建模和化简在CAE中具有十分重要的角色，往往一个好的CAE是从几何建模和化简开始的。这里需要澄清的两个概念是“原始几何模型”和“CAE几何模型”。

原始几何模型就是从CAD图纸(2D或者3D)中得到的几何文件，而CAE几何模型则是用于CAE计算(后期网格划分，求解设置)的几何文件，往往这两者之间差距很大。原始几何模型不仅考虑了产品的设计(一般不会考虑CAE分析因素)，还更多地体现了实际产品工艺，加工，装配等因素，因而一般来讲都十分复杂,都要对其进行化简处理。

而CAE几何模型则是CAE工程师用于仿真计算的几何文件。相同的原始几何模型，不同的CAE工程师可能得到的CAE几何模型有很大差别，这也是CAE工程师水平的体现。

对原始几何模型进行化简，最根本原因就是计算机资源的有限性。

2.几何模型化简

从“原始几何模型”到“CAE几何模型”能够充分体现CAE工程师对研究问题分析，理解和思路。也就是人们常说的，“复杂问题简单化是人才，简单问题复杂化是庸才”。一般来讲，从“原始几何模型”到“CAE几何模型”离不开对一些无关紧要细节的简化，对于实际工程产品来讲，具体表现在以下几个方面：

1)实际工业模型中存在大量的螺钉螺栓，孔洞等，这对某些情况计算(气流场，电磁场等)来说,物理上作用不大，但是却对计算资源(画网格以及计算)来说，消耗是巨大的，因为在现在的网格划分理念中，令CAE工程师头疼的并不是几何模型中的“大尺寸”，而是诸多“小尺寸”。因为小尺寸不仅带来的网格尺寸的增加，更是一些“大梯度”“奇异点”的高发区。所以，必须谨慎处理他们，必要时必须把他们去掉。

2)实际操作过程可能也是十分耗时间的。本人曾经采用UG NX中同步建模等方法对某实际的电力设备进行化简，足足用了3天的时间。如果对这三天的工作进行分析，可以看出，这三天做的工作大部分都是重复性工作，因为螺栓螺钉小倒角圆角太多(可能一个实际产品有上千个螺钉螺栓) 。因此，将CAE工作人员从这些“低质量”的劳动中解脱出来，回归CAE本身的物理分析，是一个很有意义的事情。

3) 从上文分析可知，从“原始几何模型”到“CAE几何模型”，对几何建模软件的要求，不仅要求具有这种简化功能，更重要的是，要求具有批量处理功能。根据本人对软件的使用，主要谈谈自己曾经用过的几款三维建模软件吧。UG NX的“同步建模”功能可以对几何模型进行删减及修复，但问题是，对于批量工作却无能为力(或许需要二次开发)。ansys DM本身的几何建模即修复功能也很限，更谈不上批量处理。目前本人使用比较顺畅，也在这里重点推荐的一款软件是ansys scdm软件。关于scdm的功能这里不做介绍，有兴趣读者可以看相关书籍和文献。

3.scdm几何模型批量化简

scdm的几何选择(Selection)功能提供了这种批量化选择的可能。因为在进行几何信息(体，面等)的选择时，提供了更多操作。

在选择对一个面进行操作时，不仅可以选择这个面，还可以对于这个面相关的面进行选择，如面积相同的面，颜色相同，特征相同(凸起或者凹起).通过这种方法，从而实现具有相同特征面的处理。

图 SCDM中批量面选择示意图

对于圆角而言，也可以进行批量选择，如下图

图 SCDM中批量圆角选择示意图

在选择对一个体进行选择时，不仅可以单独可以选择这个体，还可以对与这个相关的体进行选择，如体积等于(或≥，≤)相同的体， (SCDM会比较智能地同时测量该体的体积)。

图 SCDM中批量体选择示意图

同时，还可做进一步的删选，如在体积等于所选体积的所有体积中，有些体可能需要保存，所以可以不选择这些体，而对其他体进行操作。如下图：

图 SCDM中批量体二次选择示意图

4.总结

1)SCDM能够对几何模型(体，面，圆角等)实施批量处理，从而大大节省做前处理的时间，提高了整个CAE计算效率。

2) CAE工作者一定要分清"原始几何模型"与"CAE几何模型",从而避免给自己的仿真工作带来麻烦。