CST仿真指导 | CAD模型导入与简化技巧
“ 绝大多数情况下,CAE仿真所使用的初始模型基本都由外部导入得到,然后加以处理,通常不会从零开始进行复杂3D建模。本文介绍在CST中如何导入CAD文件,以及一些模型简化处理的技巧,在保证仿真效率的同时得到一个相对准确的求解。”
01
CAD Import
Modeling > Exchange > Import >3D Files;这里导入一个USB 3.0 Type A的连接器模型,格式为.stp;
操作技巧1:如果不确定3D CAD所对应模型的格式,那么通过文件类型的下拉列表可以查看当前CST所支持导入文件的后缀名,找到与模型相同的后缀便可直接导入;
操作技巧2:Scale to current unit一般不勾选,如果勾选,要先确保二者的单位是否一致;
操作技巧3:默认勾选Import attribute,可以最大限度保证原模型的参数、属性;
02
模型简化
模型导入后,除了进行必要的归一化命名、分组分类、修改材料属性等操作外,更重要的是对模型进行简化处理,这对提高仿真效率至关重要;1)这是一颗100uF的铝电解电容,模型导入后,我们只将可能影响仿真的主体结构保留,其余部分全部删除;
2)模型简化前,在默认全局网格设置下,该电容模型在T求解器下的Meshcells数量达到36万,删除无关特征后,网格数量仅为4万,网格数量的减少能够大大减少仿真时间;
3)进一步简化模型,可以用一个简单圆柱体代替不规则表面,此时该电容的网格数量变为1万;
03
网格优化的意义
很多人会有一个误区认为网格越多越好。的确,同等情况一个模型的网格划分越多必然是越精确的,但它会消耗更多的计算资源。好比同样一个程序,有的人只需要写几行代码,而有的人需要写几页代码。下面通过一个案例,帮助大家理解网格优化的意义,网格少不代表结果不准确;1)现在对USB连接器的D-/D+差分PIN进行S参数仿真,按照案例1的简化方法我们对模型进行处理,得到下右图所示的模型,优化前网格数量为70万,优化后网格数量降至11万;
2)在仿真时间上,前者求解耗时约2min,后者求解耗时30s;3)仿真结果对比,网格优化前后的S参数结果偏差几乎为零;
但是,对于本例而言,后者虽然仿真耗时短,但这里忽略了模型优化所花费的时间,后者总耗时更长。因此,综合来看,是否需要进行网格优化,取决于:1)计算机性能优劣,如果你的机器足够牛逼,模型可以不做简化;2)模型处理的经验与熟练度;3)整个仿真工程的复杂度,其中最后一点是判断的核心;
对于单体的仿真,算力足够情况下,模型简化必要性相对弱;但对于复杂集成模型,每个单一模型简化都对级联系统的仿真效率有影响,此时模型、网格的简化是有必要的。