机械部件的结构仿真制造技术

本发明专利技术主要涉及一种用于执行机械部件的结构仿真的B‑rep处理的计算机实现的方法。所述方法包括提供第一B‑rep。所述第一B‑rep形成代表所述机械部件的实体。所述方法进一步包括提供预先确定的厚度阈值。所述方法进一步包括基于所述第一B‑rep构建第二B‑rep。所述第二B‑rep形成代表所述机械部件的非流形对象。所述构建包括识别所述第一B‑rep的一个或多个薄区域。每一个薄区域具有比所述预先确定的厚度阈值小的厚度。所述构建进一步包括针对每一个识别的薄区域，计算识别的薄区域的相应中间表面。所述构建进一步包括由所述相应中间表面替换识别的薄区域。

【技术实现步骤摘要】
机械部件的结构仿真
本专利技术涉及计算机程序和系统的领域，并且尤其涉及用于执行机械部件的结构仿真的B-rep处理的方法、系统和程序。
技术介绍
市场上提供有许多系统和程序用于对象的设计、工程和制造。CAD是计算机辅助设计的缩写，例如，它与用于设计对象的软件解决方案相关。CAE是计算机辅助工程的缩写，例如，它与用于仿真未来产品的物理行为的软件解决方案相关。CAM是计算机辅助制造的缩写，例如，它与用于定义制造过程和操作的软件解决方案相关。在这样的计算机辅助设计系统中，图形用户界面关于技术的效率起着重要作用。这些技术可以被嵌入在产品生命周期管理(PLM)系统中。PLM是指一种业务战略，可帮助企业在扩展企业的整个概念中针对从概念到使用寿命结束的对产品的开发而共享产品数据、应用通用流程以及利用企业知识。DassaultSystèmes(商标为CATIA、ENOVIA和DELMIA)提供的PLM解决方案提供了组织产品工程知识的工程中心、管理制造工程知识的制造中心和使能企业集成和连接到工程中心和制造中心二者的企业中心。该系统共同提供了一个开放的对象模型，该开放的对象模型将产品、过程、资源链接在一起，以实现基于动态的、知识的产品创建和推动优化的产品定义、制造准备、生产和服务的决策支持。在机械设计中，被设计的部件可以由以边界表示(B-rep)格式的虚体表示。出于结构数字仿真目的，经常使用实体(solid)的处理。用于执行机械部件的结构仿真的B-rep处理的现有方法不能够产生满意的结果。在这一上下文内，仍然需要用于执行机械部件的结构仿真的B-rep处理的改进方法。
技术实现思路
因此，提供一种用于执行机械部件的结构仿真的B-rep处理的计算机实现的方法。所述方法包括提供第一B-rep。所述第一B-rep形成代表所述机械部件的实体。所述方法进一步包括提供预先确定的厚度阈值。所述方法进一步包括基于所述第一B-rep构建第二B-rep。所述第二B-rep形成代表所述机械部件的非流形(manifold)对象。所述构建包括识别所述第一B-rep的一个或多个薄区域。每一个薄区域具有比所述预先确定的厚度阈值小的厚度。所述构建进一步包括针对每一个识别的薄区域，计算识别的薄区域的相应中间表面。所述构建进一步包括由所述相应中间表面替换所述识别的薄区域。这构成了用于执行机械部件的结构仿真的B-rep处理的改进方法。值得注意的是，所述第一B-rep形成代表所述机械部件的实体，所述实体具有代表所述机械部件的薄壁的一个或多个薄区域。换句话说，所述实体以一个或多个局部厚区域(即，局部厚体积/实体区域)以及一个或多个局部薄壁(即，薄的识别的区域)为特征。所述方法识别这些一个或多个局部薄壁。识别局部薄壁在机械设计/实体建模中尤其相关。而且，所述薄区域/薄壁的识别是精确的，这得益于基于机械/结构考虑所确定的预先确定的厚度阈值。实际上，所述方法仅将所述第一B-rep的具有小于所述预先确定的厚度阈值的厚度的区域识别为所述薄区域，即，所述B-rep的真正薄区域，其是真正代表所述机械部件中从机械/结构角度被认为是薄壁的部件的区域。而且，所述方法超出了对所述局部薄壁的识别，其本身已经在机械设计/实体建模方面相关，并且基于这些识别的薄区域/局部薄壁来计算第二B-rep。为此，所述方法显著地计算分别与识别的薄区域相应中间表面并且由相应计算的中间表面来替换每一个识别的薄区域。这一计算是构建第二B-rep的一部分，并且导致所述第二B-rep是良好近似于第一B-rep的混合表面/体积非流形对象。实际上，第一B-rep的薄壁与替换他们的中间表面良好地近似。这一近似是精确的，因为薄壁具有比厚度阈值低的厚度。这相当于说，所述方法通过由中间表面精确近似所述第一B-rep的薄壁来根据所述第一B-rep构建所述第二B-rep。产生的第二B-rep因而形成精确代表所述机械部件的非流形对象。在单个设计过程中精确地设计以薄区域和厚区域二者为特征的这样的第二B-rep的能力是所述方法对机械设计领域带来的改进。值得注意的是，所述方法避免了利用单独的设计过程对薄区域和厚区域的过长且繁琐的单独设计。由所述方法构建的第二B-rep在机械设计方面尤其相关。值得注意的是，作为混合表面/体积对象的所述第二B-rep可以与包括2D和3D元件的混合网格一起网格化，这本身在机械设计和结构仿真的领域中是已知的。中间表面与2D元件网格化，并且第二B-rep的剩余实体部件与3D元件网格化。这样的混合网格允许按照快速和鲁棒的方式执行对机械部件的结构仿真。实际上，混合网格的表面/2D部件在结构仿真方面比体积/3D部件花费得更少。混合网格因而允许快速的结构仿真，即，比对3D网格执行的结构仿真更快。此外结构仿真是精确且鲁棒的，因为机械部件的薄区域由第二B-rep中的中间表面精确近似。这导致混合网格也是用于执行结构仿真的精确网格，确保了精确的结构仿真。除了所述第二B-rep的构建，所述方法可以包括使所述第二B-rep网格化为混合网格并且基于所述混合网格执行所述机械部件的结构仿真。否则，所述方法在单个设计过程中构建第二B-rep、执行对所述第二B-rep的表面和体积网格化二者，并且接着执行快速且精确的结构仿真。所述方法因而可以形成结构仿真的改进过程，这与将是更长和繁琐的分别针对相同B-rep的薄部分和厚部分执行单独的2D和3D网格化和结构仿真过程相比较是显著不同的。所述方法可以包括下面中的一个或多个：–识别所述一个或多个薄区域包括确定分别是所述第一B-rep的一个或多个相邻且正切面的第一组和第二组，每一个第一组与相应的第二组局部平行并且与所述相应的第二组形成薄区域的边界的至少一部分；–确定所述第一组和所述第二组包括：确定分别与相应的其它面局部平行的所述第一B-rep的面；以及将与第二确定的相邻和正切面局部平行的第一确定的相邻和正切面分组为第一组和第二组；–确定所述面包括：确定候选面，所述候选面是所述第一B-rep的第一面，所述第一面的点到所述第一B-rep的第二面的距离低于所述厚度阈值；并且在候选面当中确定第一面和第二面，每一个第一面与相应的第二面局部平行；–当发生下面情况时两个面局部平行：所述面之间的最大距离与所述面之间的最小距离之间的比率低于1加上阈值；和/或所述面之间的最大距离和所述面之间的最小距离之间的差值与所述面中的至少一个的对角线长度的比率低于G1连续性容忍角度的正切；–计算针对每一个识别的薄区域的相应中间表面，包括针对与确定的相应第二组局部平行的每一个确定的第一组，计算所述第一组的第一加厚操作的结果与所述相应第二组的偏移操作的结果之间的相交作为中间表面；–计算针对每一个识别的薄区域的相应中间表面包括，针对与确定的相应第二组局部平行的每一个确定的第一组，计算所述第一组的第一加厚操作的结果与所述相应第二组的偏移操作的结果之间的相交作为中间表面；–所述偏移操作是所述相应第二组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于执行机械部件的结构仿真的B-rep处理的计算机实现的方法，所述方法包括：/n-提供(S10)：/n形成代表所述机械部件的实体的第一B-rep；以及/n预先确定的厚度阈值；/n-基于所述第一B-rep构建(S20)第二B-rep，所述第二B-rep形成代表所述机械部件的非流形对象，所述构建(S20)包括：/n识别(S200)所述第一B-rep的一个或多个薄区域，每一个薄区域具有比所述预先确定的厚度阈值小的厚度；以及/n针对每一个识别的薄区域，计算(S210)所述识别的薄区域的相应中间表面，并且由所述相应中间表面替换所述识别的薄区域。/n

【技术特征摘要】
20200131 EP 20305093.51.一种用于执行机械部件的结构仿真的B-rep处理的计算机实现的方法，所述方法包括：
-提供(S10)：
形成代表所述机械部件的实体的第一B-rep；以及
预先确定的厚度阈值；
-基于所述第一B-rep构建(S20)第二B-rep，所述第二B-rep形成代表所述机械部件的非流形对象，所述构建(S20)包括：
识别(S200)所述第一B-rep的一个或多个薄区域，每一个薄区域具有比所述预先确定的厚度阈值小的厚度；以及
针对每一个识别的薄区域，计算(S210)所述识别的薄区域的相应中间表面，并且由所述相应中间表面替换所述识别的薄区域。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，识别(S200)所述一个或多个薄区域包括确定第一组和第二组，所述第一组和第二组中的每一个具有所述第一B-rep的一个或多个相邻和正切面，每一个第一组与相应第二组局部平行并且与所述相应的第二组形成薄区域的边界的至少一部分。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，确定所述第一组和第二组包括：
-确定所述第一B-rep的面，每一个面与相应的另一面局部平行；并且
-将与第二确定的相邻和正切面局部平行的第一确定的相邻和正切面分组(S2200)为第一组和第二组。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，确定面包括：
-确定(S2000)候选面，候选面是所述第一B-rep的第一面，所述第一面的点到所述第一B-rep的第二面的距离小于所述厚度阈值；并且
-在候选面当中确定(S2100)第一面和第二面，每一个第一面与相应的第二面局部平行。


5.根据权利要求2、3或者4所述的方法，其中，当发生下列情况时两个面局部平行：
-所述面之间的最大距离与所述面之间的最小距离之间的比率低于一加阈值；和/或
-所述面之间的最大距离和所述面之间的最小距离之间的差值与所述面中的至少一个的对角线长度之间的比率低于G1连续性容限角度的正切。


6.根据权利要求2-5中的任意一项所述的方法，其中，计算(S210...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·塔尔哈，D·贝宁卡萨，
申请(专利权)人：达索系统公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR