上海格宇软件有限公司

 

ArcherMesh通用有限元网格剖分引擎

关键词:网格剖分引擎 
所属领域:
有限元分析/结构仿真
适用行业:
工程机械航空航天电子与通信建筑施工其它
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通用有限元网格剖分引擎 ArcherMesh
 

ArcherMesh由上海格宇软件有限公司开发,是我国拥有完全自主知识产权的通用有限元网格剖分引擎。ArcherMesh 主要由虚拟几何、曲面剖分、实体剖分、基于离散几何的包面算法、网格控制以及Python接口等主要模块构成。其功能架构如下图所示:

架构图.png
 

核心模块

(一)几何处理工具
  1. 几何创建和编辑:
    1. 曲线建模与编辑
    2. 曲面建模与编辑
    3. 实体建模与编辑
 2. 几何特征简化
  1. 搜索并去除圆角
  2. 搜索并去除倒角
  3. 搜索并去除孔
  4. 搜索并去除凸台
  5. 搜索并去除logo
  6. 搜索并去除尖角
  7. 搜索并去除短边
  8. 搜索并去除折叠边
  9. 搜索并去除小面、细长面
  10. 从薄板实体抽取中值面


目前在几何接口和几何特征简化内容与商软接近,在大模型(测试过4.5G的整车数模)导入明显优于商软。几何处理部分功能和性能上需要进一步优化打磨。



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                      初始模型                                       自动搜索并去除圆角后结果

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           初始模型:2000+倒圆角面                                  去除倒圆角,耗时7秒


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             初始模型                                          自动搜索并去除倒角后模型


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(二)曲面网格生成
    支持三角形、全四边形、混合2D单元和多边形单元生成,提供了多种控制参数,同时提供自动和交互剖分控制。三角形面单元生成质量和效率已经持平商软,全四边形和混合单元生成效率持平商软,网格质量有待进一步优化提升。目前主要功能包括:
  1. 支持网格重划分,支持局部种子点、线和范围加密
  2. 网格单元质量检查和优化
  3. 曲面网格自适应剖分
  4. 基于网格的容错修复技术
  5. 支持线、面曲率梯度、面积大小自动加密剖分
  6. 支持面亲近网格生成
  7. 螺栓孔Washer四边形网格剖分
  8. 支持网格Bias生成
  9. 曲面网格任意方向压印
  10. 支持四边形映射模板网格生成
  11. 四边形网格补洞,包括C型、“回”字型和长条缝隙补洞
  12. 曲面包络面网格生成
  13. 支持高阶单元


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(三)实体网格生成
    支持四面体、六面体、边界层和多面体单元生成,提供了多种控制参数,同时提供自动和交互剖分控制。目前实体网格能够应用于结构、电磁、流体等领域。四面体单元生成质量和效率已经持平或优于商软,六面体生成质量和效率有待进一步优化提升。
  1. 四面体单元生成
    1. 直接导入几何模型在生成表面网格后生成四面体网格;也可以直接输入三角形或四边形网格,然后快速生成四面体网格。功能包括:
    2. 多层、多腔室、多尺度四面体生成
    3. 网格布尔运算
    4. 支持曲率、近亲、局部密度盒等用户自定义控制
    5. 支持局部凸台、圆孔等小特征自动或手动忽略
    6. 网格质量优化及其网格重划分
    7. 支持大规模平行四面体网格生成

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2. 六面体网格生成
主要功能包括:
  1. 支持虚拟几何的构建
  2. 支持六面体拉伸、偏置、旋转和扫掠生成
  3. 多实体拓扑共享映射生成算法
  4. 六面体模板网格生成

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典型应用

芯片片上网格全自动生成
采用区域分解和前沿推进的混合算法,开发了矩形/六面体占优的全自动EDA网格生成算法,为了保证电流路径连续,通孔层网格和金属层网格需要相容、连续。我们采用网格压印技术用通孔层网格替换金属层对应位置的网格,保证交界处网格连续。有效解决了芯片剖分领域的算法难题。根据客户反馈,目前客户真实模型的直通率达到99%以上,与业界Golden基本持平。


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                                    格宇剖分结果       vs.       竞品剖分结果



面向芯片封装领域的网格生成
综合运用几何的partition技术和网格网格的布尔技术,有效解决得了多层、多腔室、多尺度四面体生成的难题


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汽车声场网格生成
在这个应用中,拿到的客户模型除了有很多孔洞和裂缝等漏水问题,模型本身也有很多的自交问题,整个模型的建模用到的关键技术步骤如下:


1)   调用自研的补洞算法,自动识别出模型的孔洞,并把孔洞自动缝合;
2)   采用包面算法,生成声场模型的初始网格;
3)   调用网格的简化和优化算法,生成符合客户要求的表面有限元网格
调用四面体剖分算法,生成最终的连续的共节点的声腔四面体网格


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                                                      模型中的补洞



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                                            声腔四面体网格的生成
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