Skip to main content

Subdivision based IsoGeometric Modelling Applied to Computer Aided Design and Engineering

Article Category

Article available in the folowing languages:

Komputerowe wspomaganie projektowania i prac inżynierskich

Naukowcy korzystający z dofinansowania UE opracowali przełomowe rozwiązanie łączące w jednym modelu procesy projektowania i analizy w ramach ujednoliconej reprezentacji geometrycznej.

Gospodarka cyfrowa

Dziedziny komputerowego wspomagania projektowania i prac inżynierskich rozwijały się dotąd niezależnie od siebie. Nie powinno zatem dziwić, że w dziedzinach tych stosowane są różne opisy matematyczne powierzchni. Różnice te wymagają obecnie stosowania czasochłonnych konwersji modeli, przez co optymalizowanie geometrii nowych produktów jest procesem kosztownym. Naukowcom pracującym nad projektem SIGMACADE (Subdivision based isogeometric modelling applied to computer aided design and engineering) udało się zniwelować te różnice poprzez zastosowanie tej samej reprezentacji matematycznej geometrii do modelowania i analizy — jest to metoda analizy izogeometrycznej. Za podstawowe narzędzie analizy izogeometrycznej posłużyła reprezentacja powierzchni oparta na podpodziałach. Jest to metoda precyzowania iteracyjnego polegająca na generowaniu szeregu coraz drobniejszych siatek, które ostatecznie zbiegają się siatki ciągłej o wymaganej rozdzielczości. Co ważniejsze, główną zaletą powierzchni opartych na podpodziałach jest możliwość bezlukowego modelowania dowolnych geometrii za pomocą pojedynczej powierzchni. Uczestnicy projektu SIGMACADE zajęli się dwiema różnymi metodami precyzowania siatki o szczególnym znaczeniu dla analizy metodą elementów skończonych. Liczba kroków podpodziału jest korygowania w celu osiągnięcia liczby stopni swobody niezbędnej dla potrzeb symulacji. Zapewnienie popularności nowego rozwiązania wymaga też jednak precyzyjnego dostrojenia stopnia wielomianów funkcji bazowych. Najczęściej stosowane w projektowaniu wspomaganym komputerowo funkcje bazowe to krzywe NURBS (niejednostajne wymierne krzywe B-sklejane). Do badania podpodziałowych reprezentacji powierzchni naukowcy posłużyli się algorytmem podpodziału SubDNURBS, który jest zgodny z krzywymi NURBS. Reprezentacja ta pozwala po raz pierwszy używać w analizach powierzchni podpodziałowych dowolnie wybranych stopni, niejednolitych odstępów między węzłami i wyrażeń wymiernych. Badacze opracowali dwie wtyczki do darmowego, dostępnego na zasadach open source pakietu Blender: jedną do modelowania z użyciem algorytmu SubDNURBS, a drugą do analizy izogeometrycznej cienkich powłok. Umożliwiło to opracowanie prototypu oprogramowania modelującego, które po raz pierwszy łączy w ramach jednego środowiska techniki projektowania i analizy izogeometrycznej. Wykazano, że takie podejście łączone nie tylko przyspiesza tworzenie produktów, ale też otwiera drogę dla nowych metod modelowania opartych na właściwościach fizycznych. Prace prowadzone w ramach projektu SIGMACADE umożliwiły rozszerzenie analizy izogeometrycznej na powierzchnie podpodziałowe zgodne z krzywymi NURBS. Metoda SIGMACADE może potencjalnie zrewolucjonizować projektowanie samolotów, samochodów i statków, umożliwiając tworzenie, testowanie i poprawiania modeli w ramach pojedynczego etapu. Nowa technologia zwiększa elastyczność projektowania, jednocześnie przynosząc oszczędności czasu i pieniędzy przy tworzeniu nowych produktów. Promocyjny materiał wideo przedstawia między innymi dodatkowy tryb modelowania fizycznego.

Słowa kluczowe

Projektowanie wspomagane komputerowo, prace inżynierskie, opis matematyczny, analiza izogeometryczna, korpus pojazdu, kadłub statku

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania