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在 MeshCAST 中有两种网格装配技术:表面网格装配和布尔装配。

1.表面网格装配(Surface Mesh Assembly)

该技术允许对两个具有共同面的网格自动装配或半自动装配。也就是说,这两个表面网格在某

2.布尔装配(Boolean Assembly)

布尔装配允许对两个相交的表面网格进行装配。与表面网格装配不同的是,在这种情况下,要

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3.9.1 表面网格装配

通过把主几何体和副几何体的重叠面合并融合为一个共同的表面,网格装配功能把所输入的两 个表面网格装配成同一网格。在每个装配过程中,重叠的面可以多于一个。

图 3.204 中给出了一个简单的例子。用户想模拟一个加冒口的铸件。表面网格装配可以迅速在 铸件和冒口之间建立起一致性网格。

图 3.204 装配技术演示

首先输入的面网格文件为“主几何体”,由 File/Open 菜单读入。第二个面网格文件为副几何 体,由 File/Assemble 菜单读入。

下面的例子示出了网格装配的各种情况。用户只要搞懂了这 4 个例子,其他的装配问题就很容 易解决了。

例 3.18 (理想情况下)两个立方体进行装配,主几何体的顶面与副几何体的底面重叠在一 起。我们希望装配后两重叠的面可以融合在一起,沿边界的节点同属于两个几何体(以黄色的多边 形显示),如图 3.205 所示。

读入主副几何体网格文件后,装配器在绘图区给出主/副(Master/Slave)相结合的网格,并弹 出 Assemble 选项卡,如图 3.206 所示。

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图 3.205 例 3.17 图

图 3.206 装配菜单选项卡

在此阶段,可以看到装配器在 Show Features 的帮助下如何识别两重叠面的边界。属于重叠边 界的每条边被看做特征边(Feature Edge)。容易理解,每个重叠面都含有一个包含有主几何体边和 副几何体边的封闭的边界环,如图 3.207 所示。装配器沿着这个边界把两个重叠的面合并为一个面,

并沿边界将节点合并,使之同属于主几何体和副几何体。

在此情况下,Show Features 可以显示重叠面的边界(以红色显示)。由于此时边界(一个封闭 的环)没有问题,单击 Continue Assembly 按钮,继续进行最后的装配。两个重叠面合并为一个面,

主副几何体的边界节点也合并在一起,这样就完成了装配,如图 3.208 所示。

主副几何体 间的重叠面 副几何体

主几何体

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图 3.207 由主几何体特征边组成的重叠的边界环(以红色显示)

图 3.208 装配完成:最终的装配网格以两几何体之间的黄色多边形显示

若主副几何体之间存在微小间距也可以装配(如图 3.209 所示为装配前的情况)。

之后,我们会处理间距较大的情况。

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图 3.209 在主副几何体之间存在微小间距

例 3.19 注意红线代表主几何体的特征边,绿线代表副几何体的特征边,如图 3.210 所示。

例 3.17 中只有红色边,本例中我们看到了绿色边。这里,我们要搞清楚在什么时候和为什么当单 击 Show Features 按钮时会出现红色边和绿色边。

图 3.210 特征边显示

这里,如果选择了主几何体的边(红色),它将由一个完整的环组成。但装配器却选择副几何 体的边(绿色),因为主/副几何体的边其实都在主几何体的面上。不选主几何体边的原因是这些边 是悬空的,没有处于任何副几何体的面上。装配器会对绿色边和红色边相重合的地方自动处理。本 例中最重要的地方是,当要在主几何体的边(红色)和副几何体的边(绿色)之间做出选择时,应 选择在几何上位于另一边的那条边,如本例中所示。同时还必须保证对每个重叠的面都应存在一个 封闭的环,并且这个环是由红边和绿边组成的。不用担心环上有断开的地方,因为装配器会很好地 处理它们。例 3.21 给出了当出现断裂时装配器如何修复这些裂缝。

例 3.20 使用和例 3.19 相同的模型。如果间距很大,如图 3.211 所示,装配器会既选择主几 何体的边,又选择副几何体的边,并要求用户解决这种冲突。根据前述的原因易知,用户会选择主 几何体的红色边,而不选择副几何体的绿色边。原因是副几何体的边是悬空的,而主几何体的边恰 好位于副几何体的面上。

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单击装配菜单中的 Sel/Desel Edge 按钮(如图 3.212 所示),实施对特征边的取舍。然后单击三 角形面进行选择(第一次单击)或取消选择(再次单击)。用户也可以单击 Active-Display Master 按钮和 Active-Display Slave 按钮来观察几何体的网格。

图 3.211 边的选择 图 3.212 装配菜单

取消了对所有副几何体边的选择后(如图 3.213 所示),单击 Continue Assembly 按钮得到希望 的结果,如图 3.214 所示。

图 3.213 特征边的取舍

取消了对副几何体的边(绿色)的选择(因为它们悬空),保留主几何体的边(红色),因为它 们位于副几何体的面上。

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图 3.214 装配结果

例 3.21 现在来看一个需要移动节点的例子。这一般是当主几何体和副几何体网格出现了交 错现象需要修复的时候。图 3.215 给出了重叠面的情形。

图 3.215 有重叠面的情形

唯一的方法是把主几何体的节点或副几何体的节点人工移动以消除交错现象,图 3.216 示出了 这个方法。

请注意,要多用 Store Features 按钮来存储人工操作的结果。请参看“移动节点”一节来交互 移动节点。

副几何体

主几何体重叠面穿入 副几何体

主几何体

副几何体重叠面穿入 主几何体

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(a)用 Move Node 按钮移动一个节点后的情形 (b)移动两个节点后的情形

(c)移动 3 个节点后的情形 (d)移动所有节点后的情形

图 3.216 人工移动节点以消除交错现象

注意所谓解决网格交错问题是指,只移动重叠面边界的副几何体的节点。其余的重叠面的节点

(重叠面的内部节点)不需要移动,因为装配器会自动把两个重叠面合并为一个面。因为经过移动 节点,主几何体和副几何体的特征边很好地对齐了,所以选择红色边和绿色边均可。在这种情况下,

我们推荐保留主几何体的特征边(红色,如图 3.217 所示),然后装配两个网格。单击 Store Features 按钮(保存此前进行的人工操作),然后单击 Continue Assembly 按钮生成最终的装配网格。

请注意,所有的装配修复操作都是针对特征线/边(红色和绿色)及特征节点的。重叠面的其 余问题会由装配器自动修复。简单小结一下,在进行 Continue Assembly 前,要做的工作有:

保证所选择的特征线位于对面的几何体重叠面上,而不是悬空的,如例 3.19 所示。

解决红线和绿线之间的冲突,如例 3.20 所示。

移动必要的特征点,如例 3.21 所示。

上面 3 个步骤是一个整体,可使用户通过手工操作来达到目标。尽管装配网格看起来很复杂,

但如果用户掌握了上面的 3 项技术,就会顺利地解决复杂的装配问题。

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图 3.217 保留主几何体特征边(红色)

现在来看看如何探测由装配器指出的错误,如何用例 3.22 和例 3.23 给出的方法解决这些错误。

一般地,所有错误都应该在 File/Assemble 操作之后和 Continue Assembly 操作之前修复。这个 阶段称为装配特征边(Assembly Feature Edge)阶段。还有一个阶段,需要用户从一个中间文件 master_slave.sm 获取信息,此文件是装配器为探测错误而创建的。当重叠边界环上有裂缝,而装配 器不能处理此问题时,就需要这个阶段。我们用下面的例子对这两种情形进行说明。

例 3.22 请看如图 3.218 所示的错误信息(如果装配失败会出现此信息)。

图 3.218 装配失败时的错误信息

为了修复这些错误,注意一下出现问题的单元和节点的序号,忽略其余信息。在本例中,出问 题的单元序号为 38454、40071、4948 和 6297。确认一下这些单元序号所代表的单元确实是在主/

副几何体相结合的网格上(在 Assembly Feature Edge 阶段激活的特征边),而不仅是主几何体的网 格或副几何体的网格。为此,需要退回到 Assembly Feature Edge 阶段进行察看,具体做法是使用 File/Open 命令读入主几何体网格,然后用 File/Assemble 命令读入副几何体网格,然后用 Display Elements 按钮显示这些单元(在输入窗口中输入单元序号),如图 3.219 所示。

图 3.219 表明所报告的单元序号和特征边正是处于交界位置上。观察发现,出问题的位置处,

红色边环和绿色边环之间的间距过大,所以装配器不能处理此问题。图 3.220 从另一个视角给出了 二者之间的大间距。

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图 3.219 显示出问题的单元

图 3.220 红色边环和绿色边环间的间距过大

为了解决这个问题,需要移动端点处的节点以减小间距。图 3.221 表明已经把副几何体的节点 移动到靠近红色特征边。

为了更加保险起见,把主几何体的节点移动到更靠近绿色边环的端点会更好。图 3.222 表明已 经达到上述目标。现在两个端点之间的间距已经足够近,可以用装配器来处理了。单击 Continue Assembly 按钮完成装配(别忘了要先单击 Store Features 按钮)。

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图 3.221 移动副几何体的节点到靠近红色特征边

图 3.222 把主几何体的节点移动到更靠近绿色边环的端点

例 3.23 单击 Continue Assembly 按钮后,用户也许会得到如图 3.223 所示的错误信息。

请注意最后两行,所有在创建文件 master_slave.sm 时产生的错误信息都应该首先在此文件中 检查,而不是如前述的在 Assembly Feature Edge 阶段进行检查,所以要注意显示在屏幕中的所有 节点序号和单元序号,然后读这个文件(master_slave.sm)。对出现问题的节点位置在文件中是这 样描述的:由于不能修正出现在这个位置的错误(注意这不是在 Assembly Feature Edge 阶段,如

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果是在这个阶段我们可以读入由装配器生成的中间面网格文件 master_slave.sm,并识别错误的位 置),我们必须用由 Assembly Feature Edge 阶段形成的主副几何体复合文件(combined Master/Slave file)来确定相应的错误发生的位置(如图 3.224 所示),然后才可以修正这个错误。所以为了识别

果是在这个阶段我们可以读入由装配器生成的中间面网格文件 master_slave.sm,并识别错误的位 置),我们必须用由 Assembly Feature Edge 阶段形成的主副几何体复合文件(combined Master/Slave file)来确定相应的错误发生的位置(如图 3.224 所示),然后才可以修正这个错误。所以为了识别

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