オプションモジュール:シミュレーション

ボリュームメッシュ

単一マテリアルまたは複数マテリアルのコンポーネントやマテリアル試料のCTデータから直接、正確かつ質の高い四面体ボリュームメッシュを作成します。
VGSTUDIO MAX
Volume Meshing


四面体メッシュの世代



ボリュームメッシュは、機械的、流体、熱的、電気的シミュレーションなどの用途に広く利用できます。

このモジュールは: 

  • サードパーティのFEMシミュレーションソフトウェアでの用途のために、CTデータから直接、正確かつ高品質の四面体ボリュームメッシュを簡単に作成できるツールです。
  • サブボクセル精度、局所適応型面定義に基づいています。*
  • 中間サーフェスメッシュを作成せずにCTスキャンのボリュームデータを直接処理するアルゴリズムに基づいており、最大の幾何学的精度を維持することができます。
  • 単一材料および複数材料のコンポーネントまたはマテリアルプローブのスキャンに最適です。

*必要な座標計測モジュール 

Unrolled object


生物学的に最適化された航空構造ブラケット

Unrolled object


マルチマテリアルコネクタ

Leveled freeform surface


繊維強化マテリアル

Unrolled object


生物学的に最適化された航空構造ブラケット

Unrolled object


マルチマテリアルコネクタ

Leveled freeform surface


繊維強化マテリアル



有限要素(FE)メッシュ品質を制御し、改善するとともに、ヒストグラムを用いてメッシュ品質を確認し、評価します。



有限要素(FE)メッシュ品質を制御し、改善するとともに、ヒストグラムを用いてメッシュ品質を確認し、評価します。



メッシュパラメータの最適化



メッシュ最適化のターゲットパラメータを設定することで、特定の要素品質要件に従って有限要素(FE)メッシュ品質を制御し、改善することができます。

次の基準から1つ以上を選択します。 

  • 最大/最小要素サイズ、
  • エッジアスペクト
  • エッジ/高さの側面
  • コラプス
  • ストレッチ
  • 形状係数
  • 最小面角度
  • 最大面角度
  • そして最小値。エッジサイズ。

各品質基準のヒストグラムを使用し、メッシュで基準を可視化すると、メッシュの品質を明確的に確認および評価できます。



指定した領域の メッシュをローカルで調整します。



指定した領域の メッシュをローカルで調整します。



ローカルメッシュの微調整



シミュレーション結果の精度を高めるために、作成される要素の数を制限しながら、指定した領域のメッシュをローカルで調整できます。VGSTUDIO MAXの使い慣れたROIツールにより、効率的なワークフローが得られますします。



肉厚に基づく微調整のアップグレード



ボリュームの薄い部分のメッシュがこれまで以上に正確になりました。四面体要素の数を指定することにより、メッシュの忠実度を大幅に向上させることができます。



指定された関心領域(ROI)に基づいて、四面体要素、ノード、またはファセットセットを設定し、データを書き出します。



指定された関心領域(ROI)に基づいて、四面体要素、ノード、またはファセットセットを設定し、データを書き出します。



FEエンティティセット 



サードパーティのFEMソフトウェアで、荷重、固定、接触などのさまざまな境界条件でアプリケーションを効率的に準備できるように、ボリュームメッシュモジュールを用いて、指定した関心領域(ROI)に基づいて四面体要素、ノード、またはファセットを設定して書き出します。作成済みメッシュは、ROIのアウトラインを利用します。VGSTUDIO MAXのCTデータでFEエンティティセットを設定すると、幾何学的情報が失われる可能性が減ります。また、サードパーティのFEMシミュレーションソフトウェアに書き出した後でも、高度な幾何学的精度を保証することができます。



連結していない要素セットの識別、可視化、削除などを行います。



連結していない要素セットの識別、可視化、削除などを行います。



FEメッシュの連結性



ボリュームメッシュモジュールで連結されていない要素セットを効率的に識別、可視化、あるいは削除することによって、粒子の緩みのないクリーンなFEメッシュを作成できます。



鋭いエッジを含んだコンポーネントの四面体ボリュームメッシュを作成します。



鋭いエッジを含んだコンポーネントの四面体ボリュームメッシュを作成します。



ボリュームメッシュ作成時に鮮明な形状を再現



シャープなエッジが含まれるコンポーネントの四面体ボリュームメッシュを作成し、四面体要素の数を大幅に減らすほか、コンポーネントの形状をさらに正確に表示します。このオプションを有効にすると、アルゴリズムではコンポーネントのシャープなエッジを特定し、その上で有限要素(FE)ノードを調整することでこうしたエッジを反映するメッシュを作成します。



ポロシティや繊維複合材の解析で得られた微細構造情報をFEMシミュレーションに簡単に利用できます。 



ポロシティや繊維複合材の解析で得られた微細構造情報をFEMシミュレーションに簡単に利用できます。 



マテリアル解析からのデータをメッシュセルに読み込みます



ポロシティや繊維複合材の解析で得られた微細構造情報をFEMシミュレーションに簡単に利用できます。二次繊維配向テンソルとファイバーボリューム率のコンポーネントのほか、ポロシティとグレイバリューを、四面体メッシュにマッピングして書き出すことができます。



FEMシミュレーションにマクロおよびミクロポロシティを含めるためのワークフロー



FEMシミュレーションにマクロおよびミクロポロシティを含めるためのワークフロー



マクロポロシティとミクロポロシティの区分



マクロポロシティは、メッシュ中の内部表面としてマイクロポアの境界を採用することで、ボリュームメッシュで幾何学的に表すことができます。またマイクロポロシティは、各メッシュセルのマイクロポアの体積分率としてボリュームメッシュにマッピングし、.csv形式で書き出すことができます。この形式はDigimatなどに直接読み込んで、FEソルバーで使用できます。



マクロポアはボリュームメッシュによって幾何学的に表示されます。その一方、ミクロポロシティはボリュームメッシュのセルにマッピングされ、色分けされます。



マクロポアはボリュームメッシュによって幾何学的に表示されます。その一方、ミクロポロシティはボリュームメッシュのセルにマッピングされ、色分けされます。



ボリュームメッシュの書き出し 



四面体メッシュは、FEシミュレーション用に、TET4リニア要素またはTET10二次要素を使ってAbaqus(.inp)、Patran(.pat)およびNastran(.bdf)形式で書き出すことができます。



研究で調査された方法の中で最適なCTデータのボリュームメッシュ



国際的なハイテク企業で、航空宇宙および防衛市場におけるシステムおよび装備品のティア1サプライヤーであるSafranは、複数のベンダーによるボリュームメッシュソリューションを比較評価した結果、VGSTUDIO MAX 3.4.4のボリュームメッシュモジュールが、調査したメソッドの中で最も優れていたと評価しました。同社は博士論文の一環として、コンピュータ断層撮影(CT)データのボリュームメッシュについて明確に検討しました。

メリット
精密


形状の整合性を保ちながら、サブボクセル精度の面定義で他にはない精度を実現します。中間サーフェスメッシュの落とし穴を回避し、データの完全性と精度を保つことで、最も信頼性の高い解析結果を得ることができます。

効率性


サーフェスメッシュの修正など、手動による事前処理の必要性を排除します。1つのソフトウェアソリューションで、最小限の編集で高品質のメッシュを得て、CTスキャンからボリュームメッシュにスムーズに変換します。

有益性


重要なデータでシミュレーションを向上させます。繊維配向、繊維とポロシティのボリューム率、グレイバリューなどの重要な情報を呼び出し、包括的で情報に基づいたシミュレーション結果を得ます。

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