Abstraction Shape w 3DEXPERIENCE – CAD pod kontrolą symulacji

1. Dlaczego geometria CAD bywa problemem w symulacji?

W analizach numerycznych bardzo często przeszkodą spowalniającą proces nie są ani właściwości materiałowe, ani warunki brzegowe, lecz sama geometria CAD. Modele projektowe zawierają liczne detale technologiczne – zaokrąglenia, otwory montażowe, grawery czy niewielkie fazy – które z punktu widzenia wytrzymałości lub przepływu mają znikomy wpływ na wyniki, a jednocześnie znacząco utrudniają siatkowanie i zwiększają koszt obliczeń.

Dodatkowo w środowisku przemysłowym często nie ma możliwości bezpośredniej edycji CAD. Wynika to z cyklu życia produktu w 3DEXPERIENCE: model może mieć status Frozen lub Released, co oznacza, że jest chroniony w PLM i nie można go modyfikować; użytkownik może mieć rolę bez praw o edycji geometrii; a czasem geometria jest dostępna jedynie jako reprezentacja w strukturze produktu.

Właśnie w tym miejscu pojawia się Abstraction Shape – jedno z kluczowych narzędzi przygotowania modeli do symulacji na platformie 3DEXPERIENCE

Abstraction Shape to symulacyjna reprezentacja geometrii CAD, przeznaczona wyłącznie do analiz. Umożliwia ona modyfikację, uproszczenie i wariantowanie geometrii bez ingerencji w oryginalny model projektowy, zachowując pełną kontrolę nad strukturą produktu i historią CAD.

Rys. 1 Przykładowy sposób tworzenia Abstraction Shape w środowisku 3DEXPERIENCE

2. Abstraction Shape w workflow 3DEXPERIENCE

Pełny workflow symulacyjny na platformie 3DEXPERIENCE można uprościć do czterech etapów:

Design Model → Model → Scenario → Results

Etap Model odpowiada za przygotowanie geometrii do obliczeń. To tutaj wykonywane są wszystkie operacje idealizacji, uproszczeń i podziałów geometrycznych. W praktyce oznacza to pracę na tzw. Target Shape – obiekcie, który jest aktywnie modyfikowany w aplikacjach typu Geometry Idealization.

Jeżeli użytkownik nie może edytować oryginalnego CAD, naturalnym wyborem staje się Abstraction Shape, który przejmuje rolę Target Shape dla symulacji.

Rys. 2 Workflow symulacyjny na platformie 3DEXPERIENCE

Kluczowa korzyść: przygotowanie modelu do obliczeń odbywa się w pełni niezależnie od CAD, przy zachowaniu powiązań umożliwiających aktualizację geometrii.

3. Czym technicznie jest Abstraction Shape?

Abstraction Shape to narzędzie w 3DEXPERIENCE umożliwiające przygotowanie geometrii 3D do symulacji bez modyfikacji oryginalnego modelu CAD. Pozwala wprowadzać zmiany wymagane do analiz MES lub CFD, zachowując jednocześnie odniesienie do danych źródłowych, co umożliwia aktualizację kontenera w przypadku zmian w projekcie.

Abstraction Shape można stosować na dwa główne sposoby:

Dodanie Abstraction Shape
Tworzony kontener jest powiązany z wybraną częścią, produktem lub istniejącym 3D Shape. Stanowi on strukturę do przechowywania fragmentów geometrii, które będą modyfikowane pod kątem symulacji, bez ingerencji w CAD źródłowy.

Kopiowanie geometrii do Abstraction Shape

Kopia niezależna (Independent) – geometria w kontenerze nie jest powiązana z modelem źródłowym. Zmiany w CAD nie mają wpływu na model w Abstraction Shape.

Kopia powiązana (As Result with Link) – zachowywane jest odniesienie do oryginalnego CAD. Jeśli projekt ulegnie zmianie, model w Abstraction Shape może zostać zaktualizowany, przy zachowaniu wprowadzonych modyfikacji symulacyjnych.

W kontenerze Abstraction Shape możliwe jest: usuwanie nieistotnych detali (defeaturing), wprowadzanie partycji, cięcie brył, tworzenie midsurfaces oraz uproszczeń osiowosymetrycznych. Dzięki temu geometria jest optymalnie przygotowana pod siatkę MES oraz różne scenariusze analiz.

💡 Wskazówka praktyczna:

Nazwy Abstraction Shape powinny być spójne i opisowe, np. PartA_Abstr_Static lub PartA_Abstr_CFD, co ułatwia zarządzanie wieloma wariantami części i zapewnia powtarzalność workflow.

3.1. Czym Abstraction Shape nie jest

Warto od razu wyjaśnić, czym Abstraction Shape nie jest. Nie jest częścią procesu projektowania CAD i nie służy do wprowadzania zmian w oryginalnej geometrii konstrukcyjnej. Nie jest też jednorazowym eksportem do symulacji – działa w ramach powtarzalnego, kontrolowanego workflow.

Abstraction Shape umożliwia wprowadzanie uproszczeń i modyfikacji geometrii, ale każda zmiana może wpływać na wyniki analiz. Dlatego modyfikacje należy stosować świadomie, planując je w kontekście konkretnych celów symulacji i rodzaju analiz MES lub CFD.

4. Typowe scenariusze użycia Abstraction Shape

4.1. Wiele reprezentacji jednej części

Jedna część CAD może mieć kilka Abstraction Shape, z których każda jest dostosowana do innego typu analizy – np. statycznej, dynamicznej, CFD czy osiowosymetrycznej. Każdy scenariusz korzysta z geometrii o odpowiednim poziomie szczegółowości, bez kompromisów i bez ryzyka modyfikacji CAD.

4.2. Uproszczenia geometrii (defeaturing, shrinkwrap)

Usuwanie drobnych filletów, małych otworów czy napisów pozwala znacząco skrócić czas siatkowania i obliczeń. Abstraction Shape umożliwia również uproszczenia typu shrinkwrap, zachowując jednocześnie kluczowe połączenia w złożeniu i powierzchnie istotne dla warunków brzegowych.

Rys. 3 Schemat idei Abstraction Shape – defeaturing. Po lewej na górze oryginalny CAD po prawej uproszczona, symulacyjna reprezentacja.

4.3. Modele osiowosymetryczne i niższa wymiarowość

Dla elementów takich jak śruby, tuleje czy zbiorniki ciśnieniowe pełny model 3D często nie wnosi dodatkowej informacji. Abstraction Shape pozwala przygotować reprezentację osiowosymetryczną lub powłokową bez ingerencji w geometrię projektową.

4.4. Testowanie wariantów geometrycznych

Zmiana średnicy lub rozmieszczenia otworów, lokalne modyfikacje grubości czy inne warianty konstrukcyjne mogą być analizowane równolegle, na oddzielnych Abstraction Shape, w sposób w pełni kontrolowany i powtarzalny.

💡 Wskazówka dla dużych złożeń:

Abstraction Shape umożliwia przygotowanie symulacji całego produktu bez naruszania struktury złożenia i bez potrzeby posiadania praw do edycji CAD – co jest kluczowe w pracy zespołowej.

5. Podsumowanie

Abstraction Shape w 3DEXPERIENCE to fundament nowoczesnego przygotowania modeli do symulacji. Umożliwia pełną kontrolę nad geometrią analityczną bez ryzyka ingerencji w CAD, co ma kluczowe znaczenie w projektach zespołowych i środowiskach o sformalizowanym obiegu danych.

Dzięki Abstraction Shape inżynier symulacji może:

tworzyć wiele reprezentacji jednej części dla różnych analiz,

skutecznie upraszczać geometrię i skracać czas obliczeń,

przygotowywać modele osiowosymetryczne i niższej wymiarowości,

testować warianty geometryczne w sposób powtarzalny i bezpieczny.

Świadome planowanie workflow oraz konsekwentne nazewnictwo Abstraction Shape pozwalają zamienić przygotowanie modelu z uciążliwego etapu w przewidywalny i dobrze kontrolowany proces – dokładnie taki, jakiego oczekuje profesjonalny specjalista od symulacji strukturalnej.

Post: Abstraction Shape w 3DEXPERIENCE – CAD pod kontrolą symulacji