FEKO中文手册第四章

14.在CADFEKO中创建几何模型并划分网格4.1设置单位选择Solution→Modelunit设置CADFEKO中用到的所有的距离单位。除标准单位外，用户可以根据米制的单位指定任意一个长度单位，例如，当工作于微米量级时，应取1E-06，此单位会在状态栏显示。在CADFEKO中改变单位并不会改变数值，它会改变所有的数字间距（更改单位前后所做创建），因此，可以在创建模型的任意时间进行。4.2几何扩展几何操作（例如检查两个点是否相同）要求有数值最大容差，此最大容差依赖模型的大小，（例如，微带结构可能要求在几微米量级定义尺寸，但是在研究绕山丘传播时如此精确的定义大小显然是不必要的），因此CADFEKO允许指定模型的大小，――在主菜单下选择Geometry→Extents。在所有方向的扩展相同，因此，只需要指定一个值。即最大直角坐标值，它给出任意方向的最大偏移量——沿三个坐标轴的任意一个轴。例如，如果最大坐标值为500，整个几何图形的原点须调整到1000x1000x1000的立方体的中心点，大小由CADFEKO中的单位规定（参考4.1节）。模型的公差由最大坐标被分为8510份的值确定。如果坐标值多于这个量，它们是唯一的，注意：只有当它们之间的差小于容差的百分之1时才能保证这个值相同，在此范围之外，坐标值的唯一性或连续性不能保证。几何扩展的缺省设置为5E+02，因此，建议采用这个值，除非模型较大（例如，以毫米为单位汽车建模），或很小（要去一个更精确的模型或网格）。设置其它值，而不是5E+02时，输出Parasolid模型与CADFEKO所用的单位不同。尺寸框应用于所有的模型，例如，如果两个球中的任意一个超过尺寸框，即使结果在框内，两个球间的交叉面也不能创建。如果几何大小超过了指定的大小，CADFEKO会显示错误信息。扩展值可以改变而不必关闭出错的对话框。4.3创建几何4.3.1创建实体基元Geometry→Solid菜单包含创建新立方体图形、喇叭体（切去顶端的棱锥），球体，圆柱体或锥体的子菜单。所有实体图的输入过程基本相同，因此，这里主要处理立方体。在选定（全局或当前）的坐标下目标有一个固定的方向，立方体的所有表面都位于主要的平面，对于喇叭体,基线与xy轴或uv轴对齐，高度为z轴或n轴方向，对于圆柱体和锥体轴的方向沿z轴或n轴方向。因此对于任意方向，目标必须取适当的坐标系进行局部坐标创建或以后进行转换。创建立方体对话框示于图4-1,要求给出一个角的位置和沿着三个坐标轴方向的大小。每次点击创建按钮时会创建一个新的对象，当所有需要的立方体创建好时，点击关闭或按住Esc关闭对话框。大小必须为非0的数，否则CADFEKO会在消息窗口显示出错信息并指示错误区域。此时，目标无法创建。例如，负值可以被接受（例如立方体的宽度）它们可以取相反的方向。标签区允许输入新目标的名字，这在树形结构中可以显示并且在任何时间可以改变。如果一个球体或圆柱体的径向场用一个点向量规定，球体或扩展的圆柱体的表面将通过那个点，对于锥体其径向随着当前坐标系统的原点与当前uv平面上的点的投影间的距离确定。为指定一个锥体顶点，使顶端径向场为0。立体的初始值在缺省状态下设置为理想的电导体，但是可以改变为绝缘体或壳结构。这通过设置2局部属性实现（参考5.2.1）。图4－1：创建立方体对话框几何面板4.3.2创建表面初值所有的二维表面被创建为实体平面，因此在树形列表中实体表面也包含一个正面（Face）输入，（在本文件中外表面指部件或组件，而正面指组成外表面的面或定义的实体的边界）。当前只支持平面多边形，椭圆面和抛物面。多边形由图4-2所示的对话框生成，所有指定的点必须位于同一个平面，最简单的选项为将局部坐标与多边形平面对齐并保证所有的n轴上的坐标值为0。图4－2:创建多边形对话框点击添加按钮在一个有焦点的顶点后添加一个顶点，或当所有的点都没有焦点时，在列表的最后加附加点。按照指定的顺序连线，而且不允许穿过边界来生成多边形。输入焦点所在的顶点在三维视图中以蓝色的矩形显示。如果上一个坐标值是通过鼠标输入的，CADFEKO会自动添加另一个点并将焦点3移动到它，法向翻转（Reversenormal）按钮重新定义点的顺序，使得法向矢量翻转（按照数学中按边界的旋转方向取正负的规则确定）。当点击创建按钮时，所有的空矢量点被自动删除。对于多边形，属性对话框包括一个输入非网格化的平极，如果这个选项被设置为真，多边形网格化为单个多边形平面而不是三角平面，这在FEKO中用到UTD方法。标签区允许输入新目标的命名，这在树形结构中可以显示而且在任意时间可以改变。椭圆和抛物面的径向场的初值必须为正。抛物面沿如图4-3所示的n轴取向。径向场指定了在与轴正交的平面上的半径R，而且必须取正。焦深是从原点到焦点的距离f，如果它取负值，抛物面的方向为沿N轴，焦深与高度h有关：24Rfh图4-3：抛物面的大小4.3.3创建曲线初值FEKO中的曲线部分可以用于构建几何的组成框图（例如，利用旋转，扫描或蒙皮操作）或用于自由导线。除了由壳体正表面的交叉面生成的常用曲线外，FEKO还支持很多简单的图元，这些图元包括单根直线，几何折线，拟合样图，贝赛尔曲线，椭圆拱线和单环线和螺旋线。曲线图元的创建与立体和表面的创建十分相似。折线和拟合样图的图元利用点列表，这里，对于多边形表面，如果上次的字段是用鼠标输入的，会创建新字段，空白点在构建几何时被删除，螺旋部件也可以通过将顶端和底端的半径顶设置为不同的值，以生成圆锥形螺旋，或将高度设置为零生成平板螺旋。注意：导线的半径在边线上（这在树形结构中的详细列表中）指定而不是由初始值指定。指定一根导线的曲率半径也可以用同样的方式实现，这根导线曲线由几何操作生成（例如两个交叉平面的交叉线）。4.3.4几何的输入和输出CADFEKO是基于Parasolid实体建模内核，因此Parasolid模型可以不需要任何转换进行输入和输出。在主菜单下选择File→Export→Parasolid可以将几何输出到Parasolid文件，这样可以打开输出Parasolid模型对话框（在对话框中必须在文本和二进制格式之间进行选择），对话框后紧跟着一个输出到的文件名。CADFEKO目前输出Parasolid17.0版本，但是有了正确的略图文件，还可以将它输入到Parasolid旧版本。只输出最后生成的几何。输入和输出同一个模型会丢失整个生成的树形结构，类似于产生初始模型的操作（参考4.5节）。Parasolid模型本身局限于以原点为中心的1000x1000x1000的单元立体盒中，CADFEKO引入了一种缩放因子消除该限制（参考4.2节）。输出Parasolid模型对话框里的刻度因子区可以显示这个刻度因子的值，CADFEKO中模型的单位必须乘以这个刻度因子，这样可以将CADFEKO中的单位转变为Parasolid模型中的单位。0.1的刻缩放因子意味着保存的Parasolid模型的尺寸是CADFEKO模型中所用的尺寸的十分之一。通常，输入Parasolid模型的程序允许指定一个在输入Parasolid模型时必须乘以的因子，这4个因子必须与CADFEKO中给出的缩放因子成反比。为了方便起见，输入的因子储存于一个与Parasolid文件在同一个目录中的独立的文件中（文件名是通过在Parasolid文件全名上加.info生成，例如export_geometry.x_t.info）。如果模型需要大于500个单位，扩展必须增加，而如果模型小于50个单元，可以减小扩展，通常不推荐这样做，（除非模型很小，而且要求精确度高），因为使用缺省的扩展结果会导致生成不符合Parasolid模型标尺的刻度，因而无法跟踪缩放因子）。Parasolid模型还可以输入到CADFEKO模型中，在主菜单下选择File→Import→Geometry→Parasolid...。这要求输入文件名并打开一个输入Parasolid模型对话框，在对话框中可以修改缩放因子。这个缩放因子是在输入Parasolid模型时所乘的因子。如果Parasolid模型是由CADFEKO生成，而且*.info文件有效，对话框将会在这个文件中显示这个值。这个值可以改变，例如，如果一个天线模型是以毫米为单位构建的，然后又输入到以米为单位的汽车模型中，需要一个0.001的刻度因子（而不依赖任何在模型扩展时定义的缩放因子），注意：输入一个带有刻度因子的大型模型而不是单个部件可能是一个很慢的过程。Parasolid模型中孤立的顶角（acorns）与CADFEKO中命名过的点不同（参考3.5.2）,因此它们不需要输入，但是，CADFEKO会将它们的坐标值写入消息窗中，这样，需要命名的点可以手工创建。输入的模型要求质量完美，这点很重要。如果输入的模型在两个假定要连接的表面之间有重叠的表面和裂隙，CADFEKO模型的结果也会如此，对这样的模型进行优化十分重要。如果检查到输入字体错误，文件的所有部分会输入，即使它们含有错误。因此，只去除出错的部分并只删除一些有问题的表面是可能的。然而，这个选项应在使用时要慎重，因为它允许在模型中加入讹误的数据，这个数据假定是一致的。理想情况下，在这个操作完成前后模型应归档（参考3.2.4节）。CADFEKO还可以利用格式转换程序输入其它的CAD格式，当前可支持ACIS,Catia,ProEngineer,STEP及Unigraphics等格式。在主菜单下选择File→Import→Geometry→...。（注意：译码器有独立的license,如果一些菜单项不可以用，这些模块的licence没有被激活。如果你需要或想要评估这些模块，请与发布商联系。）如果选择了一个导入菜单项，CADFEKO会要求输入文件名然后打开import...modeldialog。此对话框里的单位群会显示输入模型的单位并允许设置目标单位。目标单位确定缩放因子并且可以被设置为不同于当前模型单位的某个值，以创建所需要的标尺效应。如果CADFEKO不能确定输入模型的单位，即假设单位为米。可能会要求选择不同的单位，以便输入的模型在上面所讨论的Parasolid模型的大小极限范围之内。因为输入的模型要转换为Parasolid模型，所有用于Parasolid模型输入的注释在这里仍然适用。由于内部表达式的不同，转换CAD格式可能会产生附加的意料之外的结果。尤其是连接面有时不能正确的对齐，这是个综合问题，因为事实上CADFEKO目前还没有任何固定的CAD工具。有些输入模型使用了多种表达式，而在对它们定标时也会导致一些问题的出现。转换记录被保存在%FEKO_USER_HOME%\logs\CADimport.log文件中，当转换失败时，这个文件变得尤其有用。4.4几何操作目标或目标依赖的变量的任意组合可以进行选择和修改，多数选项可以在主菜单下或在修改几何工具栏里找到，修改操作包括变换、逻辑运算（合并，减法及求交），对部件的其它高级运算（例如投影，分开，旋转及爆炸图）、重命名（如果修改目标的标签/命名或目标的一个区域/表面/边界界线，要求模型中的所有目标必须有唯一的名称）、复制（下面讨论）、删除（也可以通过快捷键Del实现）、翻转表面法向及属性（需打开一个类似于创建对话框的编辑对话框）。当邻近的目标有轻微不对齐时，表面和（/或）边界界线可能会有很小的重叠（假设为分离的目标）或非重叠（假设为连接的目标）的截面，如图4-4所示。如果这些部分与模型的公差有同样的数量级，这些目标间的布尔运算可能会失败，或者会导致很小的表面或裂缝。可以使用粘附操作以确保这些部分正确。当某项被分开接近于边界时，会产生类似的问题。5图4-4:轻微不对齐的表面显示了一段短的重叠边界界线和一段短的非重叠边界界线复杂的几何由一系列操作生成，这些操作以简单的初始化开始，操作顺序在树形结构中显示，在这个树形结构中的任一级选择和修改目标，或改变几何所依赖的变量都是可能的，如果选择了源项，CADFEKO会显示线型结构，此结构表示所有