變形域和控制柄方法
使用變形域和控制柄方法進行網格變形時,網格模型被分割成若干個變形子域,位於變形域上的控制柄常常用來控制變形域形狀的變化。當控制柄移動時,變形域的形狀隨之變化,進而影響變形域內部節點位置的分佈。變形過程中,網格以一種合乎邏輯的方式變化,即靠近移動控制柄的節點位置變化量大,靠近靜止控制柄的節點位置變化量小。處在移動和靜止的控制柄之間的網格透過拉伸和壓縮過程來向著預期的形狀變化。
每個節點相對控制柄的運動量是透過內部計算的影響引數來控制的。有時,計算影響係數需要花費很長時間,但這些影響係數一旦計算完畢,它們會儲存起來並立即作用到網格模型上。因此,當控制柄和變形域設定好後,HyperMorph 會花費一定的時間(與變形域的尺寸有關)計算這些控制柄的影響係數。然後在移動控制柄變形網格時就不再需要進行計算,因而實際的變形過程很快就會實現。這種方法的好處就是可以互動式的實現網格變形,即使對大規模的模型,依然有效。
當處理較大規模的變形域時,計算影響因子的過程是非常耗費機時的。對於包含超過 50000 個單元(當然,這個數目可以更改)的變形域來說,HyperMorph 將呼叫大變形域求解器。大變形域求解器在處理大規模變形域時速度較快,但美中不足的是需要使用者在每次網格變形操作時都要啟動,因而減緩了網格變形過程。然而,計算大規模變形域影響因子的過程是非常緩慢而且極佔記憶體的,所以在此情況下,大變形域求解器是非常適用的。
通常下,變形域和控制柄分為兩組:整體變形域和區域性變形域。每個整體變形域與若干個整體控制柄相關聯。整體控制柄只會影響到與其相關聯的整體變形域內部的節點。整體變形域和整體控制柄在處理大規模網格變形問題時優勢較為明顯。
區域性變形域可以分為五類:一維變形域(1D domains)、二維變形域(2D domains)、三維變形域(3D domains)、邊界變形域(edge domains)及通用變形域(general domains)。每個區域性變形域與若干個區域性控制柄相關聯。區域性控制柄採用小尺度、引數化的形式實現網格變形。一個網格模型中可以同時包含整體變形域和區域性變形域,因而可以實現不同尺度的網格變形操作。一般來說,同時建立兩種型別的變形域和控制柄是不必要的。圖 7-3 給出了各類變形域的定義方式及在 HyperMesh 前處理介面下的圖示。
圖 7-3 變形域圖示
變形體方法
透過 HyperMorph 的變形體功能,使用者可以將整個有限元模型封裝至一個擁有八個頂點的六面體空間中,並對其進行各類網格變形操作。完成了封裝後,使用者可以針對該空間的各個頂點,邊和表面進行變形操作,例如移動頂點,將直線邊改為曲線邊,或將平面改為曲面的方式,對變形域的形態進行改變,進而間接影響到模型的網格形態。多個相鄰的 Morph Volume 還可以被連線到一起,實現整體協調變形。透過對被安置在變形域各個頂點的控制柄的位置改變,從而實現功能強大的網格變形工作。
透過體網格變形技術進行網格變形時,僅會影響到位於該變形域內的所有節點。相應的,針對節點與變形域間的關係,使用者既可以在節點建立時,即選擇其所從屬的變形域,亦可在後續工作的任何階段,將新的節點新增到已有的變形域中。