薄殼零件薄殼本體之結構化實體網格自動建構技術發展

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吳家瑋(Jia-Wei Wu) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

薄殼零件薄殼本體之結構化實體網格自動建構技術發展

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摘要(中)

模流分析(Mold flow analysis)為有限元素分析的一種，普遍應用於塑膠射出成型的產業中，隨著各產業對產品品質的要求提高，模流分析的精度要求也逐漸提高。其中，塑膠薄殼元件是射出成型當中常見的成品，因薄殼元件中包含許多凸起物等其它較為複雜支撐結構，所以目前大多以四面體網格建立，但此建構方式容易造成網格品質不良，若能將薄殼本體與凸起物分離，個別以手動進行六面體網格與三角柱網格建立，則可以改善網格品質，但是此兩種結構化網格的建立卻是非常耗時。因此本研究發展自動化搭建結構化實體網格的技術，針對薄殼元件之薄殼本體部份，探討如何使用特徵辨識資訊及Moldex3D Mesh基本網格建構模組，建立以六面體網格和三角柱網格為主的結構化實體網格。本研究會先掌握拓撲與幾何及特徵辨識資訊後，建立薄殼本體實體網格化所需要的資料與關聯，並產生高品質且結構規則的實體網格，未來可結合薄殼元件之凸起物網格建構資訊，發展更完整的薄殼元件自動化實體網格建構之演算法。

摘要(英)

Mold flow analysis is a type of finite element analysis, and is commonly used in plastic injection molding industry. As the requirement for product quality is increased, so is the requirement for the precision of mold flow analysis. Thin-shell plastic parts exist in many products and are frequently manufactured by injection molding. Tetrahedral meshes are currently used for thin-shell parts that contain many protrusions and other more complex support structures. But this type of meshes usually results in poor quality in simulation. When protrusion features and thin-shell are separated from a thin-shell part, it could be easy to generate structured type of meshes (hexahedron and prism) manually. However, building up structured type of meshes is very time consuming. This study is aimed at the development of an automatic mesh generation method for the thin-shell of a thin-shell part. We investigate how to build structured meshes for a thin-shell, and applys Moldex3D Mesh module to develop the program for automatic mesh generation of hexahedral and prismatic meshes for a thin-shell. In this method, the topological, geometric and feature identification information is first recorded. The data and correlated information of solid meshes used for each region of the thin-shell is then evaluated. Finally, an algorithm high-quality structured meshes generation for the thin-shell is developed. The results of this study can be used to develop a more complete method for structured-type mesh generation of thin-shell parts by combining the meshing of protrusion features.

關鍵字(中)

★ 結構化實體網格
★ 實體網格自動化
★ 薄殼
★ 特徵辨識

關鍵字(英)

★ structured grid
★ automatic solid mesh
★ thin shell
★ feature recognition

論文目次

摘要 i
Abstract ii
圖目錄 vii
表目錄 xii
第一章緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 2
1.2.1 薄殼CAD模型網格建構之前置處理 2
1.2.2 實體網格資料建構 3
1.3 研究目的與方法 5
1.3.1 研究目的 5
1.3.2 研究方法 7
1.4 論文架構 10
第二章薄殼本體結構化實體網格建構之基礎 12
2.1 本研究探討之薄殼本體範疇 12
2.2 薄殼本體結構化網格手動搭建問題 14
2.3 自動化建構方法整體說明 19
2.4 自動化網格建構之CAD模型前處理 21
2.4.1 B-rep資料介紹 22
2.4.2 邊與面關聯性資料 22
2.4.3 薄殼模型內外面辨識資料 22
2.4.4 薄殼元件內部凸起面特徵辨識資料 27
2.4.5 薄殼元件內部凸起特徵輪廓計算 29
第三章薄殼本體之結構化網格自動化建構 31
3.1 前言 31
3.2 建立內部每個區域之輪廓資料 31
3.2.1 區域之定義 31
3.2.2 區域關聯性資料 34
3.2.3 建立內部輪廓資料 34
3.3 建立內外部配對輪廓資料 37
3.3.1 搜尋外部配對面 37
3.3.2 建立外部輪廓 39
3.3.3 外部輪廓接合 41
3.3.4 階層輪廓之建構 48
3.3.5 配對輪廓關聯性資料 51
3.4 建立內外配對之表面網格資料 51
3.4.1 設定內外配對輪廓的點資料 53
3.4.2 建立內部表面網格 55
3.4.3 建立外部表面網格 57
3.4.4 配對輪廓關聯性資料與網格資料的關聯 59
3.5 建構實體網格 62
3.6 建構網格未接合區塊的實體網格 62
3.6.1 類型一之薄殼實體網格搭建 64
3.6.2 類型二之薄殼實體網格搭建 66
第四章測試結果與分析 69
4.1 前言 69
4.2 程式操作流程 69
4.3 測試案例之呈現 71
4.3.1 薄殼CAD模型無凹陷及凸起特徵之測試結果 71
4.3.2 薄殼CAD模型內部有凸起特徵之測試結果 75
4.3.3 建構網格時間探討 81
4.4 實體網格品質分析 85
4.4.1 網格品質指標比較 85
4.4.2 模流分析結果 91
4.5 目前方法之限制 95
第五章結論與未來展望 100
5.1 結論 100
5.2 未來展望 101
參考文獻 103

參考文獻

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[20]openNURBS：http://www.rhino3d.com/tw/opennurbs
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[22]科盛科技：http://www.moldex3d.com/en/

指導教授

賴景義(Jiing-Yih Lai)

審核日期

2020-7-29

推文