3D 電腦斷層影像生成 CAE 網格模型

在當今科技飛速發展的時代，逆向工程已經變得越來越重要。在逆向工程中，CAE 有限元分析是一個關鍵步驟，可以幫助工程師和設計師更好地理解並優化產品性能，但是如何生成高品質的 FE 有限元網格模型呢？本文將介紹如何從各種 3D 影像 (包含 CT, MRI, FIB-SEM 等) 生成 FE 有限元, CFD 網格模型，並用於 CAE 有限元模擬中。

 

如何從 3D 電腦斷層影像轉換為 FE 有限元模型？

Simpleware 軟體提供了一個強大而直觀的工作流程，使您能夠從 3D 斷層影像快速創建高品質的 FE 有限元模型，用於各種工程和科學應用中的模擬和分析。

首先，將您的 3D 斷層影像（例如DICOM格式）導入Simpleware軟體中。這可以包括來自 CT 斷層掃描、MRI、micro-CT、FIB-SEM 等多種影像數據，Simpleware支援多種不同的檔案格式。

接下來，利用 Simpleware 的分割工具，將影像中的不同材料、零件等區域分割為獨立的區域，這是為了後續的 3D 模型準備與材料分配。在 Simpleware 中，您也可以輕鬆地將這些分割的區域轉換為光滑的 3D 曲面模型，隨後即可生成 CAE 有限元模擬所需的 FE 網格模型。Simpleware 提供了靈活的網格生成選項，您可以根據需求調整網格的密度和精度，您還可以選擇不同的元素類型，例如四邊形或六面體，以創建網格模型。

最後，完成模型設置後，您可以輕鬆地將 FE 模型匯出到常見的 FE 有限元分析軟體，如 ANSYS、Abaqus、LS-DYNA 等，以進一步進行詳細的分析和 CAE 模擬，幫助工程師和科學家將現實世界的 3D 影像轉換為可用於模擬和分析的有限元模型。

 

FE 與 CFD 網格品質的重要性

在使用 Simpleware 軟體創建網格時，FE（有限元）和 CFD（計算流體動力學）網格的品質至關重要，因此當我們在使用 Simpleware 軟體創建網格時，應該如何創建高品質的 FE 與 CFD 網格呢？

• 自動修復和填補：對於一些不平滑的曲面、破面或空洞，Simpleware 提供了自動修復和填補功能，以確保模型的完整性，這有助於避免在後續模擬中出現問題。

• 網格生成：我們選擇合適的網格劃分參數也十分重要，為了確保網格的密度和精度與模擬需求相符，Simpleware 提供了各種選項，包括網格尺寸、類型和品質的控制選項。

• 網格品質評估： 使用 Simpleware 的網格品質評估工具來檢查生成的網格品質，確保網格元素的品質足夠高，避免出現長寬比差距過大等狀況。

• 快速更新網格：如果發現網格品質不符合要求，可以通過 Simpleware 調整網格參數，軟體就會立即更新網格模型。

 

如何匯入 CAE 模擬軟體進行分析？

在創建好網格模型後，您可以輕鬆將網格直接匯出到各種 CAE 軟體中，以進行後續的有限元分析或計算流體動力學模擬。

Simpleware 軟體可以將網格匯出為常見的 CAE軟體格式，如 ANSYS、Abaqus、LS-DYNA、Nastran 等。

選擇要匯出的網格和模型，您還可以調整匯出選項，以確保網格在目標CAE軟體中正確載入。

 

CAE 有限元分析的重要性

CAE 有限元分析用於預測物體在不同條件下的性能。通常應用於工程和科學領域，以確定產品的強度、剛度以及耐用性等特性。有限元分析將複雜的實體結構分解為小元素，並且透過數值計算方法模擬這些元素的行為。這讓工程師能夠在實際制造產品之前進行虛擬測試和優化。CAE 有限元模型提供了以下優勢：

• 節省時間和成本：傳統的實驗和測試方法可能需要大量的時間和資源。CAE 有限元模型可以在電腦上快速模擬不同情況，從而節省時間和成本。

• 設計優化：CAE 模型使工程師能夠快速評估不同設計選擇的性能，以便進行優化，從而提高產品的效能。

• 預測性能：透過 CAE 有限元分析，可以預測產品在實際使用中的性能，包括強度、壽命以及振動等，從而減少設計缺陷和後期修正流程。

• 永續經營：CAE 有限元模型可以幫助企業減少產品設計對環境的影響，透過減少原型製作和測試所需的資源和能源。

 

 

3D 影像處理與 CAE 有限元模型的結合

將 3D 影像與 CAE 有限元分析結合，可以為設計人員、研發人員提供更多的可能性。透過逆向工程，將 3D 斷層掃描影像數據轉化為 CAE 有限元模型，可以幫助工程師對現有產品的性能進行精確的模擬，並快速評估各種設計變數的影響。這將大幅節省企業的時間和成本，同時提高產品的品質和性能。