[en] GEOMETRIC MODELIG FOR FINITE ELEMENTS WITH MULTI-REGIONS AND PARAMETRIC SURFACES

• Main Author: WILLIAM WAGNER MATOS LIRA
• Other Authors: LUIZ FERNANDO CAMPOS RAMOS MARTHA
• Language: pt
• Published: MAXWELL 2002
• Subjects: [pt] ELEMENTOS FINITOS; [en] FINITE ELEMENTS; [pt] MODELAGEM NUMERICA DE MULTI-REGIOES; [en] MULTI-REGION GEOMETRIC MODELING; [pt] INTERSECAO DE SUPERFICIES PARAMETRICAS; [en] PARAMETRIC SURFACE INTERSECTION
• Online Access: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=2755@1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=2755@2; http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.2755

[pt] Este trabalho apresenta um ambiente computacional para modelagem geométrica aplicada à análise por elementos finitos usando multi-regiões e superfícies paramétricas representadas por NURBS. O principal objetivo é gerar modelos 3D para serem usados em simulações numéricas baseadas no Método de Elementos Finitos (MEF). Nessa proposta, a metodologia adotada consiste na combinação de alguns aspectos da modelagem geométrica tais como a detecção automática de regiões e a interseção de superfícies com geração de malhas de elementos finitos. No contexto da programação orientada a objetos, uma nova organização de classes para o modelador geométrico usado neste trabalho, denominado MG, é apresentada. Essa organização de classes permite a implementação do ambiente proposto, mantendo a interface com o usuário tão simples e eficiente quanto à versão original. A organização de classes também provê suporte para a geração de modelos usados em análise por elementos finitos. Enquanto as malhas de elementos finitos requeridas para simulações numéricas são geradas por algoritmos específicos implementados no modelador MG, os atributos são gerenciados por um sistema, denominado ESAM (Extensible System Attributes Management), que também é incorporado ao MG. Esse sistema permite que os atributos do modelador MG sejam configurados para o uso em diversos tipos de problemas de engenharia. A estrutura de dados usada neste ambiente é representada por um enfoque híbrido baseado na combinação de uma representação CGC (Complete Geometric Complex) do modelo e na estrutura de dados estendida do modelador MG. Além disso, a determinação da interseção de superfícies é realizada usando um algoritmo implementado no MG, enquanto que a representação CGC é responsável pelo reconhecimento de multi-regiões. O algoritmo de interseção de superfícies é modificado para tratar casos especiais não considerados na sua versão original. === [en] This work presents a computational environment for geometric modeling applied to finite-element analysis using multi-regions and parametric surfaces represented as NURBS. The main goal is to generate 3D models to be used in numerical simulations based on the Finite-Element Method (FEM). For this purpose, the adopted methodology consists of combining some aspects of geometric modeling, such as automatic region detection and surface intersection, with finite-element mesh generation. In the context of Object-Oriented Programming, a new class organization for the geometric modeler used in this work, called MG (Mesh Generation), is presented. This class organization allows the implementation of the proposed environment, keeping the user interface as simple and efficient as in the original version of the MG modeler. The proposed class organization also provides support for the generation of models used in finite-element analysis. While the finite-element meshes required for the numerical simulations are generated by specific algorithms implemented in MG, the attributes are managed by a system called ESAM (Extensible System Attributes Management), which also is incorporated into MG. This system allows the customization of simulation attributes in the MG modeler for use in different types of Engineering problems. The data structure used in this environment is represented by a hybrid approach based on the combination of a CGC (Complete Geometric Complex) representation and the MG`s data structure, which has been extended for this purpose. Moreover, the computation of surface intersections is accomplished by using an algorithm implemented in the MG, while the CGC representation is responsible for multi-region recognition. The surface-intersection algorithm has been modified in order to handle special cases that have not been treated in the original version.