创建隐式曲面栅格结构

使用曲面格栅结构填充主体，曲面格栅结构是由一个或两个曲面构成的单元结构。主体可以是 Parasoli、STL、PolyNURBS 或隐式几何体。

曲面的自然重复会自动创建类似格栅的结构，而不是平铺或阵列化基本单位单元格。常见的例子是三重周期极小曲面 (TPMS)，如下面显示的 Gyroid。

  1. 在隐式建模功能区，选择曲面格栅结构工具。
    提示： 要查找并打开工具，按 Ctrl+F。更多信息请见查找和搜索工具。
  2. 可选： 对于可视化质量，请选择从低到极高的质量，这对应于从低到极高的单元密度。质量越高，几何特征越清晰，但计算量越大。创建复杂函数时，建议使用较低的质量，然后在函数完成后切换到较高的质量。
  3. 选择一个要用曲面格栅结构填充的主体。您可以选择 Parasoli、STL、PolyNURBS 或隐式几何体。
  4. 在操作面板中，选择格栅结构主体选项卡。
    选项 描述
    曲面 - 单位单元格 选择单位单元格类型。在下面的图像中，创建格栅的曲面在曲面的一侧显示为蓝色，在另一侧显示为橙色。使用表面类型选项（单和双）将这些无限薄的表面转换为实体体积，这将在下一部分中进行描述。
    • Gyroid

    • Schwarz P

    • Schwarz D

    • Neovius

    • Lidinoid

    • Fischer Koch S

    • Fischer Koch Cs

    • Fischer Koch Y

    • Fischer Koch Cy

    • FRD

    • IWP

    • Split P

    • Karcher K

    • G Prime
    曲面 - 类型 在单曲面或双曲面格栅结构之间选择。
    • 单：创建单个完全连接的体积，其中曲面的一侧被定义为实体材料。
    • 双：使用两条边创建格栅结构。在这种情况下，将创建两个类型相同的偏移曲面，并将曲面之间的体积定义为实体材料。这些表面形成两个独立但交织的孔隙网络，它们被格栅结构体积分开。这对于热传递等功能非常有用，在这种情况下，您希望格栅结构充当两种流体之间的屏障。
    曲面 - 实心区域
    • 实心区域：翻转格栅结构的实心和空心区域。
    • 常规：保持格栅结构的实心和空心域不变。
    • 已反转：翻转格栅结构的实心和空心区域。
    坐标系 - 类型 选择一种坐标系类型。三个坐标系都有三个方向。
    • 笛卡尔坐标系 (x, y, z)
      • 方向 1 是 x，它是线性的。
      • 方向 2 是 y，它是线性的。
      • 方向 3 是 z，它是线性的。
      • 这三个方向彼此正交。
    • 圆柱坐标系 (r, θ, z)：
      • 方向 1 是 r（半径），从 z 轴径向测量。
      • 方向 2 是 θ，它是关于 z 轴的角度，其中 θ = 0 与 x 轴对齐。
      • 方向 3 是 z，它是线性的。
    • 球坐标系 (r, θ, φ)：
      • 方向 1 是 r（半径），从 z 轴径向测量。
      • 方向 2 是 θ，它是角度，表示方位角（绕 z 轴测量）。
      • 方向 3 是 φ，它是角度，表示仰角（相对于 XY 平面测量）。
    坐标系 - 原点 定位：使用“移动”工具定位和定向格栅结构的局部坐标系。
    坐标系 - 贴合 贴合：使用该选项可以通过创建作用于参数化坐标 U、V 和 W 上进行操作的共形（曲线）空间来泛化笛卡尔网格。您可以从下拉菜单中选择一个现有的共形坐标空间，或者创建一个新的。更多信息，请参阅创建共形坐标空间。
    坐标系 - 范围 定义：

    使用屏幕上手柄的输入字段，定义每个坐标方向的最小和最大范围（笛卡尔坐标：x、y、z；圆柱形：x、θ、z；球面：x、θ、φ）。然后，您可以根据“计数”来调整大小，指定将覆盖这些范围的单元格数量，或者以长度单位指定“绝对”单元格大小。

    当使用“计数”来调整单元格大小时，可以确保正好有指定数量的单元格跨越整个范围。如果计数为整数，单元格将在范围的边界上完美地开始和结束（球面坐标系中的示例见下图）

    在绝对大小调整的情况下，单元格保证从每个坐标方向的最小范围开始，但不保证在每个坐标方向的最大范围结束。
    调整大小 - 密度
    • 拖动滑块或输入一个值，以百分比形式定义格栅结构的相对密度。
    • 分配变量。
    • 应用场。
    调整大小 - 单元格尺寸 在通过绝对尺寸或单元格数量定义格栅结构大小之间进行选择。
    • 绝对：沿每个轴输入绝对长度值，或非笛卡尔坐标系的绝对角度值。
    • 单元格计数：输入每个轴上的单元格数量。
    偏置 使用双曲面格栅结构类型时，拖动滑块或输入一个值来改变格栅结构任一侧的体积，而不改变格栅结构本身的体积。

    当您将曲面类型更改为双时，格栅曲面的一侧有一个体积，另一侧有一个单独的体积。偏置允许您使其中一个体积更小而另一个体积更大，而不改变格栅本身占用的体积量。



    在此图像中，格栅体积为灰色，一侧的体积为蓝色，另一侧的体积为红色。

    请注意，蓝色明显小于红色，因此存在“偏置”。

    这主要适用于有两种流体被壁面（格栅）隔开的情况。要说明其用处，双流体换热器是一个很好的例子。
    调整大小 - 统一（仅限笛卡尔坐标系） 使单元格尺寸沿 x、y 和 z 轴相等。
    X（仅限笛卡尔坐标系）
    • 输入沿 x 轴的单元格大小或数量。
    • 分配变量。
    • 应用场。
    Y（仅限笛卡尔坐标系）
    • 输入沿 y 轴的单元格大小或计数。
    • 分配变量。
    • 应用场。
    Z（仅限笛卡尔坐标系和圆柱坐标系）
    • 输入沿 z 轴的单元格大小或计数。
    • 分配变量。
    • 应用场。
    θ（仅限圆柱坐标系和球坐标系） θ 是关于 z 轴的角度，其中 θ = 0 表示与 x 轴对齐。
    φ（仅限球坐标系） φ 是角度，表示仰角（相对于 XY 平面测量）。
  5. 选择外部主体选项卡。
    1. 选择一种将围绕曲面格栅结构的外部主体类型。
    • 无：不创建外部主体。
    • 壳体：使用可选的切割主体创建偏移壳体。
      选项 描述
      方向 为壳体选择偏移方向。
      • 向外：将壳体从格栅结构向外偏移，从而增加整个对象的大小。
      • 向内：将壳体向内偏移，消耗部分格栅结构，但保持格栅结构的整体尺寸。
      • 双向：向内和向外偏移壳体。
      对称 将壳体对称地向内和向外偏移相同距离。
      外部厚度 定义向外壳体的偏移厚度。您可以直接输入厚度，用变量控制，或使用场在空间的每个位置控制（场驱动设计）。
      内部厚度 定义向内壳体的偏移厚度。您可以直接输入厚度，用变量控制，或使用场在空间的每个位置控制（场驱动设计）。
      切割主体 选择用于切割壳体的主体。用此功能修剪壳体的区域，这对于将格栅结构及其壳体拟合到预定义体积中非常有用，或者当您想要显示一些格栅结构以使其不被壳体覆盖时。
      转变 选择外部主体和格栅结构主体之间的转变类型。
      • 锐利：格栅结构突然地与周围的壳体相连。
      • 倒角：格栅结构通过倒角融入周围的壳体。如果选择此选项，请定义倒角半径。
      • 削角：格栅结构通过削角融入周围的壳体。如果选择此选项，请定义削角距离。对于倒角，距离是倒角的半径，对于削角，距离是削角的缩进。您可以直接输入距离，用变量控制，或使用场在空间的每个位置控制（场驱动设计）。
    • 合并：直接将外部主体与格栅结构主体合并，而不创建围绕格栅结构的壳体。
      选项 描述
      合并主体 选择要与曲面格栅结构合并的主体。此主体应邻近或与格栅结构重叠。
      转变 选择外部主体和格栅结构主体之间的转变类型。
      • 锐利：格栅结构突然地与周围的外部主体相连。
      • 倒角：格栅结构通过倒角融入外部主体。如果选择了此选项，请定义倒角半径。
      • 削角：格栅结构通过削角融入外部主体。如果选择此选项，请定义削角距离。对于倒角，距离是倒角的半径，对于削角，距离是削角的缩进。您可以直接输入距离，用变量控制，或使用场在空间的每个位置控制（场驱动设计）。
  6. 点击确定。