從 3D 影像到 FE 有限元模擬

從 3D 影像到有限元模擬（FEA）是現代工程領域中一個強大的結合，尤其在材料研究、結構設計及製造過程優化等應用中極為重要。從 3D 影像中提取出的數據將被用來建構數位模型。這些模型會詳細描述物體的結構特徵、材料性質、幾何形狀等，並可以轉換為適合有限元分析的格式。有限元分析可以用來預測材料和結構在各種負載條件下的行為，例如應力、應變、熱傳導等。這樣的模擬有助於預測物體在真實世界中可能的性能，從而支持設計決策。

 

Simpleware 軟體提供的解決方案可根據 3D 影像數據（MRI、CT、micro-CT、FIB-SEM...）生成高品質模型，並直接導出到 ANSYS 軟體，以進行有限元模擬。該解決方案流暢而穩健，適用於使用複雜影像數據的工作流程，並為需要從掃描到 CAD、FEA 和 CFD 的簡單路線的 ANSYS 用戶開闢了廣泛的應用。

 

Simpleware 的主要優勢

• 處理各種 3D 影像數據和 CAD 檔
• 快速省時的工作流程
• 易於使用和直觀的介面
• 可定製，包括腳本
• 行業領先的網格品質
• 專用 ANSYS 導出
• 廣泛的技術支援和諮詢服務

Simpleware 軟體特色

• 用於結構有限元分析和 CFD 的自動多部件網格劃分
• 修復模型（CAD，孤立/變形網格，布爾值...
• 2D 和 3D 快速影像數據可視化和動畫
• 全面的影像處理和分析工具
• CAD 集成和 NURBS 匯出

 

ANSYS 模擬應用領域

• 生命科學

例如醫療器材、骨科、生理流...

• 材料科學

例如合金、複合材料、土壤、混凝土、多孔介質、塑膠、橡膠...

• 逆向工程

例如汽車、航空航天、消費品、傳統產品...

• 無損檢測 NDT

例如產品設計、工業過濾器、燃料電池、電池、焊接...

• 石油和天然氣

例如數位岩石物理學、特殊岩心分析、地球物理學領域資料...

• 合成材料

例如紡織品、陶瓷、絕緣材料、材料、纖維...

 

腦動脈瘤破裂風險的評估案例

CFD 模型用於分析動脈瘤內的流結構相互作用（FSI），以表徵軟動脈瘤（接近破裂）動脈瘤和僵硬（健康）動脈瘤破裂的風險。動脈瘤的 MRI 患者數據被導入 Simpleware 並分割和處理以創建特定動脈的模型。在將模型作為體積網格導出到 ANSYS Fluent 進行 FSI 分析之前，先設置邊界條件，從而能夠表徵動脈瘤樣品的力學特性及破裂風險。

在 ANSYS Fluent 的 Simpleware 和 FSI 分析中生成的動脈瘤模型

 

航天工業中金屬積層製造零件的品質控制

增材製造（AM）越來越多地用於航天工業。X 射線 CT 用於檢查和分析增材製造元件中的缺陷，有限元建模用於量化缺陷的影響。本案例研究側重於從概念到實現單個部件的增材製造工藝的設計和驗證，該部件由鋁合金 AS7606 製成，計劃集成到 TARANIS 衛星上。對製造的衛星部件進行 CT 掃描，以確定材料中孔隙率的位置。使用 Simpleware 生成模型，用於在 ANSYS Workbench 中對其結構集成進行 FEM 驗證，使用隨機振動模型。實驗、CAD 和 FEM 結果的比較可有效考慮設計模型與掃描幾何形狀之間的偏差。

ANSYS Workbench 中鋁製零件的 3D 元件模型和應力模擬

 

孔徑對顆粒基催化劑流動的影響分析

孔結構對二氧化矽-氧化鋁顆粒基催化劑中大長度尺度（約104 m）流體流動的影響對於理解其性能具有重要意義。研究人員使用 Simpleware 作為一個採用多尺度斷層掃描方法獲取從納米到毫米尺度的催化劑顆粒影像的專案。處理后的影像在 Simpleware 中網格劃分並導出到 ANSYS Fluent，以研究不同孔徑對流動的影響，從而為催化劑的傳輸特性以及燃料電池、電池、流通電池和其他能源材料的設計提供新的見解。

在納米/微觀結構的 Simpleware 和 ANSYS Fluent 的 滲透率 CFD 分析中生成的有限元網格

 

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