Conformal Assemblyの問題解決

複数の Geometry Volume を扱うモデルでは、Mesh 生成前に解決すべき一般的な問題が発生することがあります。主な原因は CAD Package で定義された Volume の位置ずれ、または Meshing Package での Imprint/Merge 操作に伴う問題です。ITEM では CAD Geometry 表現を利用し、ユーザー対話と完全自動化の両方を選択できる形でこれらへ対処します。主な診断は Misalignment Check と Overlapping Surface Check の2つで、各診断結果に対して Entity 固有の解決策を Preview し、選択して実行できます。

Manage Gaps/Overlaps Tool による位置ずれ Volume の解決

ITEM の Geometry Cleanup 領域にある Manage Gaps/Overlaps Tool では、Assembly Component 間の Gap と Overlap を素早く検索できます。Gap 検索ではユーザー指定 Tolerance が検索する最大 Gap を定義し、Gap Angle で2 Entity がどの程度「平行」であれば対象とするかを指定できます。Overlap Check は Volume の重なりを Cubit が調べるだけなので Tolerance は不要です。結果は Volume Pair の一覧で表示され、右クリックして Pair を描画すると Gap/Overlap を視覚的に確認できます。Pair を選択すると修正候補が別リストに表示され、Solution を選んで Execute を押すと実行できます。Gap は Surface Tweak、Overlap は Tweak または Boolean によって除去できます。Assembly 全体を順に確認し、Gap/Overlap を効率よく修正するための Tool です。

Near Coincident Vertex Check による位置ずれ Volume の解決

Tolerance をわずかに外れた Vertex Pair が見つかった場合、現在の解決方法は、一方の Vertex を含む Surface を、もう一方の Vertex を含む Surface に合わせて移動することです。Surface を移動または延長する操作を Tweak と呼びます。

図1. Tweak Operator を使用して位置ずれ Volume を修正する解決例

この処理により解決候補の一覧が提示されます。ユーザーは各候補を Graphics で Preview し、問題修正に最適なものを選択できます。

Merge 問題の修正

Merge は通常 Imprint の直後に実行しますが、Tolerance 問題が発生する場合があります。Volume の位置ずれを修正しても、隣接 Volume 上で同じ空間を占める Surface を Geometry Kernel が Merge できないことがあります。Assembly 内の Volume が正しく Merge されないと、その後に生成する Mesh は Conformal になりません。そのため Meshing 前に Merge 問題をすべて解決することが重要です。ITEM はこれらを診断し、複数の解決策を提示します。

Overlapping Surface Check は隣接 Volume 間で Topology 共有に失敗した箇所を診断します。Misalignment Check と異なり、Imprint/Merge 後に実行します。隣接 Volume 上の Surface 間距離を測定し、Merge に失敗しているにもかかわらず Merge Tolerance より近い Surface Pair を問題候補として Flag して表示します。

Imprint/Merge 後には Nonmanifold Curve/Vertex Test も行い、正しく Merge されなかった Geometry を検出します。Nonmanifold Curve Test は Merge 済みでも Merge 済み Surface を共有しない Curve を、Nonmanifold Vertex Test は Merge 済みでも Merge 済み Curve を共有しない Vertex を検出します。また Floating Volume Test により他の Entity と接続されていない Volume を検出します。

Imprint/Merge 後の Overlapping Surface Check で重複 Surface Pair が見つかった場合、Force Merge、Vertex Location の Tolerant Imprint、Curve の Tolerant Imprint の3種類の修正候補が提示される場合があります。

Pair の2 Surface の Topology が同一なら通常 Force Merge を使用できます。通常の Merge は隣接する2 Volume 間で共通 Surface を共有するため一方の Surface 定義を除去し、Topology と Geometry が同一と判定された場合にのみ行われます。Force Merge は Geometry 判定を迂回して Merge を実行します。図2は境界 Vertex は同一でも Surface 定義がわずかに異なるため通常 Merge が失敗する例で、この場合 Force Merge が適切です。

図2. 通常 Merge は失敗するが Force Merge なら成功する例

Overlapping Surface Pair が検出され、次のいずれかを満たす場合に Force Merge が解決候補として提示されます：

• 両 Surface のすべての Curve が Merge 済み
• 2 Surface 間のすべての Vertex が Merge 済みで、全 Curve が Curve Length の1%または0.005の大きい方の範囲内で一致
• 両 Surface の全 Curve が Merge または Overlap しており、一方の Surface の Curve 上 Vertex から他方の Surface の Curve へ Imprint 可能な Vertex を特定できない
• 一方の Surface の少なくとも1 Curve を他方へ Imprint でき、両 Surface の Curve 数と Vertex 数が等しく、2 Surface の重複面積が各 Surface 面積の99%を超える。この条件は一般に Sliver Surface の生成を防ぎます
• Surface B の少なくとも1 Vertex を Surface A へ Imprint でき、両 Surface の Curve/Vertex 数が等しく、Surface A へ Imprint する Surface B の Vertex が Surface A の Vertex に近すぎる
• 両 Surface の全 Curve が Merge または Overlap しており、Surface A の Curve 上の Vertex が Surface B の他 Curve へ Imprint されない

Merge を成功させるため、個々の Vertex を Imprint する必要がある場合があります。次の条件を満たす場合、位置 x,y,z を Surface A または B へ Imprint する解決策が提示されます：

• 2 Surface 間の Curve が Tolerance 内で重なり、Curve A の Vertex が Curve B に対して Tolerance 内、かつ Curve B のすべての Vertex に対して Tolerance 外にある。Tolerance は2 Curve の短い方の長さの0.5%または Merge Tolerance（0.0005）の大きい方。

図3. Tolerance 不一致で Surface A の Curve が Surface B に Imprint されなかった例。Curve を検出して Imprint する解決策を定義

Curve が Overlapping Surface へ正しく Imprint されず Merge を妨げる場合があります。CAD 変換時の Tolerance 不一致が原因の場合もあります。この状態を検出すると Tolerant Imprint により Curve を隣接 Volume へ Imprint できます。図3は通常 Imprint で反映されなかった Surface A の Curve を Tolerant Imprint で Surface B へ強制 Imprint する例です。次の3条件をすべて満たす場合、この解決策が提示されます：

• いずれの Surface の所有 Volume にも Imprint 可能な位置がない
• Curve of surface A is not overlapping another curve of surface B
• Curve of surface A passes tests to ensure that it is really ON surface B