FEKO52中文手册第四章CADFEKO.docx
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FEKO52中文手册第四章CADFEKO
4.在CADFEKO中创建几何模型并划分网格
4.1设置单位
选择Solution→Modelunit设置CADFEKO中用到的所有的距离单位。
除标准单位外，用户可以根据米制的单位指定任意一个长度单位，例如，当工作于微米量级时，应取1E-06，此单位会在状态栏显示。
在CADFEKO中改变单位并不会改变数值，它会改变所有的数字间距（更改单位前后所做创建），因此，可以在创建模型的任意时间进行。
4.2几何扩展
几何操作（例如检查两个点是否相同）要求有数值最大容差，此最大容差依赖模型的大小，（例如，微带结构可能要求在几微米量级定义尺寸，但是在研究绕山丘传播时如此精确的定义大小显然是不必要的），因此CADFEKO允许指定模型的大小，――在主菜单下选择Geometry→Extents。
在所有方向的扩展相同，因此，只需要指定一个值。
即最大直角坐标值，它给出任意方向的最大偏移量——沿三个坐标轴的任意一个轴。
例如，如果最大坐标值为500，整个几何图形的原点须调整到1000x1000x1000的立方体的中心点，大小由CADFEKO中的单位规定（参考4.1节）。
模型的公差由最大坐标被分为
份的值确定。
如果坐标值多于这个量，它们是唯一的，注意：
只有当它们之间的差小于容差的百分之1时才能保证这个值相同，在此范围之外，坐标值的唯一性或连续性不能保证。
几何扩展的缺省设置为5E+02，因此，建议采用这个值，除非模型较大（例如，以毫米为单位汽车建模），或很小（要去一个更精确的模型或网格）。
设置其它值，而不是5E+02时，输出Parasolid模型与CADFEKO所用的单位不同。
尺寸框应用于所有的模型，例如，如果两个球中的任意一个超过尺寸框，即使结果在框内，两个球间的交叉面也不能创建。
如果几何大小超过了指定的大小，CADFEKO会显示错误信息。
扩展值可以改变而不必关闭出错的对话框。
4.3创建几何
4.3.1创建实体基元
Geometry→Solid菜单包含创建新立方体图形、喇叭体（切去顶端的棱锥），球体，圆柱体或锥体的子菜单。
所有实体图的输入过程基本相同，因此，这里主要处理立方体。
在选定（全局或当前）的坐标下目标有一个固定的方向，立方体的所有表面都位于主要的平面，对于喇叭体,基线与xy轴或uv轴对齐，高度为z轴或n轴方向，对于圆柱体和锥体轴的方向沿z轴或n轴方向。
因此对于任意方向，目标必须取适当的坐标系进行局部坐标创建或以后进行转换。
创建立方体对话框示于图4-1,要求给出一个角的位置和沿着三个坐标轴方向的大小。
每次点击创建按钮时会创建一个新的对象，当所有需要的立方体创建好时，点击关闭或按住关闭对话框。
大小必须为非0的数，否则CADFEKO会在消息窗口显示出错信息并指示错误区域。
此时，目标无法创建。
例如，负值可以被接受（例如立方体的宽度）它们可以取相反的方向。
标签区允许输入新目标的名字，这在树形结构中可以显示并且在任何时间可以改变。
如果一个球体或圆柱体的径向场用一个点向量规定，球体或扩展的圆柱体的表面将通过那个点，对于锥体其径向随着当前坐标系统的原点与当前uv平面上的点的投影间的距离确定。
为指定一个锥体顶点，使顶端径向场为0。
立体的初始值在缺省状态下设置为理想的电导体，但是可以改变为绝缘体或壳结构。
这通过设置局部属性实现（参考5.2.1）。
图4－1：
创建立方体对话框几何面板
4.3.2创建表面初值
所有的二维表面被创建为实体平面，因此在树形列表中实体表面也包含一个正面（Face）输入，（在本文件中外表面指部件或组件，而正面指组成外表面的面或定义的实体的边界）。
当前只支持平面多边形，椭圆面和抛物面。
多边形由图4-2所示的对话框生成，所有指定的点必须位于同一个平面，最简单的选项为将局部坐标与多边形平面对齐并保证所有的n轴上的坐标值为0。
图 4－2:
创建多边形对话框
点击添加按钮在一个有焦点的顶点后添加一个顶点，或当所有的点都没有焦点时，在列表的最后加附加点。
按照指定的顺序连线，而且不允许穿过边界来生成多边形。
输入焦点所在的顶点在三维视图中以蓝色的矩形显示。
如果上一个坐标值是通过鼠标输入的，CADFEKO会自动添加另一个点并将焦点移动到它，法向翻转（Reversenormal）按钮重新定义点的顺序，使得法向矢量翻转（按照数学中按边界的旋转方向取正负的规则确定）。
当点击创建按钮时，所有的空矢量点被自动删除。
对于多边形，属性对话框包括一个输入非网格化的平极，如果这个选项被设置为真，多边形网格化为单个多边形平面而不是三角平面，这在FEKO中用到UTD方法。
标签区允许输入新目标的命名，这在树形结构中可以显示而且在任意时间可以改变。
椭圆和抛物面的径向场的初值必须为正。
抛物面沿如图4-3所示的n轴取向。
径向场指
定了在与轴正交的平面上的半径R，而且必须取正。
焦深是从原点到焦点的距离f，如果它取负值，抛物面的方向为沿N轴，焦深与高度h有关：
图4-3：
抛物面的大小
4.3.3创建曲线初值
FEKO中的曲线部分可以用于构建几何的组成框图（例如，利用旋转，扫描或蒙皮操作）或用于自由导线。
除了由壳体正表面的交叉面生成的常用曲线外，FEKO还支持很多简单的图元，这些图元包括单根直线，几何折线，拟合样图，贝赛尔曲线，椭圆拱线和单环线和螺旋线。
曲线图元的创建与立体和表面的创建十分相似。
折线和拟合样图的图元利用点列表，这里，对于多边形表面，如果上次的字段是用鼠标输入的，会创建新字段，空白点在构建几何时被删除，螺旋部件也可以通过将顶端和底端的半径顶设置为不同的值，以生成圆锥形螺旋，或将高度设置为零生成平板螺旋。
注意：
导线的半径在边线上（这在树形结构中的详细列表中）指定而不是由初始值指定。
指定一根导线的曲率半径也可以用同样的方式实现，这根导线曲线由几何操作生成（例如两个交叉平面的交叉线）。
4.3.4几何的输入和输出
CADFEKO是基于Parasolid实体建模内核，因此Parasolid模型可以不需要任何转换进行输入和输出。
在主菜单下选择File→Export→Parasolid可以将几何输出到Parasolid文件，这样可以打开输出Parasolid模型对话框（在对话框中必须在文本和二进制格式之间进行选择），对话框后紧跟着一个输出到的文件名。
CADFEKO目前输出Parasolid17.0版本，但是有了正确的略图文件，还可以将它输入到Parasolid旧版本。
只输出最后生成的几何。
输入和输出同一个模型会丢失整个生成的树形结构，类似于产生初始模型的操作（参考4.5节）。
Parasolid模型本身局限于以原点为中心的1000x1000x1000的单元立体盒中，CADFEKO引入了一种缩放因子消除该限制（参考4.2节）。
输出Parasolid模型对话框里的刻度因子区可以显示这个刻度因子的值，CADFEKO中模型的单位必须乘以这个刻度因子，这样可以将CADFEKO中的单位转变为Parasolid模型中的单位。
0.1的刻缩放因子意味着保存的Parasolid模型的尺寸是CADFEKO模型中所用的尺寸的十分之一。
通常，输入Parasolid模型的程序允许指定一个在输入Parasolid模型时必须乘以的因子，这个因子必须与CADFEKO中给出的缩放因子成反比。
为了方便起见，输入的因子储存于一个与Parasolid文件在同一个目录中的独立的文件中（文件名是通过在Parasolid文件全名上加.info生成，例如export_geometry.x_t.info）。
如果模型需要大于500个单位，扩展必须增加，而如果模型小于50个单元，可以减小扩展，通常不推荐这样做，（除非模型很小，而且要求精确度高），因为使用缺省的扩展结果会导致生成不符合Parasolid模型标尺的刻度，因而无法跟踪缩放因子）。
Parasolid模型还可以输入到CADFEKO模型中，在主菜单下选择File→Import→Geometry→Parasolid...。
这要求输入文件名并打开一个输入Parasolid模型对话框，在对话框中可以修改缩放因子。
这个缩放因子是在输入Parasolid模型时所乘的因子。
如果Parasolid模型是由CADFEKO生成，而且*.info文件有效，对话框将会在这个文件中显示这个值。
这个值可以改变，例如，如果一个天线模型是以毫米为单位构建的，然后又输入到以米为单位的汽车模型中，需要一个0.001的刻度因子（而不依赖任何在模型扩展时定义的缩放因子），注意：
输入一个带有刻度因子的大型模型而不是单个部件可能是一个很慢的过程。
Parasolid模型中孤立的顶角（acorns）与CADFEKO中命名过的点不同（参考3.5.2）,因此它们不需要输入，但是，CADFEKO会将它们的坐标值写入消息窗中，这样，需要命名的点可以手工创建。
输入的模型要求质量完美，这点很重要。
如果输入的模型在两个假定要连接的表面之间有重叠的表面和裂隙，CADFEKO模型的结果也会如此，对这样的模型进行优化十分重要。
如果检查到输入字体错误，文件的所有部分会输入，即使它们含有错误。
因此，只去除出错的部分并只删除一些有问题的表面是可能的。
然而，这个选项应在使用时要慎重，因为它允许在模型中加入讹误的数据，这个数据假定是一致的。
理想情况下，在这个操作完成前后模型应归档（参考3.2.4节）。
CADFEKO还可以利用格式转换程序输入其它的CAD格式，当前可支持ACIS,Catia,ProEngineer,STEP及Unigraphics等格式。
在主菜单下选择File→Import→Geometry→...。
（注意：
译码器有独立的license,如果一些菜单项不可以用，这些模块的licence没有被激活。
如果你需要或想要评估这些模块，请与发布商联系。
）
如果选择了一个导入菜单项，CADFEKO会要求输入文件名然后打开import...modeldialog。
此对话框里的单位群会显示输入模型的单位并允许设置目标单位。
目标单位确定缩放因子并且可以被设置为不同于当前模型单位的某个值，以创建所需要的标尺效应。
如果CADFEKO不能确定输入模型的单位，即假设单位为米。
可能会要求选择不同的单位，以便输入的模型在上面所讨论的Parasolid模型的大小极限范围之内。
因为输入的模型要转换为Parasolid模型，所有用于Parasolid模型输入的注释在这里仍然适用。
由于内部表达式的不同，转换CAD格式可能会产生附加的意料之外的结果。
尤其是连接面有时不能正确的对齐，这是个综合问题，因为事实上CADFEKO目前还没有任何固定的CAD工具。
有些输入模型使用了多种表达式，而在对它们定标时也会导致一些问题的出现。
转换记录被保存在%FEKO_USER_HOME%\logs\CADimport.log文件中，当转换失败时，这个文件变得尤其有用。
4.4几何操作
目标或目标依赖的变量的任意组合可以进行选择和修改，多数选项可以在主菜单下或在修改几何工具栏里找到，修改操作包括变换、逻辑运算（合并，减法及求交），对部件的其它高级运算（例如投影，分开，旋转及爆炸图）、重命名（如果修改目标的标签/命名或目标的一个区域/表面/边界界线，要求模型中的所有目标必须有唯一的名称）、复制（下面讨论）、删除（也可以通过快捷键实现）、翻转表面法向及属性（需打开一个类似于创建对话框的编辑对话框）。
当邻近的目标有轻微不对齐时，表面和（/或）边界界线可能会有很小的重叠（假设为分离的目标）或非重叠（假设为连接的目标）的截面，如图4-4所示。
如果这些部分与模型的公差有同样的数量级，这些目标间的布尔运算可能会失败，或者会导致很小的表面或裂缝。
可以使用粘附操作以确保这些部分正确。
当某项被分开接近于边界时，会产生类似的问题。
图4-4:
轻微不对齐的表面显示了一段短的重叠边界界线和一段短的非重叠边界界线
复杂的几何由一系列操作生成，这些操作以简单的初始化开始，操作顺序在树形结构中显示，在这个树形结构中的任一级选择和修改目标，或改变几何所依赖的变量都是可能的，如果选择了源项，CADFEKO会显示线型结构，此结构表示所有选定的项。
每当某一项改变时，树形结构中所有高亮显示的项会被重新计算。
在此过程中，CADFEKO可能不会保留一些区域/表面/边界的一致，例如，布尔运算中的多重表面源于同一原始表面。
这些项被标上暂时中止记号（在树形结构中用一个紧挨着它的问号指示――参考3.4.1节），这种记号为警告信息，这表示它们的属性设置可能没有被保留。
当鼠标指针移过树形结构中的该项时，它被悬挂的原因会显示。
在确保其属性正确或已经被改正后，利用弹出菜单选项中的“Setnotsuspect”可以重新设置区域/表面/边界。
如果模型以非合法的方式改变，一些依赖于模型的求解设置项目（例如，端口）也会被标上中止记号，这些项都必须被编辑和修整，以解除中止设置。
4.4.1布尔运算
几何项主菜单和几何修改工具条可提供逻辑相加，逻辑相减，逻辑相交等布尔运算的访问。
在请求布尔运算前必须先选择部件。
逻辑相加包含所有选择的部件。
对于相交运算，结果为所有选择部件的公共部件。
对于相减运算，所有被选择的部件都被从最后提示的部件中减掉，当只有一个部件被选择时，只允许进行减法布尔运算。
当没有被选择的部件时，布尔运算不适用。
（表面和导体也是部件）布尔运算不能应用于部件的母体或其区域/表面/边界。
4.4.2劈开部件
在主菜单下选择Geometry→Split将打开一个对话框，在此对话框中，以类似于定义工作平面的方式指定所要劈开的平面，劈开的平面的缺省设置为激活视图中的工作平面。
对于每个选定的部件，这个操作会生成两个新的部件（分别命名为Split_back…及Spli_front…,劈开的前半部是沿着劈开平面n轴的正向）。
每个劈开的两个半部都来源于原始部件各自的拷贝――如果源部件的一半被修改，它的另一半保持不变，必须单独进行修改。
如果要求同步修改，必须使用变量创建源部件。
劈开的平面通过选择新的部件并在弹出菜单下选择属性进行修改。
4.4.3旋转及拉伸部件
在主菜单下选择Geometry→Sweep或Geometry→Spin（或在Modifygeometry工具条下可得到）可以分别沿着一个指定的矢量扫描（也指拉伸）选择的部件或沿着一个指定的轴旋转（或转动）部件，这些操作只适用于部件，扫描及旋转操作分别独立应用于每个选择的部件。
如果扫描或旋转多个部件，新部件相互间没有关系，即，每个部件获取其自身的旋转或扫描复制参数，而且以后可以被单独修改。
只有只包含边界和/或表面的部件（非实体或封闭区域）可以进行旋转及扫描。
对于表面物体，该物体必须有单一的边界，此边界本身不闭合，而且边界不能附加到多于两个表面（例如，图4－5中的T形板单元不可以随着连接边界边界的三个表面进行旋转/扫描）。
扫描或旋转一条曲线会形成一个表面，将这些操作应用于曲面会形成一个实体。
图4－5：
边界边界三面不能扫描/旋转的T形板例子
当选择扫描操作后，扫描几何对话框允许根据开始点及结束点来指定矢量，这些区域接受标准的点输入方式（参考3.8节），沿着物体边界的正切方向或它表面的平面扫描物体不可能实现。
旋转几何对话框允许指定旋转轴（原点及方向）及旋转角。
角度采用了数学中的概念：
沿着指定的轴旋转并以度为单位。
（在CADFEKO中，弧度单位只用于参数和三角函数及其反三角函数的结果中）。
设置…轴按钮允许快速选择公共轴，注意：
局部坐标轴按钮只有当所有选择的部件属于同一个局部坐标系时适用。
结果的表面法向依赖于曲线的方向。
部件及旋转轴间有很多约束关系，没有自由边界可能与坐标轴一致，也不允许它们与坐标轴在任意点而不是在曲线的末端相交，对于包含表面的部件的整体旋转，坐标轴与表面可能不仅仅只在一个点相交，除非它在边界的末端。
如果整个边界位于坐标轴上，坐标轴可能与薄板的任意一个边界一致。
此外，边界不能与坐标轴相切，如图4-6所示――即使边界在该点断开也不可以。
（再次说明，如果整个边界位于坐标轴上是允许的）。
4.4.4蒙皮表面
蒙皮操作通过用直线连接两个弯曲的部件形成一个光滑表面，这有时被称为规则表面，但它不是一种小平面模型——除非两个或一个曲面为折线。
弯曲物体可以包含很多边界，例如，一条折线。
两个蒙皮曲面必须有同样数量的边界（蒙皮可以被认为连接每对边界）。
如果不是这种情形，可以在两点之间加一硬点对其进行修正（参考4.4.5节）。
不允许有两条以上边的曲线在一点连接。
预览将显示曲线连接的方式。
蒙皮对话框允许将一个边界的起始点和结束点进行倒转，在这种情况下，两条边是在同一个（或希望的）方向创建。
图4－6：
边界表面只接触到旋转坐标轴的例子
4.4.5投影和硬点
在某些情况下，希望在一个给定的几何上创建一些特定的点，边或面。
例如，允许将其它结构附加到模型，沿着曲面指定一种更加精细的网格大小或在电介质对象上创建导体补丁。
硬点（Imprintpoints）操作允许在选择的部件上放指定的点，这些点一次只能在一个部件上加记号，Imprintpoints对话框允许用标准的点输入方式在全局或局部坐标系中给出指定的点的列表（参考3.8节）。
指定的点投影到所选的部件的最近的点——在表面上或在边上。
不可以在已经存在的点上加记号。
硬点操作会在树形结构中创建一个新的入口（允许访问没有点的部件），但是由于只有一个源目标，要用源对象的名称。
在CADFEKO1中，在Edgeproperties（边界属性）对话框中指定顶点是可能的。
而在这里不再适用，这样的点必须用Imprintpoints（给点加记号）操作创建。
多部件可通过选择它们投影到另一个部件，激活Project（投影）操作然后选择要投影到的目标部件，这个顺序与减运算类似，所有的投影部件为投影到的部件的源部件，这点也与减运算类似，即，它们不再呈现为模型的单个部件。
选择的部件的所有边界都投影到目标部件的表面。
任意部件（曲线，表面和实体）可以投影到任何包含表面的部件上。
（球体没有边界，因此投影一个球体只是从模型中对其进行移动）投影边界形成闭合路径的地方会创建新的表面。
投影方向由目标表面的法向决定，将边界投影到凸面目标表面将会减少它们的大小和透视图。
凸起表面也可能使其它表面变暗，这是因为投影边界的所有点可能投影到弯曲表面，即使它看上去它应投影到另一个表面。
最后，边界只投影到表面的法向一侧。
投影穿过它本身或转回到它本身的边界是不允许的。
4.4.4反转表面法向
可以通过选择表面并在树形结构明细中的弹出菜单下选择Reversefacenormals（反转表面法向），或在主菜单下选择Geometry→Reversefacenormals实现对表面法向的反转。
（在任何给定时刻，即使树形结构明细中只显示一个部件的表面，所有被选中的面的法向均被反转）。
目前，对于一个具有单个，闭合表面的物体，如球体，不可能反转其法向。
如果必须反转这样的法向，最简单的选择是将一个环形线投影到物体创建两个表面，然后这些表面的法向可以进行反转，分开的边界通过以后简化部件被删除。
4.4.7移除细节并简化操作
多余的表面可以通过选择它们并按住键进行删除，或从弹出菜单选择选择Delete进行删除。
只有当表面两侧有同样的介质时（即，金属导体，自由空间或同样电介质材料的介质――参考5.1节），表面才会多余。
当一个用于分离内部自由空间区域与外部自由空间的表面被删除时，内部区域与外部区域将合并。
由于外部介质为自由空间，如果内部介质被设置为自由空间，表面只能从闭合区域删除。
多余边界和自由边界的删除类似，这些项被永久删除，但是可以复制原始目标，在原始目标中这些项仍然存在。
如果一个元件或变量以下面方式改变，即，重新计算目标，可疑表面将不会被删除，而且一些已被删除的表面可能重新出现。
注意，如果表面的法向是朝相反的方向，边界是不多余的。
由于这个原因，表面的前后两侧在缺省视图下，会用不同的颜色表示，而且反转表面法向是可能的（参考4.4.6节）。
三角形的法向与它们的起始表面方向相同。
CADFEKO也允许将多余的表面和边界自动删除，选择Geometry→Simplify打开简化几何对话框。
此操作允许删除选项的指定类型。
简化几何与原始几何的电磁性质一样，但是可能没有同样的网格限制。
例如，如果删除了一个加记号的点，在这个位置将不再保证有网格顶点。
（注意：
没有附加到任何边界的加记号的点被认为是多余的）。
只有被表面分开的区域可以合并时，表面才可以被删除。
这同样适用于表面的边界和边界末端的几何点。
缺省状态下，简化操作不删除多余的区域，表面或设置局部网格属性（参考4.7.1）的边界。
例如，考虑如图4-8所示的两个相似的绝缘介质球的相加，局部网格的大小在区域1设置。
图4－7：
简化对话框
如果此相加运算通过Keepregionswithlocalproperties（保持区域局部属性校验）进行简化。
结果显示于图（b）中，由于此区域包含了局部属性，它不被删除，位于它之间的表面及中心区域也不被删除，如果保持区域局部属性没有进行校验，结果示于图（c）中。
图4－8：
简化操作图解
4.4.8复制对象
在树形结构中显示，并包括目标的母体的几何物体，可以通过选择该项目，并在主菜单下选择Edit→Copy，（或使用快捷键）复制到新的根目录级部件。
例如，如果一个球壳通过从另一个球体减去一个球体创建（这将会从模型中删除原始球面并将它们列为布尔运算的母体），内层的球体可以被复制，以创建一个新的根目录级的部件，此部件适合内层球壳（参考4.10节）。
新的部件完全不依赖于已存在的部件，而且如果另一个被更改时不会跟着改变。
如果希望它们一起跟着改变，应使用变量创建原始目标，因为在复制过程中这些项会保持。
选择部件的表面或边界并选择复制也是可以的，在这种情况下，对于每一个选项，会产生新的部件。
例如，这允许从一个复杂的目标复制边界并形成另一个边界的蒙皮。
注意：
在进行复制时，这些复制项是模型的快相——它们没有链接到母体对象而且不是参数化。
4.4.9复制原始项
如果删除一个部件的表面或边界，它们会从模型中删除。
可通过复制受到影响的部件的母体目标并恢复创建部件的操作，来重新创建被删除的表面。
这可能是项很麻烦的操作，为此，CADFEKO提供了一个简单的解决方案，先选择需要的项目并选择在主菜单下选择Edit→Copyspecial→Copyoriginal或从弹出菜单下选择Copyspecial→Copyoriginal。
4.4.10爆炸部件
选择Geometry→Explode菜单项将会使所有选择的几何部件爆炸。
原始部件的每个表面及自由边界会创建新的独立的表面部件。
新的部件表示几何爆炸时的快相——它们不带参数。
4.5产生简单原型——删除部件的创建历史记录
CADFEKO会存储每个部件完整的创建历史，使得用户可以修改创建历史的任何点。
尽管这一功能十分强大，但是它要求大量的内存，而且在一些时候需要大量的处理时间。
例如，如果了修改相加运算的一小部分，为了重新执行相加运算，CADFEKO需要重新创建源部件。
由于这些运算没有保存在每一级，这意味着它们需要再从最低的一级往上重新构建。
然而，通常情况下，模型的大部分组件并没有改变（例如，不可能将特定的机动车模型修改为另一个模型，但是，在这样的模型上放置不同的天线是很常见的）。
因此，每次当几何的一小部分改变时，不应该要求重新计算其它项。
因此，CADFEKO中有一个选项，可以先选择一
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