Bearbeitung analytischer Objektdaten und Erstellung von 3D-Bildern
GadGeo
Dieses Modul ist die GeoDict-Lösung für CAD (Computer-Aided Design) von Mikrostrukturen. Mit Modulen wie FiberGeo und GrainGeo lassen sich komplexe, zufällige Geometrien erzeugen, die aus Tausenden von Fasern und/oder Körnern bestehen. Für solche Strukturmodelle ist eine manuelle Platzierung aller Objekte nicht praktikabel – daher kommen automatische Algorithmen zum Einsatz, um gewünschte statistische Eigenschaften, wie zum Beispiel den Faserorientierungstensor, zu erreichen.
Wenn man jedoch einfachere analytische Modelle wie Gitter entwerfen möchte oder eine bestehende komplexe Mikrostruktur bearbeiten will, ist GadGeo das ideale Werkzeug für diese Aufgabe. Es bietet unbegrenzte Möglichkeiten, Geometriemodelle individuell an die eigenen Anforderungen anzupassen.
Für alle Materialmodelle in GeoDict wird die Geometrie durch analytische Objekte beschrieben, wie Kugeln, Zylinder und komplexere Formen. Diese analytischen Daten werden als GAD bezeichnet, kurz für GeoDict Analytical Data. Mit GadGeo können diese analytischen Objekte bearbeitet, hinzugefügt oder gelöscht werden. Die GAD-Daten in GeoDict werden stets in ein 3D-Bild auf Voxelbasis innerhalb eines definierten Interessensbereichs (Domain) mit vorgegebener Auflösung umgewandelt. Auch dieser Voxelisierungsprozess kann in GadGeo gesteuert werden.
Wissenschaftliche Publikationen
GadGeo als CAD für Mikrostrukturen
- Analytische Objekte frei erstellen und bearbeiten
- 3D-Bilder aus analytischen Objekten erstellen
(a) GadGeo-Modell eines Gestricks
(b) GadGeo-Modell einer medizinischen Flüssigkeitsdrossel
GadGeo als CAD für Mikrostrukturen
- Objektindexbild erstellen: Objektvolumen, Oberfläche, …
- Interne Kornstruktur modellieren
(a) Kornmodell basierend auf Kugeln und Ellipsoiden
(b) Kornobjektindexbild
(c) Körner mit interner Streifenstruktur
Überlappungen beheben und Kontakt markieren
- Objektüberlappungen bearbeiten und auflösen
- Objektkontakte visualisieren und untersuchen
(a) Mit FiberGeo erstelltes Vlies
(b) Faserüberlappungen in Gelb
(c) Faserkontakte in Grün
GadGeo Funktionen
Die Option Create / Add GAD Objects ermöglicht die freie Konstruktion voxelbasierter 3D-Geometrien mithilfe vordefinierter analytischer Objekte. Analytische Objekte können auch zu bestehenden Geometrien – wie jenen, die mit FiberGeo oder GrainGeo erzeugt wurden – hinzugefügt werden, um deren Einfluss auf die resultierende 3D-Struktur zu analysieren.
Die Funktion Edit GAD Objects erlaubt die Modifikation aller analytischen Objekte innerhalb einer beliebigen GeoDict-Geometrie. Möchte man beispielsweise eine bestimmte Faser in einem FiberGeo-Modell anpassen, kann man sie direkt auswählen und Eigenschaften wie Durchmesser, Orientierung oder Position ändern.
Die Optionen Scale GAD Objects, Shift GAD Objects und Rotate GAD Objects ermöglichen die Änderung der Größe, Position und Orientierung aller GAD-Objekte in jeder beliebigen GeoDict-Geometrie.
Mit Resolve Overlap / Mark Contacts lassen sich Überlappungen aller vorhandenen analytischen Objekte entfernen. Zusätzlich können alle Kontaktbereiche zwischen Objekten im Voxelbild mit einem spezifischen Material markiert werden, z. B. um Kontakte in einer mechanischen Simulation mit ElastoDict gezielt zu schwächen.
Die Option Change Material ID Model ermöglicht die Zuweisung mehrerer Material-IDs innerhalb eines einzelnen analytischen Objekts, um komplexe interne Strukturen zu modellieren. Dies ist besonders nützlich zur Darstellung von Merkmalen wie geschichteten Fasern oder gestreiften Körnern, bei denen verschiedene Materialphasen in einem Objekt existieren.
Mit Delete Selected GAD Objects können alle analytischen Objekte eines bestimmten Typs oder alle Objekte mit derselben Material-ID bzw. demselben Material aus der Geometrie entfernt werden.
Die Funktion Edit Domain erlaubt eine präzise Steuerung des Bereiches, in dem analytische Daten voxelisiert werden. Nutzer können die Auflösung, den Ursprung sowie die Randbedingungen (periodisch oder nicht-periodisch) ändern und die Regeln für Objektüberlappungen innerhalb der Domain festlegen.
Die Option Create GAD Index Image erzeugt ein 3D-Bild, in dem jedem Voxel die ID des zugehörigen analytischen Objekts zugewiesen wird. Diese Voxel-Kennzeichnung ermöglicht eine detaillierte Analyse einzelner Objektmerkmale wie Volumen, Oberfläche oder Kontakte zwischen Objekten.
Mit der Option Add GAD Objects from File können GAD-Objekte aus einer Datei zur aktuellen Geometrie hinzugeladen werden.
Das Laden von GAD-Daten in GeoDict ist eine Grundfunktion. Mit Import GAD Objects from File stehen jedoch erweiterte Möglichkeiten zur Verfügung, beispielsweise die Rotation von Objekten bereits während des Imports.
Export as GAD Objects erlaubt den Export von in GeoDict simulierten Stromlinien, gefilterten Partikeln und Partikeltrajektorien als analytische Objekte sowie als Oberflächentriangulationen.
Darüber hinaus stehen zahlreiche Algorithmen zur Bearbeitung analytischer Objektdaten zur Verfügung, wie zum Beispiel: Remove Object Overlap, Expose Periodic Objects und Combine GAD Objects.
