任意三角网格模型体积的快速精确计算方法

三角网格是使用最为广泛的网格模型。提出了一种仅根据三角网格模型的三角面片集合计算模型体积的方法。该方法通过指定投影平面,计算每个三角面片及其在投影平面上的投影所围成的凸五面体的带符号体积（必要时对三角面片进行细分）,整个模型的体积为所有凸五面体带符号体积的代数和。所提出的三角网格模型体积计算方法能实现模型体积的快速准确计算。在大型水电工程施工模拟中施工单元的方量计算测试和不同规模的三角网格模型体积计算测试都证实了该方法的有效性。     

有限元四边单元网格模型的参数化重建

不同于已有的从CAD模型出发构建体参数化模型的思路,为了进行等几何分析,从二维有限元四边单元网格模型出发,重建该网格模型对应的参数化模型.首先利用现有CAE软件生成有限元四边单元网格模型;然后进行网格预处理提取单元之间的拓扑信息,并依据规则实现网格单元规范合并、子域自适应合并、子域边界生成等操作,生成多个零亏格四边子域;最后利用边界插值算法和内点优化算法实现子域参数化.通过多个实例验证了文中算法的有效性;为有限元网格到体参数化模型的转换提供了技术支持,进而为实现海量的CAE模型参数化及其等几何分析提供了一条便捷的途径.     

采用图形加速的三角网格实时切分

提出一种采用图形加速的三角网格模型实时切分的方法。针对传统的三角网格实时切分方法普遍效率不高的问题,提出利用Open GL的拾取机制的快速、有效,将屏幕曲线映射到模型上,得到切分边缘的三角面片。并利用网格的AIF(Adjacency and Incidence Framework)数据结构和当前图像场景的视角矩阵优化网格模型交线生成追踪过程。然后将相交的三角面片重新三角化,构建新的拓扑结构。最后分离模型,实现模型的快速切分。实验结果表明,该方法能够快速有效地完成模型的实时切分。     

基于快速建立四面体网格的有限元心脏建模

针对目前通过医学成像技术获得心脏序列图像来提取相关心脏结构参数,判断心脏的功能的三维心脏建模技术的热点问题.提出了一种基于快速建立四面体网格的有限元心脏建模的方法,结合心脏这种形变模型的各种约束条件,模拟心脏的动态形变,利用有限元与生物力学原理构建心脏表面重建的有限元方程,由心脏表面三角网格数据点快速构建一系列不相重叠的四面体网格单元,以满足单元的应力矢量及单元节点位移矢量计算的需要,为模拟重建心脏运动奠定基础.实验结果表明了有效性和可行性.     

二维自适应有限元网格生成

自适应有限元网格生成是基于误差估计，自动进行有限元网格优化的一种策略。本文提出了一种基于单元误差估计的二维自适应有限元网格生成算法，并讨论了其实现过程。     

基于空间矢量变换的模型约束变形

基于空间矢量线性变换知识,提出了一种新的多边形网格模型变形方法。在三维模型空间选择一点作为约束源,并设置此约束源的影响半径。通过计算约束源与三维模型网格面片顶点之间的距离来确定待变形局部顶点区域。把空间矢量的线性变换应用到网格面片顶点变形所需的向量函数,依此函数直接精确地计算出网格面片顶点的新位置,从而实现模型的变形。通过对算法原理的进一步分析扩展了该变形方法的应用范围。     

面向有限元分析的实体表面网格模型的优化

针对CAE软件开发的需要，将通用CAD软件输出的以表面三角形网格形式表示的实体模型输入CAE软件，作为有限元分析用几何模型。然后根据特定领域有限元分析的要求对表面网格进行优化处理，优化网格的数量和质量，以便进一步生成适合有限元计算需要的各种单元模型。     

基于Slicing的快速有限元网格体绘制算法

在Incremental Slicing算法的基础上,针对有限元网格的特点,提出了一种适合于多种有限元单元类型的快速体绘制方法,由于采用硬件加速的多边形ＲＧＢＡ填充方法混合显示数据场与几何体的外表面,优化了切面多边形的形成算法,并对于小单元进行了特殊处理,大大提高了有限元网格体绘制的速度与质量。     

基于结构化网格自动划分的汽车发动机强度分析

使用三维设计软件CATIA设计了汽车发动机的复杂结构,然后在网格划分软件HARPOON中将设计的发动机零件自动划分为以结构化六面体网格为主的有限元网格,最后在大型非线性有限元软件ABAQUS中,分析了发动机在静力和动力作用下的应力分布.计算结果表明,采用结构化六面体网格,单元数量少,计算速度快,结果可靠;而采用四面体网格,单元数量大,对于同样配置的计算机,无法进行四面体网格的模型的计算.网格尺寸增加后,单元数量减少,计算机可以计算四面体网格模型,但计算结果与六面体网格偏差比较大.     

基于过渡边的细化算法及其在舱口角隅处的应用

为了获得更精确的分析结果,在集装箱船舱口角隅应力集中的区域,采用添加过渡单元的方法对原有的粗网格进行细化,然后对局部模型再次进行有限元分析.以此提出一种自动的有限元精细划分的算法.介绍构造过渡单元的方法,并根据计算出的迭代次数,得到细网格后进行分析.最后的结果表明,细化网格后生成的新单元与母单元属性保持一致,对于应力变化剧烈的区域,分析结果好于整体分析的结果.     

Optimization of passive microwave devices through geometrical parameterization—Application to the design of a cylindrical dual‐mode cavity filter

A new algorithm, based on geometrical parameterization and finite element method is presented for the optimization of microwave devices. Using geometrical parameterization, the field quantities are expressed as a polynomial in design parameters. Automatic differentiation is used for calculation of higher order derivatives. To ensure continuous gradients, an integrated mesh deformation algorithm is deployed to morph initial finite elements mesh into the perturbed geometry. The resulting parametric model is deployed through quadratic surface reconstruction to find local minimum at each stage. The convergence of the optimization through the reconstructed surfaces is discussed. As an example, a 5‐pole dual‐mode cavity filter is designed and optimized using the presented algorithm. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Int J RF and Microwave CAE, 2009.     

以STL为接口的CAD/CAE集成应用

提出了以STL为接口实现CAD/CAE系统的多对多集成方案,通过对原始STL的分析,检查,纠正以及整合处理,实现了基于STL的三维实体网格自动剖分,生成了可被CAE系统接受的有限元网格数据,实例表明,文中方法简单实用,效果良好。     

Finite element mesh generation

The capabilities of a geometric modeller are extended towards finite element analysis by a mesh generator which extracts all its geometric and topological information from the model. A coarse mesh is created and subsequently refined to a suitable finite element mesh, which accomodates material properties, loadcase and analysis requirements. The mesh may be optimized by adaptive refinement, ie according to estimates of the discretization errors.A survey of research and development in geometric modelling and finite element analysis is presented, then an implementation of a mesh generator for 3D curvilinear and solid objects is described in detail.     

计算机辅助结构设计与分析的集成框架研究

针对计算机辅助结构设计和分析的集成问题,设计了一种基于统一模型库 方式的组件式CAD/CAE 集成框架,以结构CAD/CAE 集成模型库为框架底层,以几何造型、 可视化交互、第三方CAD、第三方CAE 等组件为中间组件层,以空间结构设计子系统、空 间结构分析子系统为上层应用层,提供空间实体建模、工程模型管理、多种有限元模型分析 与计算等功能,并应用于港口码头的结构设计及有限元分析。     

基于特征造型的重载货车辗钢整体车轮结构设计优化

为减轻重载货车车轮的质量、提高使用寿命,将常规的设计优化方法、参数化特征造型和有限元分析结合,进行重载货车辗钢整体车轮设计优化.以车轮轻量化为优化目标,基于特征建模方法确定设计变量,用有限元分析确定车轮强度和刚度的约束条件,建立辗钢整体车轮的设计优化模型.设计优化和参数化特征造型为有限元分析提供轮辐的几何尺寸,有限元分析主要进行优化后的车轮应力分析,并判断优化后车轮应力是否得到改善.参照＂GB 8601—1988铁路用辗钢整体车轮＂,采用通用CAD/CAE软件建立重载货车辗钢整体车轮的三维实体模型,对其进行设计优化,取得满意的效果.     

正交切削加工过程仿真

为优化正交切削加工参数,采用弹-塑热耦合有限元方法,建立正交切削加工有限元模型.应用DEFORM软件,模拟出45号钢件切削过程中变形区内温度、应力、应变以及切削力的分布,采用自适应网格重划技术避免大塑性变形引起的网格畸变.该仿真结果能对切削加工参数的选择及实际的切削加工提供指导.     

Abaqus/CAE二次开发功能与应用实例

为实现复杂的有限元前后处理功能,介绍基于Abaqus/CAE进行内核脚本和GUI的程序开发,并阐述这两种开发方式的特点和相互关系.用双动拉深杯形件和汽车覆盖件两个实例说明Python和Abaqus GUI Toolkit在Abaqus/CAE二次开发中的应用;通过二次开发实现将CFD计算得到的热边界条件向实体单元网格模...     

Monte Carlo analysis of ridged waveguides with transformation media

A computational model is presented for Monte Carlo simulation of waveguides with ridges, by combining the principles of transformation electromagnetics and the finite methods (such as finite element or finite difference methods). The principle idea is to place a transformation medium around the ridge structure, so that a single and easy‐to‐generate mesh can be used for each realization of the Monte Carlo simulation. Hence, this approach leads to less computational resources. The technique is validated by means of various finite element simulations in the context of 3D waveguides of uniform cross‐section. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. Int J RF and Microwave CAE, 2013.     

三维实体仿真建模的网格自动生成方法

有限元网格模型的生成与几何拓扑特征和力学特性有直接关系。建立网格模型时，为了更真实地反映原几何形体的特征，在小特征尺寸或曲率较大等局部区域网格应加密剖分；为提高有限元分析精度和效率，在待分析的开口、裂纹、几何突变、外载、约束等具有应力集中力学特性的局部区域，网格应加密剖分。为此，该文提出了基于几何特征和物理特性相结合的网格自动生成方法。该方法既能有效地描述几何形体，又能实现应力集中区域的网格局部加密及粗细网格的均匀过渡。实例表明本方法实用性强、效果良好。