散乱模型的四边形网格剖分方法

针对基于CAD几何信息的网格剖分方法无法避免繁琐模型修补,导致网格剖分效率低下的现状,提出一种基于散乱模型的全四边形网格剖分方法.使用散乱点或者STL格式文件作为网格剖分的输入模型,使用改进的基于散乱模型进行网格剖分的铺路算法,在很大程度上减少甚至避免了模型修补问题.提出以散乱模型作为背景网格,作为控制网格单元尺寸调整的依据:使用网格细分和网格粗化的手段实现网格疏密变化的光滑过渡;自动识别几何模型中的特征并在网格模型中保留.提出了一种高效的铺路面相交搜索方法,综合考虑影响相交处理的多种因素,有效地处理了铺路面相交问题.多个复杂的汽车覆盖件网格剖分的算例结果表明,运用所提出方法完成的网格模型质量很高,算法具有较强的工程实用性.     

根据STL文件生成三维四面体网格

STL文件通过记录一系列的三角形集合信息表示实体的边界几何信息。给出了一种从STL文件生成实体的边界一致的符合Delaunay准则的四面体网格的方法，并对生成的四面体网格进行尺度控制及质量优化，从而得到适合于有限元分析的四面体网格。该方法为CAD／CAE的集成提供了一种思路。     

基于网格的拉延模型面设计方法

提出了一种在零件网格模型的基础上直接生成工艺补充网格，得到拉延件网格模型，以用于有限元分析计算的方法。该网格生成算法不同于传统的网格剖分问题，不需要工艺补充部分的几何数据，从而避免了CAD数据在向CAE软件传输过程中可能遇到的问题，实现了模面设计与CAE功能的无缝结合。实例证明所提出的算法是有效的。     

STL数据的Parasolid数据变换

为满足STL与Parasolid几何建模核心之间数据直接交换的需要,提出在对三角网格模型数据分割的基础上,利用角点对三角网格曲面边界进行分段,以各边界段的近似中点和递归细分算法提取边界段上的特征点,采用Dijkstra算法计算对应边界段上对应特征点之间的最短路径线以获得空间四角形的节点数据,通过Parasolid函数以插值的方式重构三角网格模型的自由曲面并进行曲面缝合,最终将STL数据转换成Parasolid数据。应用实例表明了所生成模型的稳定性与可靠性。     

基于对比度与最小凸包的显著性区域检测算法

显著性检测算法常通过计算像素或像素块之间的对比度来确定显著性,但是图像背景中经常会出现特殊区域与图像其他部分也有较大的对比度,导致基于对比度的显著性检测算法无法将这部分背景区域与主要目标区分开.提出一种基于对比度与最小凸包的显著性区域检测算法.以超像素作为基本计算单位,使用Wasserstein距离衡量超像素之间的差异,通过计算超像素间的全局与局部对比度得到对比度显著图;找出图像中特征点Harris角点的最小凸包,以最小凸包几何中心为中心点,根据每个超像素与中心点的距离计算中心显著图;最后将对比度显著图与中心显著图相结合得到最终的显著图,这种算法可以有效地将背景中具有高对比度的区域区分开.在Corel和MSRA图像数据库上进行仿真实验,结果表明该文所提算法对显著区域检测的查准率、查全率等仿真评价指标相对于传统算法都有明显的提升.     

反求工程中基于边界扩展的三角网格构造

针对非接触式方式测量的大规模散乱点云数据建模，提出一种三角剖分算法，该算法适用于多张自由曲面片构成的曲面物体，尤其适用于含内孔的曲面对象。算法过程包括两个阶段：第一阶段，采用一种空间栅格装点法来进行初始点云数据精简，精简比率通过栅格小正方体单元尺寸控制；第二阶段，构造种子三角形，通过连接已剖分网格区域的边界边与最优扩展点采形成三角网格，从而向外延展，也可以时一个带有内孔的复杂自由曲面直接进行三角剖分，无需人工分区。实验结果表明该算法可以快速、有效地从三维数据点云建立几何模型。     

基于三角网格模型的三维CAD模型的建立

三角网格模型是求取三维实体数据的一种有效方法,在快速成型技术应用中,基于三角网格模型形成的STL文件格式,是其形成CAD三维数字模型,进行数据处理的重要数字信息来源。     

基于实体变形的六面体网格生成方法研究

对于结构复杂的实体模型,现有的六面体网格自动生成算法无法快速生成质量较高的六面体网格。在实体变形技术的基础之上,提出一种利用顶点信息直接在原始模型中经过节点填充生成结构化六面体网格的方法。首先设计了网格节点的数据结构;其次介绍了求解填充节点所用的线性方程组的构建方法;最后,利用该方法开发了网格自动剖分程序,对复杂结构进行了网格自动剖分。     

基于样例的建模方法

提出一种新的基于样例的几何造型方法,该方法利用三维模型之间的剪切/粘贴操作从已有的两个或多个三维几何模型构造出新的几何模型.设计并实现了一种基于隐式曲面布尔运算的网格模型剪切/粘贴算法,该算法首先将需要的部分网格从源模型上剪切下来,并将其配准到目标模型上;然后将两网格模型转化成点模型表示,并将点模型转化成径向基函数(RBF)的隐函数表示;再对两隐函数进行布尔运算;最后将布尔运算生的隐函数曲面进行多边形化,得到最终的网格模型.该算法的布尔运算不是直接对网格模型进行操作,避免了耗时的面线、面面求交计算.试验结果表明,该算法具有很好的网格融合效果,可用于影视动画中构造特殊夸张造型.     

ACIS平台在STL网格模型拓扑重构中的应用

STL文件描述的是一种离散的实体表面三角面片模型,模型中的所有三角面片是无序的,也不存在拓扑信息。然而在许多应用系统,需要借助模型的拓扑关系进行分析,以快速、准确地操作模型数据。重点研究STL网格模型的拓扑重构问题,在读取STL文件几何信息基础上,分析ACIS模型的数据结构,确定重构模型的拓扑结构,通过ACIS平台提取所需的拓扑信息,实现STL网格模型到ACIS的拓扑模型的重构。最后,通过实例验证重构算法的正确性。     

一种基于STL几何模型的有限元三角形网格的自动生成方法

有限元网格划分是有限元分析的关键技术之一。本文利用CAD软件导出的STL几何模型,用自行开发的几何基本工具库对其进行几何信息提取,然后通过网格优化后,自动生成合格的三角形有限元网格,最后输出商业化有限元分析软件所需的前处理文件,为有限元分析提供了一个快速建模工具。     

基于STL文件的变密度三维全六面体网格自动生成方法

针对STL文件在传递复杂几何实体模型信息方面具有精度较高的特点，提出了一种基于STL文件变密度三维全六面体网格自动生成方法，给出了STL文件的数据格式及其内容约定，详细阐述了基于STL文件空间CAE模型表面特征自动识别、拓扑关系的生成和变密度栅格法加密信息场的建立等关键技术。实现了在实体模型表面曲率较大和厚度较小的局部区域进行协调加密，可以获得与实体模型边界吻合良好的全六面体协调网格，适合于工程问题的有限元分析计算。若干复杂实体模型算例表明，该算法实用性强，效果良好。     

Re-triangulation in STL meshes for rapid prototyping and manufacture

The main objective of this research is to identify ways to simplify the STL meshes, while simultaneously maintaining the accuracy of the STL file. It demonstrates a technique to simplify large and complex STL triangular meshes and to optimise STL shape for rapid prototyping and manufacture. STL mesh re-triangulation can be separated into two processes, i.e., mesh deletion and mesh rearrangement. In the mesh deletion process, two kinds of weighted-value ratio algorithms can be chosen for determining the suitable value of STL mesh deletion. A genetic algorithm that incorporated fitness functions was used for the optimisation of the rearranged STL meshes. Two case studies of STL mesh reconstruction, which examine the effects of the algorithms, are presented. These studies show that optimisation of the shape of the STL file reduces its size, resulting in a reduction of the fabrication time and improvement of the rapid prototyping process.     

基于网格曲面上空间填充曲线刀具路径生成算法研究

在细分网格曲面上,用最短哈密顿回路法通过连接网格节点去寻找最优路径,以形成填充曲线刀具路径。将空间曲面细分成有限四边形网格后,结合无向网上最短哈密顿回路求解算法,通过构建代价树的方法求解最短路径。应用了邻接矩阵的形式描述图形,及基于矩阵法数据存储的度数消减算法判断和处理图形,构建了空间网格曲面上最短哈密顿回路生成算法。通过一个曲面填充实例验证了构建算法的正确性,及用此方法生成曲面加工刀具路径的可行性。     

四叉树法非结构网格剖分技术研究

针对有限元前置处理中二维复杂域四边形网格自动剖分问题,对四叉树网格剖分算法进行了研究。描述了四叉树网格的数据结构及其递归生成过程;提出基于计算机图形学的网格黑白性判断算法;给出两种边界网格处理的修正方法,并对这两种修正方法进行了比较;利用四叉树数据结构的特点实现对网格遍历、查找、插入等操作,并根据最近共同祖先法完成四叉树网格邻域的查询。结果表明:采用该方法可以实现有限元网格全自动剖分,网格生成只依赖于二维域的几何特征,对复杂边界的适应性强,生成的网格域内全部为四边形,只在域边界处出现少量三角形网格,具有较高的质量;网格生成、遍历、查找等数据操作效率高、时间短。     

基于STEP中性文件的有限元自动建模

直接利用CAD系统的几何造型 ,以STEP中性文件为CAD造型系统与有限元单元剖分系统间的几何和拓朴信息传递媒介 ,实现有限元单元的自动剖分。按STEP/AP2 0 3的语义模型提取STEP中性文件中三维形体的表面信息 ,将该形体的每个表面映射到二维参数平面 ;利用参数平面的边界数据和二维单元自动剖分模块 ,用推进波前法实现表面网络的自动生成 ;然后由表及里实现三维实体单元的生成 ,系统基于STEP中性数据文件 ,可以与多个流行的CAD系统实行连接。     

Incomplete two-manifold mesh-based tool path generation

This paper presents a new paradigm for three-axis tool path generation based on an incomplete two-manifold mesh model; namely, an inexact polyhedron. When geometric data is transferred from one system to another system and tessellated for tool path generation, the model does not have any topological data between meshes and facets. In contrast to the existing polyhedral machining approach, the proposed method generates tool paths from an incomplete two-manifold mesh model. In order to generate gouge-free tool paths, cutter-location meshes (CL-meshes) are generated by offsetting boundary edges, boundary vertices, and facets. The CL-meshes are sliced by machining planes and the calculated intersections are sorted, trimmed, and linked. The grid method is used to reduce the computing time when range searching problems arise. The method is fully implemented and verified by machining an incomplete two-manifold mesh model.     

A new surface parameterization method based on one-step inverse forming for isogeometric analysis-suited geometry

In an attempt to construct an isogeometric analysis-suited geometry for isogeometric analysis, a new surface parameterization method using the one-step inverse forming (SPIA) is proposed. Initial generation of watertight analysis-suitable geometry (NURBS surfaces) with complex shapes can be a significant bottleneck for isogeometric analysis because computer-aided design models often include ambiguities such as gaps and overlaps. Most of traditional surface parameterization techniques are based on geometric method and limited to finite meshes, while SPIA is a physics-based method using sheet metal forming technique with large elastic–plastic deformation and robust enough and rapid to deal with the finite elements mesh with over 100,000 nodes within 2 min without the necessity to simplify the meshes. Using Coons surface parameterization, global mesh parameterization, and NURBS reconstruction, we can rebuild new computer-aided design models with errors under any tolerance to which isogeometric analysis can be applied. The NURBS surfaces after reconstruction are also used for computer-aided manufacturing.     

环件冷辗扩有限元模拟中网格的自适应加密

为保证环件冷辗扩有限元模拟中网格的可靠性和计算效率,提出了一种基于单元几何特征的六面体网格自适应加密方法,实现了根据单元与模具干涉和网格畸变来自动控制网格的疏密,以获得最优化的网格和计算结果;网格剖分采用基于提取表面单元和继承层单元拓扑信息的方法,对初始网格直接进行剖分,不仅适应性广,而且有利于场变量的传递;最后通过算例验证了该自适应加密方法的有效性。     

承受轴压的X管节点极限荷载有限元分析

采用有限元法分析轴力作用下X管节点所能承受的极限荷载。在对X管节点进行数值模拟的时候,考虑焊缝对其强度的影响。在有限元分析中,采用分区网格产生法形成X管节点的有限元网格,即把整个X管节点根据计算精度的需要划分成几个不同的子区域,每个子区域的网格单独产生,整个管节点的有限元网格通过合并各个子区域的网格而形成。这种分区网格产生法可以针对不同应力梯度的区域形成不同质量和精度的网格,从而可以保证有限元结果的准确性并节省存储空间和计算时间。在分区网格法的基础上,用ABAQUS(2000)通用软件分析X管节点在承受压力作用时的荷载和位移之间的关系,并得到X管节点所能承受的极限荷载大小。此外,通过对50个X管节点模型进行分析,研究几何参数以及材料参数对X管节点极限荷载的影响。