基于STL文件的非均匀网格剖分技术研究

有限差分法广泛用于铸造过程中流场和温度场等的模拟,而对复杂模拟对象进行三维网格自动划分是十分重要的。在传统的网格剖分算法基础上,研究了非均匀剖分的步长自动确定算法,并开发了网格剖分前处理软件。对实际模型的应用研究表明,本算法可以根据铸件的壁厚、拐角等特征自动确定网格空间步长,节省网格剖分所需时间,减少人工参与网格划分的工作量,从而提高了网格剖分效率,为快速求解温度场等物理量奠定了基础。     

基于STL文件的曲面网格重建算法

利用STL文件的数据相关性以及平衡二叉(AVL)树的数据搜索效率仅与树的高度相关的特性,提出一种高效的三角形曲面网格模型重建算法。该算法可以解决STL文件存在大量的冗余、使用效率不高等问题。实验结果证明,与基于AVL树的顶点快速聚合算法相比,该算法的重建效率更高。     

STL模型分割截面的三角剖分算法

针对分割STL模型时需要对分割截而进行三角剖分的问题,提出STL模型分割截面的Delauay三角剖分算法,将截面轮廓围成区域分成一个或多个区域单元,分别进行Delaunay三角剖分,并按STL模型标准拾取三角形,文中算法不用对分割截面轮廓进行复杂的凸划分和多轮廓的单轮廓化处理,提高了STL模型分割截面的三角剖分效率,尤其适合对具有复杂型腔的STL模型的截面进行三角剖分,应用实例表明：文中算法是正确有效的,具有实用价值。     

有限差分网格自动剖分技术研究

根据STL文件格式，提出了拓扑结构优化分层算法，从而大大加快剖分速度和效率；在剖分的过程中利用数据可视化技术对剖分结果进行分层实时处理，从而大大提高剖分过程的透明性。根据快速分层优化原理和数据可视化理论，开发了基于遗传算法的均匀网格自动剖分软件。     

基于LEPP递变的四面体网格自适应剖分算法

为了更合理地进行四面体网格剖分,提出了一种根据待剖分对象形态不同进行网格密度自适应调整的四面体网格剖分方法。该方法首先采用BCC(body-centered cubic)网格初始化网格空间,并根据表面曲率的大小以及距离物体表面的远近,采用LEPP(longest edge propagation path)算法由外至内对初始化后的网格空间进行不同尺度的细分;然后对横跨表面的网格进行调整,以形成对象的表面形态;最后采用以质量函数引导的拉普拉斯平滑与棱边收缩(edge collapse)的方法对网格的质量进行优化来最终得到待剖分对象的四面体网格。结果表明,该方法所生成的网格不仅具有自适应的网格密度,而且网格质量比常用的Advancing Front算法也有所提高。对于基于3维断层图像或表面模型进行有限元建模,该方法不失为一种行之有效的好方法。     

曲面的自适应三角网格剖分

在传统的映射法基础上 ,采用自适应三角网格加密法能有效地处理带有特征约束条件的任意曲面的三角剖分问题 .在平面三角化算法中对环边统一处理 ,并且采取了一种简单有效的曲率估算方法 ,提高了运行效率 ;并在保持外观的基础上进行了网格质量的优化     

面向CAE 的STL 模型三角网格均匀化

提出了一种基于STL数据的有限元网格再生成算法,该算法主要用于CAE工程分析.鉴于CAD模型的网格特征形态不匀称,分布不均匀的特点,对CAD模型进行网格再生成,使其符合CAE工程分析的要求.算法主要由拓扑建立、网格聚类、网格重采样和三角化四部分组成.实验表明该算法能够有效降低三角网格最长边和最短边的比值,使得模型的网格特征形态趋于均匀.     

一个基于网格前沿技术的三维实体四面体有限元网格剖分算法

在三维实体有限元网格自动生成过程中,其主要问题是如何生成均匀的网格结点。本文用网格前沿技术逐层生成网格结点,并采用Ｄｅｌａｕｎａｙ 三角剖分技术生成四面体网格单元。最后给出了两个剖分实例。     

基于数据相关性的STL曲面网格快速重建算法

通过分析大量STL文件中的三角形单元数据,发现文件中顺序相邻的2个独立的三角形网格单元至少共一个顶点的概率大约是0.84～0.99,共2个顶点的概率大约是0.67～0.75,表明相邻网格单元数据存在强相关性以及大量的冗余信息.利用这种数据相关性,从概率的角度给出了一条检查冗余点的有效途径,进而得到一种快速的STL三角形曲面网格重建算法.新的曲面网格数据文件存储容量为原来的25%左右,有效地去除了冗余数据.实验结果表明了该算法的高效性及鲁棒性.     

基于2维流形的STL曲面网格重建算法

STL（stereo lithography）作为3D扫描数据和快速原型制造事实上的标准,其广泛应用于娱乐、制造业和Internet等领域.但随着3D模型越来越复杂,数据量越来越庞大,从STL文件难以快速获得完整拓扑关系以及其存在大量冗余信息的缺点,制约着STL网格模型的进一步优化处理与应用.为此,需要针对STL网格模型进行网格重建.本文针对2维流形的STL三角形曲面网格模型,提出了一种快速的网格重建方法.主要利用删除在重建过程中达到饱和的顶点,以便减少需要比对的顶点数,并结合STL文件数据的相关性来提高顶点搜索与比较的效率.对于非封闭的曲面网格,本文算法在提高曲面网格重建效率的同时,还能有效地提取曲面网格模型的边界信息.另外,重建的曲面网格数据文件大大地减少了存储空间,有效地去除了冗余数据.实验结果表明本文算法的高效性及鲁棒性.     

基于分类体数据的四面体网格剖分算法

虚拟内窥手术是以真实病人的CT或者MRI扫描数据为基础，首先通过组织分割，在计算机内部建立起三维模型，然后通过虚拟现实技术来模拟窥镜手术全过程的一项技术。其中，人体器官的三维网格建模是该技术中一个十分重要的部分，为了准确地进行了人体器官三维网格建模，在对三维体数据进行组织分割的基础上，提出了一种由分类体数据直接建立三维四面体网格的方法，由于Delaunay三角剖分所产生的网格质量比较高，所以该方法沿用逐点插入算法的思想，以特征点的提取和Steiner布点为基础来生成四面体网格，并通过组织边界的判定准则和利用flip操作来恢复组织边界，实践证明，该方法所生成的网格具有自适应的网格密度。     

基于数字图像三角形剖分的信息伪装算法

提出按像素的灰度值作图像区域非均匀剖分的思想,并利用这种思想实现了一种信息伪装算法.视像素的灰度值为拟合数据,用最小二乘法作数据拟合,得到数字图像的自适应非均匀剖分算法,并以图像的非均匀三角剖分为例给出了详细剖分过程.将保密图像的三角剖分信息用四进制数记录,并对公开的数字图像作相同的剖分,将剖分信息及保密图像的灰度信息隐藏于公开的图像中,利用三角形剖分下图像的重构,即得到一种图像信息伪装新算法,其突出优点在于极大地降低了编码和解码的时间.通过不同类型图例的实验,表明带隐藏数据的伪装图像不易被察觉带有隐藏信息, 并且重构图像的质量较好,是一种可行的信息伪装新算法.     

基于Delaunay四面体剖分的网格分割算法

为了构建有意义曲面分片,提出一种基于Delaunay四面体剖分的网格分割算法.首先根据Delaunay四面体剖分得到多边形网格内部的四面体,求出每个面上反映网格内部信息的Delaunay体距离;然后对Delaunay体距离进行平滑处理,再对网格上面的Delaunay体距离进行聚类,用高斯混合模型对Delaunay体距离作柱状图的拟合,利用期望最大化算法来快速求得拟合结果;最后结合图切分技术,同时考虑聚类的结果、分割区域的边界平滑和视觉认知中的最小规则,得到最终的网格分割结果.实验结果表明,采用文中算法可以有效地实现有意义的网格分割.     

一种基于多边形剖分的有限元网格生成方法

在两步网格化过程中,待分析区域首先被剖分为具有三条或四条边的简单子区域部分.然后将利用传递模板法或映射法对这些子区域进行网格生成.本文结合计算几何和有限元网格自动生成问题,给出了一种基于简单多边形剖分的全四边形有限元网格自动生成方法.该方法分两步实现有限元网格生成首先通过权函数的引导,对待分析的简单多边形区域先进行子域剖分,得到一组三角形和凸四边形子域(大单元)的集合;然后利用中点剖分方法,将三角形和凸四边形子域单元剖分为全四边形有限元网格.实践证明,本文提出的方法实现简单、使用灵活,结果网格的质量良好.     

NURBS曲面的有限元网格三角剖分

主要介绍一种ＮＵＲＢＳ曲面的有限元网格三角剖分算法。首先讨论ＮＵＲＢＳ曲面的离散算法，接着在此基础上，提出了利用网格前沿技术剖分ＮＵＲＢＳ曲面的算法，并且网格单元和结点同时生成     

基于三维空气质量监测系统的非均匀分簇算法

空气质量监测是环境保护工作的重要组成部分,无线传感器网络技术在空气环境自动监测中的应用已成为人们关注的热点。由于无线传感器网络具有能量有限、传感器无法充电等特点,根据特定环境设计分簇路由算法是延长监控系统寿命的关键。针对空气质量监测系统中传感器节点能量利用率低且消耗不均的问题,文中提出一种基于改进差分非均匀分簇路由算法。该算法采用差分进化算法对簇首的选择进行优化;通过计算大小不一的成簇半径实现非均匀分簇目的;不再以轮为单位频繁选簇,而是根据选簇频率和节点编号更换簇首节点。仿真结果表明：网络运转前300轮生存时间内中,提出算法簇首节点通信范围内覆盖不到的孤立节点个数大量减少,节点利用率高于LEACH 83%,比EEUC也提高了60%,采集信息的区域范围更广;提出算法显著延长了第一个节点的死亡时间,整个网络生命周期和LEACH、EEUC相比分别提高了约55.6%和14.8%。     

钢筋混凝土结构有限元网格剖分的一种方法

本文将选用２分离式模型对钢筋混凝土平面结构进行有限元网格剖分,其中对混凝土结构采用四边形网格的自动剖分方法,对钢筋则采用一维杆单元的生成方法。本文所述方法能保证所产生网格的质量,有利于钢筋混凝土有限元分析。     

基于强制约束的非均匀网格简化算法

在工程中通常采用三角形网格描述几何物体,但是网格模型的大数据量成为后续处理的瓶颈,因此三角形网格模型的简化成为了多个领域中的研究热点。文章针对逆向工程中的特殊简化要求,提出了一种强制约束下的非均匀网格简化算法。对于工程应用实例的简化计算,可以得到与原始网格拓扑一致的非均匀简化网格,表明了所提出简化算法的有效性。     

织物模拟中的自适应网格剖分研究

本文提出一种在织物模拟中的动态网格剖分方法,针对传统模拟算法中因网格剖分固定和曲面整体网格均匀剖分造成模拟误差与计算耗费,分别从织物物理和几何角度出发,提出在动态模拟过程中的自适应的网格剖分方法。利用模拟过程中曲面片局部形变信息,对网格进行动态剖分与合并,有效提高了模拟效率。经实际应用表明：该算法具有模拟效率高、易于计算机实现等优点,特别在对非均匀形变物体模拟中,该算法从模拟效率和精度均得到满意结果。     

基于正方形网格剖分的无线传感器网络方向性路由算法的研究

作为一种新型的无线自组网络,传感器网络在环境与军事监控,地震与气候预测、等许多方面都具有广泛的应用前景。基于网格剖分的思想,提出了一种基于正方形网格剖分的无线传感器方向性路由算法.新算法中,Sink节点首先将其目标区域剖分为正方形网格,并将得到的剖分信息广播给网络中的所有传感器节点,并构造目标区域的近似最小连通覆盖集。然后计算每个网格到Sink节点最近的网格的最短相对长度,通过这个最短相对长度构建多条路径。在路由时节点采用休眠机制进行方向性路由。算法分析和仿真实验表明,新算法与能量多路径路由算法比较,它在整个网络的寿命等方面具有更优的性能。