基于多轴扫掠的六面体网格划分算法

提出了一种基于多轴扫掠的六面体网格划分算法,首先确定主轴体,并用扫掠法完成主轴体的六面体网格划分;然后修改连接面上移植区的网格节点,作为子轴体的源面网格;最后利用扫掠法来完成子轴体的六面体网格划分。该算法可扩展扫掠法的应用范围,降低扫掠法对实体拓扑结构的要求。网格划分结果表明,该算法稳定可靠,可生成质量较高的六面体网格。     

基于多对多六面体扫掠算法的研究

多对多自动扫掠法是将复杂几何体划分成多元源曲面对单一目标曲面的几何体,再对多对一的几何体进行自动划分。在多对多扫掠法中存在目标曲面、源曲面边界节点不匹配的情况,为此结合现有其他六面体扫掠法网格划分存在的划分边界大小不定、过分依赖输入网格的离散化等常见问题,改进了DavidR提出的自动划分多扫掠几何体的方法,提出了一种更有效的源曲面刻画方法。     

基于多对多六面体扫掠算法的研究

多对多自动扫掠法是将复杂几何体划分成多元源曲面对单一目标曲面的几何体，再对多对一的几何体进行自动划分。在多对多扫掠法中存在目标曲面、源曲面边界节点不匹配的情况，为此结合现有其他六面体扫掠法网格划分存在的划分边界大小不定、过分依赖输入网格的离散化等常见问题，改进了David R提出的自动划分多扫掠几何体的方法，提出了一种更有效的源曲面刻画方法。     

六面体网格自动划分和再划分算法

提出了一种新的六面体网格自动划分和再划分算法“表层网格法”。首先根据所需划分模型进行模型的识别, 采用栅格法生成核心网格。然后进行核心网格与模型边界拟合,为克服由于边界拟合造成的表面网格质量下降, 采用包络表面网格的方法生成零厚度表层网格。通过表面网格和内部网格节点平滑处理技术,最终将模型划分为具有较高质量的完全六面体网格。最后通过网格划分和再划分实例表明:该算法具有原理简单、算法可靠、编程方便且划分网格质量高等特点,是分析材料塑性成形等问题比较理想的六面体网格划分算法。     

面向速度各点异性的刀具运动扫掠体建模与仿真

根据刀具回转体的几何特点,考虑刀具运动时表面各点的速度差异性,建立了回转体的球体模型,计算了多轴数控加工的刀具扫掠轮廓线,进而获得了刀具扫掠包络面,并进行了加工过程仿真验证。算法考虑了多轴数控加工机床运动链和多轴刀具运动的速度特点,无需复杂的方程求解和数值分析,直接简单准确地确定了刀具运动扫掠体的几何表达。     

基于机器视觉的虚拟雕刻刀具扫掠体建模研究

在虚拟雕刻系统中,刀具扫掠体的建模是极其重要的一步,它是刀具扫掠体与毛坯进行布尔运算的基础,因而需要对它进行细致的研究,讲述了刀具扫掠体模型的建立过程,主要包括扫掠基体的抽象简化、扫掠路径的分析、扫掠轮廓曲线的提取以及扫掠体的构建;然后再通过实例证明了该造型方法的实用性。     

工作台旋转式五轴加工中扫掠轮廓线的求解

国内外对五轴数控加工中的扫掠轮廓线的研究往往集中于主轴摆动式机床。本文给出了实际生产中应用广泛的工作台旋转式五轴加工中环形刀具上扫掠轮廓线的显式表达式,分析了扫掠轮廓线在刀具曲面上的几何特性。所用的计算方法高效精确,为复杂曲面加工过程的动态模拟和加工误差的控制奠定了数学基础。     

MEMS设计中的2.5维六面体网格划分

介绍了一种用于MEMS设计的六面体网格划分方法。MEMS工艺决定了大部分MEMS模型都是层状结构,本文针对这种结构提出了一种简便的2.5维划分方法,适用于所有面平行于(x, y)平面或者z轴的层状结构。该方法在(x, y)平面内将模型划分为四边形网格,然后在z方向延伸形成六面体。相比于如今使用最多的Sweep划分算法,它在划分前的预处理更少,由于仅仅需要输入划分大小, 使得整个划分过程更加方便,速度也比Sweep方法快了10~1 000倍,10 000个六面体以内的划分可在10 s内完成。同时,该方法也可以通过输入工艺过程参数按照实际MEMS工艺步骤产生3维MEMS模型, 完成从2维版图到3维网格的直接生成。     

复杂装配体有限元网格生成方法的研究

针对复杂装配体有限元网格划分难度大的问题,文中提出了复杂装配体中零部件的联接关系问题的处理办法及几种典型模型(腔体、薄壳体及螺钉、螺栓)的混合(切分、扫掠)网格划分方法,运用了Ansys软件对示例模型分别采用自由网格划分与混合网格划分.结果表明:混合网格划分方法比自由网格划分方法形成的单元数目更少、质量更高.混合网格划分方法可以适用于所有具有类似几何特征的模型.     

基于映射法的六面体网格生成算法

六面体网格划分技术是三维有限元仿真软件处理的关键环节之一,等参映射法既可适应特殊的区域边界形状,又可控制所生成单元的形状和密度。对基于等参映射法的六面体网格划分原理进行了深入研究,并在此研究基础上对等参映射法的计算过程进行了细致的分析,利用VC++开发了该算法的相应程序,最后给出了2个等参映射法具体的应用实例,计算结果表明该程序的计算精度已经达到了工程要求。     

局部到整体的六面体网格质量优化算法

网格质量是影响有限元分析结果准确性和可靠性的关键因素之一。为了提高六面体网格的质量,提出一种局部到整体的六面体网格质量优化算法。针对每个六面体单元采用双八面体几何变换进行局部规则化操作,得到高质量的规则六面体网格。在此基础上,通过迭代优化一个二次能量函数,对规则化后的网格进行整体拼接和优化,该能量函数由节点内力和表面几何约束组成,节点内力保证了规则化后六面体单元的连接性,表面几何约束保持了原始模型的几何形状。应用实例表明,该方法稳定可靠,显著提高了六面体网格的质量。     

货车车轮结构强度分析

为了准确而可靠地评估货车车轮的结构强度,建立车轮的有限元模型,用人工划分和自动划分相结合的方法将车轮划分成六面体单元模型,对模型施加约束和载荷,求解出von Mises应力和最大剪应力,分别用von Mises准则与Tresca准则对车轮进行应力分析,有效地确定车轮结构危险点,并对计算结果的数值稳定性进行分析。对车轮静态弯曲实验的测点进行实验应力分析(包括von Mises应力和最大剪应力),验证有限元分析结果,并分析实验误差的产生原因。结果表明,采用六面体单元的线性有限元分析方法,能准确确定车轮结构危险点,具有很好的数值稳定性,适用于对货车车轮进行结构强度分析。     

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。     

A simple nodal force distribution method in refined finite element meshes

In finite element analyses, mesh refinement is frequently performed to obtain accurate stress or strain values or to accurately define the geometry. After mesh refinement, equivalent nodal forces should be calculated at the nodes in the refined mesh. If field variables and material properties are available at the integration points in each element, then the accurate equivalent nodal forces can be calculated using an adequate numerical integration. However, in certain circumstances, equivalent nodal forces cannot be calculated because field variable data are not available. In this study, a very simple nodal force distribution method was proposed. Nodal forces of the original finite element mesh are distributed to the nodes of refined meshes to satisfy the equilibrium conditions. The effect of element size should also be considered in determining the magnitude of the distributing nodal forces. A program was developed based on the proposed method, and several example problems were solved to verify the accuracy and effectiveness of the proposed method. From the results, accurate stress field can be recognized to be obtained from refined meshes using the proposed nodal force distribution method. In example problems, the difference between the obtained maximum stress and target stress value was less than 6 % in models with 8-node hexahedral elements and less than 1 % in models with 20-node hexahedral elements or 10-node tetrahedral elements.     

基于实体局部表面曲率和厚度的变密度三维六面体网格自动生成算法

提出一种基于传统栅格法的变密度三维全六面体网格自动生成算法,建立基于实体局部表面曲率的加密源点信息场的生成技术和基于几何实体局部厚度特征的网格加密技术,并给出自动生成全六面体协调网格的加密原则与加密模板。实现了在厚度较小的特征区域和曲率较大区域局部协调加密及平缓变密度的网格自动剖分,可获得局部协调加密及平缓变密度的全六面体网格。实例表明,所提出的算法实用性强,效果良好。     

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。     

基于三角网格曲面模型的刀位轨迹计算方法

离散三角网格模型在CAD/CAM中应用很广,但针对该模型的刀位轨迹自动生成算法并不多见。在正确重建网格模型的拓扑关系基础上,给出了新的曲面几何特性分析方法,并提出了具有特色的精确的刀位轨迹计算方法,克服了直接由网格模型求交计算刀位方式存在的精度问题。测试结果显示,该方法简捷、可靠,能够达到实用化要求,并显著提高了刀位计算精度和加工效果。