子域约束扫掠体的六面体网格生成方法

为了保证扫掠法生成六面体网格的效率,必须将扫掠体中的扫掠面划分为结构网格.受到连接体在扫掠面上形成的子域影响,扫掠面的网格划分会出现局部的非结构网格,阻碍扫掠法的应用,为此提出一种新的扫掠方法.该方法将扫掠体中含有子域约束的面网格进行分割,将分割出的结构网格与非结构网格重组为新的扫掠组;在各扫掠组内补充边界点,在边界点内插值生成内部节点,最终完成整个扫掠体六面体网格节点的生成.实例结果表明,文中方法稳定、可靠,可处理复杂2.5D实体六面体网格生成问题.     

扫掠法有限元网格生成方法

为了提高有限元网格的生成质量,扫掠法生成六面体网格过程中内部节点定位成为关键一步,在研究复杂扫掠体六面体有限元网格生成算法过程中,提出了一种基于扫掠法的六面体网格生成算法,算法利用源曲面已经划分好的网格和连接曲面的结构化网格,用仿射映射逐层投影,生成目标曲面,提出基于Roca算法的内部节点定位的新算法,运用由外向内推进的波前法思想,生成全部的六面体网格。通过实例表明,该算法快速,稳定,可靠,可处理大量复杂2.5维实体六面体网格生成问题。     

多面约束棱台体全六面体网格生成算法

利用四角点双线性插值反映射法确定两多边域间的映射点；运用约束引导线和节点等参光顺法实现对多边形的四边形分解；最后，结合超限映射法与分层原则实现该类实体全六面体有限元网格生成．文中算法拓广了超限映射法的应用范围．实例表明：该算法简单、效率高、生成单元的质量好。     

六面体网格生成和优化研究进展

文中总结了近十几年来六面体网格生成和优化的研究进展.首先概述六面体网格生成的研究进展,将其归为整体生成方法和基于模型分解的生成方法 2类,并指出各类方法的优缺点;然后概述六面体网格优化的研究现状,包括几何优化和拓扑优化;最后阐述六面体网格生成与优化的发展趋势.     

一种适用于任意复杂结构的曲六面体网格生成算法

曲六面体网格自动生成是时域谱元法发展的瓶颈问题。本文采用基于体基函数的协变投影算法,将一个10节点曲四面体单元分解为四个20节点曲六面体单元,从而形成一种适用于任意复杂结构的曲六面体网格生成算法。使用该算法能够将曲四面体单元均匀分割,且确保新形成的曲六面体单元的翘曲最小。典型算例表明,使用该算法建立的曲六面体离散模型,完全满足时域谱元法的计算精度要求。     

复杂地质体中多值面的网格生成算法

针对现有的网格生成算法无法处理在自然界中大量存在的多值面地质现象，基于分割－归并方法，提出一种分裂－重构算法。在生成初始约束Delaunay三角形网格之后，遵循连续折线的正负区测试准则，对网格中的局部顶点进行分裂，重构相关的三角形的点、边以及三角形的拓扑关系。实验表明，该算法能够有效地生成多值面的网格。     

基于特征识别的多尺度构件网格自动生成算法

随着结构力学领域待解决问题复杂程度不断提高,多尺度构件的高质量网格生成对于其数值模拟的计算精度起着至关重要的作用。本文提出一种基于特征识别的网格自动生成技术方法,该方法将多尺度构件的不同量级尺度几何特征识别出来,根据其不同尺度尺寸设置相关区域的网格尺寸值,利用Delaunay三角化算法和前沿推进法生成能够反映不同尺度几何特征的网格单元,再对小尺度区域周围进行加密处理,最后通过几何指数控制函数将不同尺度网格过渡连接起来,形成多尺度构件的整体网格划分模型。通过2个几何模型的测试表明该方法生成的整体网格质量好,不同尺度区域网格过渡合理,自动化程度较高。     

具有模糊多目标的网格任务调度算法

在异构的网格计算平台上,网格中有用户、资源管理员、组织管理者等实体,这些实体对网格的管理、使用、维护、安全性、可靠性等目标都提出了要求,并且这些目标有时是不可量化的。针对具有模糊多目标网格计算的任务调度问题,提出模糊多目标网格任务调度模型,使用模糊化等式对多目标进行模糊处理,给出求解该模型的模糊化定理,并对该定理进行证明。利用差分优化算法无需目标函数连续可微的特点,提出使用模糊差分优化算法完成模糊多目标的网格任务调度。实验结果表明,模糊差分优化算法较现有算法在执行时间上处于劣势,但在可靠性、安全性和丢失任务数三个指标上要优于现有算法。     

六面体网格复杂层插入操作的优化设计方法

拓扑操作在六面体网格生成、编辑和优化中至关重要,而层操作是最直接有效、应用最广泛的拓扑修改操作,其中以层插入操作最为关键和复杂.针对现有的层插入操作仍无法有效地处理自相交、自贴合、多层整体生成等复杂情况的问题,为了提高层插入操作的鲁棒性和高效性,提出一种六面体网格复杂层插入操作的优化设计方法.首先根据有效性条件将插入位置分组;然后对每组插入位置,基于质量预判优化设计其局部收缩集、层拓扑结构和分裂点的几何归属,实现多层的整体插入;最后基于最大流最小割算法对剩余组中断裂面集进行补全,使其满足有效性条件.与传统层插入方法相比,该方法能够有效地插入复杂的层结构,并能够显著地提高多层插入的效率.     

一种基于逻辑栅格的网格自动生成算法

针对基于栅格法对表面变动较大的模型进行网格划分适应性差的问题,提出一种基于逻辑栅格的六面体网格自动生成算法。该算法对基于栅格法的思想进行改进,避开一次生成模型初始栅格,将模型离散为一系列截面,对相邻截面采用矢量求交方法形成一对截面的初始栅格,修正初始栅格形成两截面之间的一层网格,形成整体模型。采用改进的栅格法进行复杂地形拱坝坝肩块体网格自动生成,取得较好的效果,结果证明改进的栅格法对复杂地形适应性强,模型表面变动较大时能自动进行网格退化。     

A Case Study in Hexahedral Mesh Generation: Simulation of the Human Mandible

We provide a case study for the generation of pure hexahedral meshes for the numerical simulation of physiological stress scenarios of the human mandible. Du to its complex and very detailed free-form geometry, the mandible model is very demanding. This test case is used as a running example to demonstrate the applicability of a combinatorial approach for the generation of hexahedral meshes by means of successive dual cycle eliminations, which has been proposed by the second author in previous work. We report on the progress and recent advances of the cycle elimination scheme. The given input data, a surface triangulation obtained from computed tomography data, requires a substantial mesh reduction and a suitable conversion into a quadrilateral surface mesh as a first step, for which we use mesh clustering and b-matching techniques. Several strategies for improved cycle elimination orders are proposed. They lead to a significant reduction in the mesh size and a better structural quality. Based on the resulting combinatorial meshes, gradient-based optimized smoothing with the condition number of the Jacobian matrix as objective together with mesh untangling techniques yielded embeddings of a satisfactory quality. To test our hexahedral meshes for the mandible model within an FEM simulation we used the scenario of a bite on a ‘hard nut.’ Our simulation results are in good agreement with observations from biomechanical experiments.     

极大熵条件下的动态搜索优化图象重建方法

提出一种满足多种准则的动态搜索优化图象重建方法。从图象场的本质出发，设立了３个准则函数。熵函数的导数是非线性的，本文将其变换为近似的线性公式以获得迭代公路。动态搜索则尽可能避免很多算法在迭代过程中对图象校正过量或不足的问题。     

Hexahedral Mesh Generation by Successive Dual Cycle Elimination

We propose a new method for constructing all-hexahedral finite element meshes. The core of our method is to build up a compatible combinatorial cell complex of hexahedra for a solid body which is topologically a ball, and for which a quadrilateral surface mesh of a certain structure is prescribed. The step-wise creation of the hex complex is guided by the cycle structure of the combinatorial dual of the surface mesh. Our method transforms the graph of the surface mesh iteratively by changing the dual cycle structure until we get the surface mesh of a single hexahedron. Starting with a single hexahedron and reversing the order of the graph transformations, each transformation step can be interpreted as adding one or more hexahedra to the so far created hex complex. Given an arbitrary solid body, we first decompose it into simpler subdomains equivalent to topological balls by adding virtual 2-manifolds. Secondly, we determine a compatible quadrilateral surface mesh for all subdomains created. Then, in the main part we can use the core routine to build up a hex complex for each subdomain independently. The embedding and smoothing of the combinatorial mesh(es) finishes the mesh generation process. First results obtained for complex geometries are encouraging.     

非结构化四边形网格生成新算法

改进了一类基于递归区域分解过程的四边形网格生成算法。引入一套健壮的网格模板,为子域的网格剖分提供统一的处理方案,不再限制最终子域为4节点、6节点或8节点子域,提高了算法的时空效率。结合新的子域网格生成过程和自动区域分解算法,利用背景网格和网格源控制分解线上点的布置,得到一个全自动的非结构化四边形网格生成算法。最后通过网格及数值模拟实例验证了算法性能和实用性。     

A Modified Paving Approach and Automatic Mesh GradingMethod to Quadrilateral Mesh Generation

A modified paving technique for automatic generation of all-quadrilateral mesh fromarbitrary 2-D geometry is presented. The generated mesh elementS are nearly square andperpendicular to boundaries. Aner the nodes and elementS formation is completed. a fully automaticgrading method is applied to increase the accuracy and reliability of engineering analysis. In thispaper, we mainly describe the theory of mathematical algorithm and present some examples ofautomatically generated mesh.     

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。     

四边形网格生成中的前沿边生长改进算法

为提高B样条曲面重构中点云四边形网格的生成效率和质量,对现有的四边形网格Q-Morph前沿边生长算法进行改进,提出面向四边形网格生成的三角网格拓扑优化方法,通过设定生长限制条件和调整网格顶点度,保证全局四边形网格质量,实现适合复杂曲面重构的规则四边形网格获取。实例结果表明,该算法效率高、适应性好,生成的四边形网格具有分布均匀、不规则网格数量少的优点。     

支持裂纹扩展的三维有限元网格生成算法

描述了任意形状三维区域的非结构四面体网格生成算法,该算法对不含裂纹的区域、含单裂纹或多裂纹的区域都适用。算法首先使用八叉树来确定网格单元大小,然后采用前沿推进技术来生成网格。在前沿推进过程中,采用基于几何形状和基于拓扑结构的两个步骤来保证前沿向前移动过程中发生问题时仍能进行正确执行,并且使用了一种局部网格优化方法来提高网格划分的质量。最后,将算法运用到带有裂纹的复杂实体模型,实验结果表明该算法具有较强的适用性和较高的性能。