基于有限元方法的轴肩应力集中处网格划分尺度及类型研究

为了研究不同网格划分尺度及类型的线弹性材料对轴肩应力集中处最大应力的影响，采用有限元方法进行数值模拟，研究了弯曲和扭转载荷下倒角大小、单元网格类型、倒角分段数、单元梯度以及周向分段数等多种影响因素对轴肩应力集中处最大应力的影响规律，并与参考文献中的光弹性试验结果做对比，得出了不同倒角下最优的网格划分组合方式。本文得到的轴肩网格划分方法对其他类似结构的仿真计算网格划分具有一定的指导意义。     

有限元平面混合网格优化策略

针对约束二维域四边形网格生成算法生成的混合网格质量较差,提出网格单元拓扑优化和整体光顺优化相结合的思想.采用边界和约束线上三角形单元优化、区域内混合单元优化等一系列拓扑优化方法.以有效改善了局部网格质量;同时,结合改进的Laplacian和基于最优化的最速下降几何优化方法光顺整体网格.实例验证,优化后整体网格较为规整、均匀,质量有明显改善.     

不同有限元分析网格的转化

提出一种网格转化思路。即在进行不同类型有限元分析时,转化网格,使网格成为将要进行分析的最优网格。并讨论模态分析之前,由适合静力分析的网格转化为模态分析的最优网格的过程。     

基于弦轴转换的薄壁件中面网格生成方法

针对传统弦轴法在抽取薄壁件中面时存在鲁棒性差、分类方法不全以及适用性差等问题,提出一种改进的基于弦轴转换的薄壁件中面网格生成方法,以生成更加高效和高质量的中面。先通过对模型的表面类型(侧面、面对和混合面)进行识别,再综合面对法与弦轴转换法的优点,根据通过模型中的连接面来虚拟分割模型,然后根据改进的网格生成方法来高效地生成单层体网格。根据完善的体网格分类方法对体网格单元进行了分类,有效切分出中面网格单元,并经过网格优化得到了最终的中面网格结果。最后,通过实例证明了该方法的鲁棒性与高效性。     

曲面有限元网格引线织就生成法

离散曲面边界并初始化可出发构造新单元的单元边线段序列,依次从序列中的单元边线段出发,采用线段定向布点法或圆定向布点法,构造用于确定新节点生成位置的待选点集。从待选点集或曲面上已有的网格节点选择合适的点参与新单元的构造,并利用曲面参数域检查新单元的网格拓扑相容性。随节点、单元边线段和新单元交替生成,最终生成符合有限元分析要求的曲面网格。关键区域网格的自适应加密,则采取网格密度规划方式,通过构造曲面有限元自适应网格单元尺寸信息场来加以实现。     

基于网格边拓扑的曲面法向规一化算法

提出基于曲面网格重构拓扑关系的自动翻法线算法,该算法的设计思想源于ACIS曲面缝合和拓扑重构中有向边的概念,通过调整相邻单元公共边的节点,使相邻单元公共边所属的有向边方向相反,实现曲面单元法向快速、准确一致化。通过对曲面上的裂纹、孤立单元、孤立单元群和重叠单元等缺陷进行有效处理,具有很好的适应性。这种算法能够准确完成冲压工具单元法向的一致操作,可为后续板料成形数值模拟中的接触算法提供前提条件。应用算法对复杂汽车覆盖件进行自动翻法线操作,结果验证了算法的有效性。     

基于网格的边界元容错处理算法研究

注塑模冷却过程模拟大都采用边界元方法,采用型腔的表面模型来取代中心面模型虽然可以解决CAD和CAE的无缝集成。但在实际应用中,由各种CAD模型生成的求解域表面网格STL文件往往存在多种缺陷和错误,导致边界元矩阵形态变差,所得到的方程组难以收敛甚至无法求解。为此本文提出了边界元容错处理算法,该算法基于网格和边界元矩阵的特点,提出了几何影响因子的概念,基于网格分区信息,采用面积法来判断源点是否和场单元重叠,在矩阵计算前就查找出对矩阵形态造成致命打击的网格错误,保证了线性方程组具有良好的收敛性,实现边界元对网格的容错处理。     

接触体有限元网格划分及可行性

应用有限元分析软件求解接触问题时,对接触区域内的实体单元是有特殊要求的.形状复杂和形状特殊的实体产生接触时,单元的划分往往不能满足这一要求.本文提出了在接触体的不同区域采用不同的单元类型的有限元网格划分法,论证了该方法的可行性,并将它应用于实际,取得一定的进展.     

基于数学形态学与拓扑规则的三角网格修补算法

针对散乱点云数据在三角剖分过程中产生的拓扑缺陷,提出一种基于数学形态学运算和拓扑规则的网格拓扑修补算法。通过交互的方式选择需要修改的区域,使用自适应分层栅格的缺陷识别技术提取有拓扑缺陷的网格的顶点,从而确定待修复区域的边界,然后利用数学形态学的开启运算和闭合运算去除该修复区域的拓扑缺陷,并利用基于柄体理论的拓扑运算法则对该区域进行局部拓扑修改,生成二维流形的三角网格。应用实例表明,由于不需要对整个点云数据重新进行三角剖分,简化数据处理的过程,该算法具有运算速度快、结果准确性好的优点,并能较好地消除网格中的拓扑缺陷,有效地提高三角网格的显示精度,最终得到具有几何一致性和网格单元拓扑一致性的三角网格模型。     

基于区域划分的各向异性四边形网格重建方法

针对四边形网格模型中数量众多的四边形单元影响图像处理和曲面重构效率的问题,提出一种新的生成各向异性四边形网格算法,以去除冗余单元,减少单元数量。在已形成的四边形网格模型的基础上利用区域划分与多次各向异性法相结合的技术方法,实现了在同一网格模型不同区域设定不同的各向异性,合并数量不同的四边形单元,形成不同的网格密度。实例验证表明,算法在不降低网格模型相关指标的前提下,能够最大程度减少单元数量,对具有平坦区域的网格模型有更好的效果。     

基于效益驱动的制造网格资源管理模型研究

在制造网格(Manufacturing Grid,MG)的基础上引进了基于效益驱动的资源管理分析机制,对制造网格的资源从经济学角度进行分析,采用基于单元组织管理的模型建立方法,在此基础上提出一种基于代理的面向效益的制造网格资源管理模型,并讨论了基于封装的域内资源管理的构架和实现方法,为制造网格的市场实施和实际推广应用提出一个经济学的解决方案,填补了国内外有关领域的空白.     

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。     

图形交互式壳体表面裂纹三维网格的自动生成

在规则网格基础上．进行多次坐标交换,生成半椭圆表面裂纹尖点周围网格．与裂纹面投影区形成的正交曲面网格及其他区域的正交网格进行迭加,初步形成平板表面裂纹网格。对迭加后的过度区域,在图形交互方式下用鼠标进行接点坐标调整、接点合并、网格添加、删除等。再经过坐标变换,生成圆柱形、球形等壳体的表面裂纹有限元网格。提出了球面变换后极点附近单元的处理方法。用ＭＡＴＬＡＢ语言编制了表面裂纹网格的自动划分程序。整个网格生成过程通过菜单命令及鼠标操作完成。与传统的网格划分方法不同．本文网格划分从单元的相关性出发逐步寻求单元的空间位置．从而更符合有限元网格划分的实质。     

基于特征修复的网格模型光顺算法研究

将Perona Malik的灰度图非线形调整方法应用到三维网格模型 ,提出了一种任意网格模型光顺和特征修复算法。该算法通过重复对模型中三角片法矢和网格顶点进行调整 ,不仅保证了调整后网格有效去除噪声 ,还可以在充分保留原始特征的基础上 ,自动对特征进行修复。调整后模型外形光顺 ,特征线清晰突出。文中应用实例表明该算法可以在保证修复特征的前提下 ,得到更合理的三角网格模型。     

单元网格构型的优选及基于功能梯度的轻量化研究

单元网格构型在轻量化设计领域中具有广泛的应用。设计了5种结构的单元网格构型,通过有限元模拟和实验验证的方法,分析比较了抗弯强度,筛选出了具有较高性能质量比的单元网格构型,然后将抗弯强度与结构的应力区间进行匹配,依据功能梯度变化模式填充网格,实现了单元网格沿内应力分布的梯度变化。最后以空客某零件为例进行验证,得到单元网格填充后的空客某零件相对原有实心结构在质量上减轻了50.2%,表明基于功能梯度轻量化的研究具有良好的实用性与可行性,并为结构的轻量化设计提供了指导思想与研究思路。     

流体机械CFD中的网格生成方法进展

网格生成技术是流体机械内部流动数值模拟中的关键技术之一,直接影响数值计算的收敛性,决定着数值计算结果最终的精度及计算过程的效率;本文在分析大量文献的基础上,首先,对流体机械CFD中的网格生成方法即结构化网格、非结构化网格、混合网格进行了比较全面的总结,系统地分析这些网格划分方法的机理、特点及其适用范围;其次,对特殊的网格生成技术,如曲面网格生成技术、动网格技术、重叠网格生成技术、自适应网格技术进行了阐述;再次,指出了良好的网格生成方法应具备的特点;最后提出了网格生成技术的发展趋势。     

齿轮激光冲击强化数值模拟中有限元网格划分的研究

由于渐开线轮齿形状的复杂性,现有网格划分的方法难以适应轮齿激光脉冲冲击强化的模拟过程中网格的划分,本文中提出了一种新的网格划分方法。在分析齿廓特征的基础上,先将轮齿的端面齿廓进行合理分割成不同的规则的区域,再在不同区域内用不同的网格密度生成平面单元,然后通过拖拉方法生成适合激光冲击波传播的体单元,相比于已有的网格划分方法,该方法在网格密度、单元形态、长宽比、单元与激光压力加载方向一致性等方面得到了较好地改善,有效地避免了不合理的网格几何形状,获得较为准确的残余应力。试验结果证明了该方法的正确性,并得出齿面网格尺寸为0.125 mm时最合适求解。     

一种三维有限元网格的快速消隐算法

提出了一种利用三维有限元网格相关性实现三维有限元网格快速消隐算法。该算法通过对单元面的排序直接剔除了内部完全不可见网格 ,避免了大量的线、面查找计算 ;通过单元面的深度排序 ,避免了消隐算法中的大量求交和比较计算 ,从而达到大大减小计算量、实现快速消隐的目的。本文所提出的消隐方法速度快、稳定性好 ,在实际应用中取得了满意的效果。     

结构仿真高精度有限元网格划分方法

为了得到高精度计算结果的有限元网格,在有限元模型任一单元小片内将其误差分解为全局误差与局部误差两部分:局部误差是由于该单元小片内单元的残值所引起的,而全局误差是由单元小片外区域内单元的残值所导致。提出关键性区域的概念,并得出有限元求解模型中所有关键性区域的网格划分水平决定整个有限元模型的计算结果精度的论断。基于该结论建立高精度有限元网格划分方法流程。以连杆为实例,应用高精度有限元网格划分方法流程对连杆进行高精度网格划分。在压缩工况下,对其平面模型进行关键性区域的划分,并研究其误差特性,可知局部误差是连杆结构仿真误差的主导部分。划分疏密得当的高精度网格。应用实例证明了提出方法的可行性、实用性。     

交叠网格的检测与合并

提出了一种新的多片网格重叠区域的检测方法.首先对欲合并的网格采用基于栅格六面体和k-d树搜索的方法进行交叠区域的检测;然后删除交叠区域冗余的三角面片,在删除后的网格缝隙处建立连接桥三角面片;最后提取出建立连接桥后的孔洞并进行补洞处理,从而达到缝合网格的目的.由于拼接后的网格在缝合处会存在"台阶"等不光顺情况,因此通过光顺算法实现缝合处的光滑过渡.实例表明该网格拼合算法在处理速度和网格质量上都有很好的表现.