有限单元法是分析各类物理场特征量分布规律的重要科学计算手段，广泛应用于土木、机械、造船和航空航天等工程技术领域。而同时，科学计算可视化以其能将繁杂的计算数据转换为生动的几何图形或图像信息的形式表达出来，并便于进行人机交互处理的优势，也日益成为发现和理解科学计算过程中各种现象的有力工具。两者相结合，使有限元分析系统具备完善的前后可视化处理功能，成为其保持强大生命力的主要因素之一，尤其可视化技术在有限元交互式建模(前处理)及直观显示数据场分布状况(后处理)等方面有着不可替代的作用。 在系统分析传统可视化方法的基础上，适应有限元数值模型的特点，本文研究并提出了整套简洁精确的“母单元绘制”算法。以有限单元法可视化后处理实用技术开发为目的，编制了相应的VC++算法程序，新算法各组成部分的具体实现于文中均得到详实地描述，基本能满足以力学分析为主的有限元法在可视化图形、图像处理中遇到的各种需要，并且以实例的形式很好地证明了新算法极高的精度、良好的适宜性和扩展性。 新算法适于基于不同单元插值形式的各类有限元模型，图形绘制过程完全符合单元本身的插值特性，改变了传统法从计算机图形学的角度出发，不能考虑有限元模型自身特点而仅能全部近似离散为三角形线性插值场进行分析的做法，实现了可视化绘制过程与有限元分析等精度的目的，同时也说明只要能构造出数据场合理的插值形式，均可扩展本文方法用可视化的手段来描绘数据场的分布规律，使得研究人员能快速准确地把握模型中特征量的客观分布，及时为进一步工程设计提供可靠的数值分析依据。 进而，算法程序基于流行的计算机软件开发模型，以Visual C++6.0为工具，采用面向对象的程序设计方法。从整体的软件设计思想，混合编程，到具体的编程风格及各部分程序关节点的实现，本文都提供了详细论述。编制的程序执行效率较高，可读性强，同时也易于维护管理和功能扩充。文中相关研究内容与成果可大致分为三个主要部分： 1．总结了有限单元法实现的基本过程及有限元模型发展的主要分支，给出了其各自不同的数据场插值形式，并就相关的软件工程设计思想、VC++与Fortran混合编程和面向对象程序设计方法进行了描述。本部分构成了母单元绘制思想和相应算法程序开发的理论基础。 2．由计算机图形学的角度，结合本文算法程序的实现，讨论了从三维实体有限元模型到二维屏幕视图显示的影射变换全过程，并给出了主要的图形几何变换操作的具体算法，如平移、缩放、旋转等，同时，详细探讨并解决了可视化程序开发过程中遇到的数个关键问题。本部分提供了母单元绘制算法程序实现的基本图形绘制手段。 3．改进了三维画家消隐算法，并在总结“母单元云图绘制算法”的基础上，将其思想扩充至三维实体有限元模型后处理的各个部分，包括变位云图、高斯应力云图，三维场切片、层片／表面云图，等值线／三维等值面绘制、动态云图等。以上基本覆盖了有限元三维标量数据场前后处理中所能遇到的各类图像处理核心问题。本部分针对可视化处理各核心部分按照“母单元绘制思想”分别给出了具体实现算法。