论文部分内容阅读
有限元网格生成是工程科学与计算科学的交叉研究领域。有限元网格自动生成技术广泛应用于数值计算、计算机图形学、快速成型与制造、计算机可视化等领域。有限元分析的发展方向之一是三维六面体网格的生成。虽然已经提出了很多方法,但是,现有的自动六面体网格生成技术尚不完善。本文在栅格法的基础上设计了基于二十七叉树算法和由内向外栅格法相结合的自动六面体网格生成算法。使用3D-MAX实体造型软件生成的3DS文件读取实体模型几何形状信息,通过建立三角形的共面关系准确识别实体模型几何特征,设计按照实体模型表面曲率加密的方法,从而为生成反映几何特征的六面体网格确立了基础。设计了基于线性二十七叉树算法的六面体网格逐层细化方法,并研究了两种二十七叉树初始包围盒的设置方法。通过把几何自适应方法和栅格法六面体网格生成方法相结合,对由内向外栅格法的算法流程与相关技术进行了研究。利用奇偶法找出外部单元和边界单元,对边界单元进行再细化,然后删除位于实体模型表面外的单元,从而生成核心六面体网格。在此基础上,研究了相同和不同层六面体网格外表面的求取和向实体模型表面投影的方法。通过将六面体网格外表面拟合到实体模型表面,生成表面六面体网格。使六面体网格边界逼近实体模型边界,保证核心六面体网格和实体模型之间空隙足够小。本文还讨论了三维六面体网格的隐藏技术,隐藏了六面体网格中杂乱堆积的不可见边,取得了良好的视觉效果。本文采用多个领域的实体模型实例,对设计的六面体自动生成方法的有效性与可靠性进行了验证,为金属成型、生物医学等科学领域中三维六面体网格建立提供了有效工具。