自由组合曲面有限元网格生成

提出并实现了一种从边界到内部的组合裁剪曲面的有限元网格划分算法.首先通过寻找曲面间的公共边界,建立相邻曲面间连接的拓扑关系,并在边界上规划网格结点;然后通过建立和更新结点边环及网格单元的拓扑结构并进行几何计算,逐渐向内生成网格;最后对网格进行调整.由于该网格生成方法首先较好地处理了曲面边界,有效地消除了相邻曲面网格之间的错位和裂缝,使得在曲面间连接处的网格合并、重构、缝合等网格修理工作量明显减少,而且边界附近的网格形状较理想,组合曲面上的网格大小均匀,因此较适合于有限元计算.     

基于弹簧质点模型的自由曲面四边形网格平面化研究

为实现对自由曲面的平面四边形网格划分,提出了一种基于力学模拟的网格优化算法,建立了包含杆件长度的约束力、边界固定质点约束力、曲面对质点的吸附力、网格平面化作用力的弹簧质点计算模型.首先,采用映射法或其他方法对曲面进行初始四边形网格划分,在获得曲面的初始网格划分的基础上根据不同网格性能的侧重要求,计算出相应的弹性系数k_(ij)、边界约束刚度k_c、对网格点的吸附刚度k_m、平面化控制系数p_c,建立以平面化为目标的网格弹簧质点模型,通过动力松弛法,经多次迭代得到平面化网格;然后结合四边形平面化指标,以流畅性指标和均匀性指标对网格进行质量综合评价,同时引入网格偏离指标对网格的形状进行控制;最后,进行了算例验证,算例表明,弹簧质点平面化网格计算方法可以很好地适应自由曲面,通过调整参数,在一定条件下可使网格平面化的许允误差限制达到合理范围,同时可以兼顾流畅性和均匀性的要求.     

四边形网格的优化处理研究

介绍了海量空间数据点四边形网格划分算法.由于原数据模型的数据点分布有时不是均匀的,因此在网格生成过程中,尽管是依据优化因子生成的网格,但是为了整体网格生成的推进,有时也会产生凹四边形或退化为三角形,因此需要进行优化处理,从四边形网格的形状和边界的优化2个方面介绍了网格形状的优化过程,给出了算法的运行结果.     

由点云数据生成三角网格曲面的区域增长算法

提出一种新的由点云数据生成三角网格曲面的区域增长算法. 该算法充分利用点云内在的几何与拓扑信息, 使用一组检测过滤规则, 对曲面进行快速网格重构. 算法包括两部分： 首先对点云做预处理完成数据精简, 其次使用一组检测规则, 从种子三角形出发, 针对每个活动边, 在点云中选择匹配点与其构成新的三角形, 并通过不断更新边界, 使剖分区域不断增长. 所使用的检测规则, 可以针对活动边与预选择匹配点之间的不同位置关系采用不同的阈值, 从而避免了重叠与自交三角形的生成, 防止产生错误拓扑, 确保了重构三角网格曲面的质量. 同时针对区域增长算法中的前沿分裂问题, 在数据结构中采用反向重合边, 使剖分过程始终保持一个前沿边界. 实验结果表明, 该算法具有运算速度快、 结果准确性好、 适用范围广等优点.     

基于法向量场的散乱点集三角网格化

文章提出了基于散乱空间点集进行曲面重建的新方法,即从散乱点集的空间位置信息中估算出待建曲面的法向量场,构造基于法向量的曲面重建控制方法和控制参数,并用该参数来确定拓扑重建的搜索空间,采用面片生长的方式重建曲面.该方法在快速获得正确的拓扑连接的同时,直接生成用较少的面片就能保持曲面特征的优化网格.     

基于样点拓扑近邻的散乱点云曲面拓扑重建

提出一种基于样点拓扑近邻的散乱点云曲面拓扑重建算法,对点云数据构建动态空间索引结构,采用动态扩展空心球算法查询样点k近邻,通过对样点的k近邻数据进行偏心扩展和自适应扩展获取样点的拓扑近邻参考数据,从中查询样点的拓扑近邻,从样点的同层拓扑近邻中获取符合Delaunay条件的匹配点,生成局部Delaunay三角网格,并通过增量扩展实现整个散乱点云的曲面拓扑重建.实例证明,该算法可对无隙、有边界等任意模型的散乱点云进行合理的曲面拓扑重建,有效解决了r-dense恰当采样点云中非均匀区域易产生非工艺孔洞的问题.     

基于铺砌法和几何分解法的复杂曲面网格划分

文章针对复杂曲面主要是裁剪曲面提出了一种便捷的网格生成方法.首先对曲面进行几何分块,把曲面分解成相连多个凸区域,然后对每个凸区域利用铺砌法生成四边形网格,最后对区域边界进行调节,从而生成整个曲面的网格.这种方法避免了复杂曲面特别是裁剪曲面直接网格生成时内部网格的扭曲、畸变.     

基于网格边的复杂曲面优化展开

提出了一种基于网格边的复杂曲面优化展开的新方法.该方法以曲面三角网格中各网格边的长度为优化变量,以展开前后网格边的长度误差为优化目标,以网格中各内部点均可展为约束条件,并用牛顿法和矩阵分块等方法对该优化问题进行求解,构造出与原始曲面边长误差最小的可展曲面.最后对构造出的可展曲面用基于中心三角片的"涟漪式"展开方法进行展开,从而实现复杂曲面的优化展开.数值实验结果表明,该方法具有稳定性好、收敛速度快、展开精度高、展开操作简单等优点,可以应用于各种复杂曲面的优化展开.     

一种新的四边形的生成算法

Q-Morph算法在用Delaunay方法形成三角网格的基础上，利用已有的网格拓扑关系，提出一种新的四边形生成算法。采用边界推进法来生成四边形网格。该算法生成的网格具有边界敏感性和方位不敏感性，并且能极大地减少网格中不规则点，很大程度上提高了网格质量。     

逆向工程三角网格优化研究

逆向工程中为了更好的进行曲面重构,提出了一种三角网格模型的优化方法.运用逆向工程软件Geomagic Studio能够很好的将测得的海量点云数据进行数据封装,并针对封装后的三角网格模型进行网格修复及优化为后续的NURBS曲面重构奠定基础.     

基于平方距离函数的曲面分片参数化重构

提出了基于平方距离函数的曲面分片参数化重构方法，实现了任意拓扑结构模型表面的参数化重构．在四边形网格模型基础上，得到各表面片及其边界线初始参数化模型，以平方距离函数作为误差的度量，采用逐步迭代的方法，使初始参数化模型逼近目标表面．首先，重构出表面片的边界线网格，然后再进行表面片的重构，使重构过程中各参数化表面片始终保持位置连续，因此有效地避免了三维数据点云的参数化问题．其中，影响重构质量的关键因素——四边形网格划分问题，可以通过惩罚项的引入得到改进．实验表明，该方法对复杂模型表面可以得到满意的参数化曲面重构结果．     

基于内核技术的网格优化方法

用归一化的 Jacobian矩阵在结点的行列式的值作为衡量该结点质量的方法 ,给出了网格结点的外围多边形和外围多面体内核的生成算法 ,并将内核生成技术应用于网格结点位置优化 ,实现了四边形网格和六面体网格的优化 .算例表明 ,该方法适用于形状复杂区域的网格优化 ,尤其适用于含有凹域的网格优化 ,同时内核生成技术及网格优化也容易编程实现     

自动生成四边形网格的方法及其在数值模拟中的应用

采用间接方法生成四边形网格,首先利用改进的两点前沿推进法把计算区域剖分成三角形网格,然后采用插点和细分的技术生成单元全部是四边形的网格,通过边互换、删点和局部插点技术进一步光滑平顺,得到适用于数值计算的网格。剖分结果表明,该方法能够在任意二维平面区域内自动生成全四边形网格,并能生成光滑过渡的局部加密网格和贴体性较好的边界层网格。该方法具有算法简单,计算量少的特点。利用所生成的网格对计算传热学中的典型算例-方腔自然对流进行求解,计算结果与基准解吻合,网格质量能够满足数值分析计算的要求。     

基于三角形网格的无量纲最小二乘有限元法及其应用

利用最小二乘有限元法计算二维流体场需要采用四边形网格，而仅采用四边形单元剖分含有角环、圆角和尖角等复杂结构的电力装备二维仿真模型时往往出现网格畸变。为此，本文提出了一种基于三角形网格实现最小二乘有限元的方法，即在三角形剖分网格上再处理得到四边形网格，从而实现最小二乘有限元法计算流体场。为验证所提方法的有效性，论文分别对方腔模型和带有角环等复杂结构的变压器单分区模型进行了数值计算，并分别与规则四边形网格下的最小二乘有限元法和Fluent计算结果进行对比。对比结果表明本文所提出的网格处理方法可以实现含有复杂结构电力装备的二维流体场仿真。     

有限元方法在注塑模具分型线确定中的应用

文章提出了一种基于有限元的注塑模具分型线确定方法.该方法的主要流程为:(1)对产品模型的表面进行网格划分;(2)根据网格面与脱模方向之间的夹角确定模型中网格面的可视性;(3)将产品表面分为单一产品表面和复合产品表面,并将复合产品表面分解为单一产品表面;(4)通过调整规则将产品中的所有过渡面调整到可视面组和不可视面组;(5)通过查找可视面组和不可视面组的公共边界来确定模具的分型线.研究表明,该方法可以有效地确定模具的分型线,提高模具设计的效率.     

任意区域的网格划分方法分类

按网格单元类型和划分对象对网格划分进行了分类;对几种三角网格和四边形网格划分方法进行了较为详细的描述;并分析了方法的优缺点.     

Laplacian与局部优化方法相结合的网格光滑技术

在优化方法中构造了一种新的、可以方便应用到不同维数问题的目标函数.在网格光滑数值模拟中,当Laplacian方法使网格品质下降或者产生无效网格,数次缩短移动距离仍不能使网格品质提高时,改用局部优化方法.将Laplacian方法与局部优化方法相结合,保证了所有网格品质都得到提高,同时只在少数网格内使用优化方法,可以降低计算量.数值结果表明,新的目标函数在混合网格中也能取得较好的结果.     

Curve interpolation based on Catmull-Clark subdivision scheme

An efficient algorithm for curve interpolation is proposed. The algorithm can produce a subdivision surface that can interpolate the predefined cubic B-spline curves by applying the Catmull-Clark scheme to a polygonal mesh containing "symmetric zonal meshes", which possesses some special properties. Many kinds of curve interpolation problems can be dealt with by this algorithm, such as interpolating single open curve or closed curve, a mesh of nonintersecting or intersecting curve. The interpolating surface is C2 everywhere excepting at a finite number of points. At the same time, sharp creases can also be modeled on the limit subdivision surface by duplicating the vertices of the tagged edges of initial mesh, i.e. the surface is only C0 along the cubic B-spline curve that is defined by the tagged edges. Because of being simple and easy to implement, this method can be used for product shape design and graphic software development.