基于图像八叉树的三维比例边界有限元多面体网格生成算法

基于图像八叉树方法,提出了平衡八叉树和多面体网格修剪相结合的三维比例边界有限元多面体网格算法,该算法根据结构尺寸建立恰好完全包含整个结构的立方体网格,再建立结构图像像素信息,根据像素信息,按照2∶1的平衡分割原则递归地进行等分,完成平衡八叉树网格生成。结构内单元网格完全保留,结构外单元网格删除,对于结构边界单元网格,提出采用面-立方体相交判断方法进行边界单元与结构边界相交面的筛选,搜寻结构单元与结构边界表面相交点,通过有序连接相交点形成边界单元切割面,再结合边界单元其他几个面,构成裁剪后的多面体单元。数值算例结果表明,基于本文算法生成的比例边界有限元网格计算结果具有较好的精度和边界适应性。     

多边形单元的构造新方法及实现

针对任意多边形单元生成困难的问题,提出了一种利用传统的三角形有限元网格生成形状合理的多边形单元网格的方法.该方法能够直接利用已经成熟的三角形网格生成算法,且具有消耗时间少、程序实施简单、稳定可靠等优点.详细介绍了该多边形网格的生成算法,进行了程序实现,并用算例证实了该方法的正确性.     

复杂通道内非结构网格的生成方法

通过对非结构网格剖分方法的研究,给出了在复杂通道内非结构网格生成过程中的几个重要步骤。采用源项控制的方法来控制计算区域内的网格尺度分布,并利用非均匀有理B样条进行边界的拟合及重新离散,以满足边界上的网格尺度信息。分别用Delaunay三角化方法和前沿推进法生成初始网格和内部网格,同时保证了几何边界的完整性和内部网格的质量及生成速度。引入了整层加点和局域网重组的方法,对前沿推进法进行了改进,并对具体的复杂几何通道进行了网格剖分,给出了剖分结果。结果表明,该方法可以在一定程度上减少网格的判断与重组时间,从而提高了非结构网格的生成效率。     

基于气泡吸附的自由曲面三角形网格生成方法

为了满足自由曲面网格结构对网格均匀性的要求,提出了一种自由曲面的三角形网格自动生成方法——空间气泡法.首先,按一定规则在曲面上布置适量的网格点;然后,将网格点模拟为大小相同的弹性气泡,引入气泡间的相互作用力,得到各气泡的运动控制方程,并利用Velocity-Verlet算法求得气泡系统的平衡状态;接着,通过求气泡中心点的三维Voronoi图与曲面的交线得到曲面上的Voronoi图;最后,对曲面Voronoi图做对偶变化并删去冗余边,得到曲面上的Delaunay图,即所求的三角形网格.算例表明:该方法自动化程度高,适用范围广,生成的网格规整、均匀,为网格结构的设计提供了便利.     

基于模拟退火算法的无网格节点生成技术

为克服目前无网格法布点技术仅适用于特定问题的缺点,在分析节点生成技术数学本质的基础上,提出了一种基于模拟退火算法的无网格节点生成技术.该算法结合k-means方法和模拟退火算法(SA)求解约束条件下的多峰值函数全局最小值,在待求计算域内和边界自动生成无网格计算节点,且节点为计算域对应质心Voronoi结构的质心点.该算法可以普遍用于包括凹域和多连通域等任意形状域的布点计算,尤其适用于给定边界节点位置情况下域内无网格节点的生成问题.将所生成节点用线段连接起来,也可以直接得到有限元网格.     

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.     

具有特征约束的有限单元的三角网格智能化生成

根据Delaunay原理给出了一种具有特征约束的有限单元的三角网格的核心思想、生成方法、算法过程。该智能化方法的核心是同时考虑计算机的自动化和人的经验的共同作用的需要,同时综合考虑了三种内部约束条件：固定结点、固定边、孤岛,在此基础上灵活的设置剖分尺寸进行边界的离散化,然后开始外边界的扩展、插入离散的点后自动地生成了初始的网格。最终利用良好的人机交互界面进行校正。生成真正满足计算需求和实际情况的三角网格。     

曲面均匀网格轮式行进生成法

提出一种新的曲面有限元网格生成方法,将曲面边界离散相邻节点连接构造线段序列,并从序列中的线段出发,以线段的空间位置为依据,构造圆,再利用该圆在曲面上布点筛选求取网格节点,生成单元,使节点一单元一线段交替生成,该方法实现了曲面均匀网格的自动生成,网格质量良好,适用于不同形式的曲面,具有很大程度的通用性,有利于解决有限元分析建模的瓶颈之一——曲面网格自动生成问题。     

间接法生成Voronoi图的设计与实现

设计出存储有点、线、面、Voronoi多边形等对象拓扑关系的数据结构,通过边扩展算法先构成Delaunay三角网.在此基础上引入凸包生成算法,生成Voronoi图,Voronoi图是GIS空间分析中一个重要的工具.     

一种改进的二维平面区域三角形化的前沿推进法

结合两点前沿推进和三点前沿推进法 ,提出了一种改进的二维平面区域前沿推进式三角形网格生成算法。交替使用两点前沿的生点连点和三点前沿的补充连点方法 ,避免了两点前沿算法中许多重复无效的操作 ,提高了算法的计算效率 ,同时网格保留了两点前沿推进法的局部最优特点。网格剖分实例计算表明 ,当网格单元数很多时 ,该文中提出的方法较两点前沿推进法省时 5 0 %以上 ,提高了质量优良的网格单元比例 ,并可以剔除质量极差的网格单元。利用背景网格信息可生成各向异性的、贴体性较好的网格 ,并可以保证第一层网格节点至边界的距离基本相等。     

有限元网格自动剖分改进的结点连接法

文中提出了一种改进的结点连接法,解决了传统点连接法中自动生成有限元网格结点的困难,该方法使结点生成和单元形成合二为一,代替了这两个过程相互独立的传统方法,提出的遍历部分单元代替遍历已有所有单元形成插入多边形的方法,大大提高了计算效率,上述所有算法,均在二维和三维模型中得到了较好的实现。     

基于离散Kirchhoff理论的多边形样条薄板单元

在有限元方法中,采用多边形单元可以有效地模拟材料的力学性能,又使得网格剖分变得灵活方便.此外,允许退化情形的多边形单元可以处理出现悬节点的奇异网格.但目前对多边形薄板单元的研究却不多.多边形单元的研究难点在于插值基函数的构造.本文采用样条和基于三角形面积坐标的B网方法,将多边形进行三角剖分,通过适当选取连续性条件消去内部节点自由度,构造允许1-irregular退化的多边形样条插值基函数,再结合离散Kirchhoff理论得到多边形薄板弯曲单元,记为DKPS单元.该单元的插值自由度为各个顶点处的扰度和两个转角,并对直角坐标具有二次完备性,可以处理凸多边形、凹多边形和退化的网格.而且,采用多项式B网方法,可以方便地进行单元刚度矩阵的计算,无需使用数值积分公式.数值实验显示该单元对畸变网格仍然能保持很好的计算精度,是一种高效的单元.     

气泡堆积法生成曲线多边形区域非结构化网格及其应用

对气泡堆积法进行改进,发展了一种基于气泡堆积法生成曲线多边形区域非结构化网格的算法,将曲线边界映射为直线完成气泡添加和位置动态调整,再通过弧长参数化的方法将气泡位置映射回曲线边界,避免了移动调整过程中气泡偏离曲线的问题.提出了一种简便的判断点在复杂曲线多边形区域内的方法,简单且易于编程.通过添加不同大小的顶点气泡以及在内部设置人工点源,利用加权平均法实现了网格的局部加密.应用基于非结构化同位网格的SIMPLE算法对环扇形空腔顸盖驱动流进行了数值模拟,不同雷诺数下的计算结果与文献结果吻合较好.     

一种改进的二维平面区域三角形化的前沿推进法

结合两点前沿推进和三点前沿推进法，提出了一种改进的二维平面区域前沿推进式三角形网格生成算法。交替使用两点前沿的生点连点和三点前沿的补充连点方法，避免了两点前沿算法中许多重复无效的操作，提高了算法的计算效率，同时网格保留了两点前沿推进法的局部最优特点。网格剖分实例计算表明，当网格单元数很多时，该文中提出的方法较两点前沿推进法省时50％以上，提高了质量优良的网格单元比例，并可以剔除质量极差的网格单元。利用背景网格信息可生成各向异性的、贴体性较好的网格，并可以保证第一层网格节点至边界的距离基本相等。     

服装衣片三角形网格自动剖分

在传统的三角形网格生成和剖分算法基础上，提出了适合服装衣片三角形网格划分的凹多边形网格剖分算法，具有边界清晰，单元形状好，网格密度可控和自动程度高的特点，适合于任意形状的凹或凸多边形，可用于对织物和服装的数值化力学分析计算。     

基于图像四叉树网格的结构动力响应分析

利用Matlab内置函数imread和qtdecomp实现图像的读取并对图像进行四叉树分解,以图像表示结构的几何信息和材料信息对结构进行四叉树网格划分,不同材料的分区用图像的颜色(像素)表征,在结构的边界附近引进单元切割技术,将正方形单元切割成任意多边形以适应结构实际几何边界,并与比例边界有限元法相结合进行结构动力计算...     

一种有限元网格自动生成方法

本文在对四边形网格生成方法深入研究的基础上 ,提出了一种适合于金属成形有限元模拟的自动的网格生成法 ,其特点在于网格中的单元尺寸可变化、边界单元质量较高。通过几个应用举例证明了该方法有效且通用     

北京终端区扇区容量评估及优化

构建了一种基于管制员工作负荷终端区扇区优化模型。首先通过测量各时段终端区域内飞机平均数、陆空通话以及进程单填写等情况,对终端区管制员的工作负荷进行了量化,进行了基于管制员工作负荷的扇区容量评估。然后根据空域中航路点的分布,建立了Voronoi图,以蚁群算法应用到单元搜索,对空域中的Voronoi多边形进行了优化组合,并使其满足空域划分的基本原则,从而得到优化后的扇区图。最后通过北京终端区空域容量评估和扇区优化的计算结果,对该扇区优化方法进行了验证。     

基于Delaunay三角网与Voronoi图联合提取等高线骨架的地形重建算法研究

提出一种基于Delaunay三角网与Voronoi图联合提取等高线特征骨架的地形重建算法,该算法利用各Delaunay三角形与其对偶Voronoi多边形之间的关系,能一步高效的提取骨架,再通过分析骨架点与主要地貌特征的对应关系,对骨架点进行插值,最后由提取的骨架及原有等高线共同建立新的TIN,完成整个数字高程模型(DEM)的生成。实验结果表明,该算法对修正TIN 中不真实的平坦区域有良好的效果,使得生成的TIN 能更准确地描述地形特征。     

重叠网格中割补法的改进及应用

文章基于割补法的思想,结合物面距优化准则发展了一种改进型洞面优化方法。首先,求出各子网格的物面距,并将背景网格的物面距设置为一个大值;其次,与传统割补法不同,在网格切割的同时比较洞边界点与其贡献单元的物面距大小,当前者的物面距离小于或等于后者时停止洞边界更新,使得洞边界位于物面中间。在网格填补过程中,以切割结束时的洞边界作为初始阵面进行网格回填,直至产生两层插值边界。该方法解决了传统割补法洞边界位置不确定性的问题,同时保持了洞面优化的高效性。另外,在填补过程中不需要再次搜索洞边界点的贡献单元,从而避免了当物面距离很近时因少数洞边界点的寻点失败而导致洞边界进入物面内部的问题。最后通过典型流动算例验证了该方法的准确性与可靠性。