基于SiPESC的千万节点规模FEM可视化系统设计与实现

实现了千万节点规模的有限元模型高效率可视化系统,提出了相关算法、数据结构、关键技术与软件设计方案.研发工作通过分析三维有限元模型特点,在SiPESC.POST通用有限元模型可视化系统基础上,提出了基于拓扑结构的内部单元剔除技术与精化数据结构,并基于VBO快速显示技术,实现了千万节点规模有限元模型流畅显示.通过与多个大型商业有限元软件系统对比,展示了该系统在可视化效率及大规模问题适用性方面的优越性.     

有限元后处理可视化系统的设计

阐述了有限元后处理可视化系统的设计原理；讨论了快速查询的原理及其实现；给出了云图、等值线及剖面上的等值线的实现算法．该系统不仅可以对结构有限元分析所产生的三维非结构化数据进行可视化处理，而且也可以对分析模型进行检验．系统的输入数据格式统一，具有广泛的通用性．     

斜齿轮精确接触分析有限元建模方法

针对影响齿轮有限元接触分析应力计算精度的关键因素：有限元模型网格质量、接触带网格密度和齿面节点几何精度,提出一种高效的斜齿轮三维有限元精确齿面控制建模方法.优化算法求解接触线方程,规划斜齿轮节点模型潜在接触带节点分布,局部细化接触带单元,映射轮齿表层节点到设计齿面上,实现齿面精确几何建模.数值实验表明整体采用六面体单元映射网格划分结合接触带局部单元细化建模方法,能够有效地解决斜齿轮有限元接触分析计算精度与计算效率之间的矛盾.     

有限元后处理可视化系统的设计

阐述了有限元后处理可视化系统的设计原理；讨论了快速查询的原理及其实现；给出了云图、等值线及剖面上的等值线的实现算法，该系统不仅可以对结构有限元分析所产生的三维非结构化数据进行可视化处理，而且也可以对分析模型进行检验。系统的输入数据格式统一，具有广泛的通用性。     

基于WPF数字地球的地理空间算法研究

为在数字地球上准确地测量出线条和路径的距离,对传统的基于球面模型的地理空间算法进行了改进.并在WPF数字地球上进行三维路径可视化模拟和计算,取得很好的展示效果和测量精度.重点介绍了虚拟地球模型、瓦片金字塔模型、WPF数字地球技术和地理空间算法的对比分析和改进,最后与Google Earth地理空间测量模块作对比,证明了该改进在不降低精确度的情况下,大幅度地提高了计算性能.     

高度非线性弹塑性模型的改进显式算法数值实现

当采用传统的全显式算法对高度非线性的弹塑性本构模型进行数值实现过程中,存在计算效率低、误差积累、精度较低的缺点.为提高计算效率和改善计算精度,采用四阶的Dormand and Prince Runge-Kutta法代替传统的全显式算法中的向前Euler法,并结合切平面算法形成了改进显式算法.以考虑土体结构性的SANICLAY模型为例,对传统的全显式算法、改进显式算法和隐式算法在计算收敛性、效率和精度方面进行对比.将改进显式算法用于隧道开挖工程多单元计算中.结果表明,与隐式算法相比,传统的全显式算法的计算精度和计算效率均比较低,改进显式算法计算效率和计算精度均比传统的全显式算法高很多.     

基于AcDb数据库的有限元程序及其后处理

介绍了基于CAD系统的有限元软件的特点 ,并以开发可视化的岩土工程有限元分析程序 (VGeoFea)为例 ,说明了将有限元分析与CAD系统相结合的方法 .最后 ,通过该程序的后处理的实现 ,表明了将有限元分析向CAD系统内部集成是实现科学计算可视化的有效手段 .     

发动机有限元可视化应用软件研究

分析了发动机现代设计中有限元计算结果的特点,从数据特征提取及科学计算可视化算法两个方面探讨了有限元可视化的软件实现．开发了一套结构有限元可视化应用软件,提供了网格调整、等值线与应力云图绘制等高级可视化功能     

取向分布函数(ODF)在材料织构研究中的应用

为准确描述材料性能,以立方晶体为对象,采用Bunge的级数展开法模型计算其取向分布函数(ODF),以Voronoi增量算法为基础生成多晶体材料各晶粒的几何数据信息,利用可视化手段将多晶体材料晶粒位置与对应的ODF实现可视化,直观显示了多晶体材料中ODF值在各晶粒内的分布.对立方晶系多晶体材料的ODF测算及可视化处理,有助于获得材料的织构类型与分布规律.     

叶菜根系图像的变分水平集分割算法

植物根系图像分割是根系构型特征提取和分析的前提.针对传统图像分割方法在处理叶菜根系弱边缘图像中存在分割精度和稳定性较差的问题,提出了一种基于改进C-V(Chan-Vese)模型的变分水平集分割算法.该算法不仅保留了C-V模型对于处理弱边缘图像的适用性,并针对叶菜根系图像局部灰度不均的特点引入了图像梯度信息,改进了原C-V模型.通过对小白菜根系样本图像的分割处理试验,证明了变分水平集分割算法的有效性.研究结果表明,相比传统的阈值处理、边缘检测及区域生长等算法,本文算法能更加精细地解决叶菜根系图像弱边缘和局部灰度不均的问题,并在分割精度和算法稳定性上具有明显的优势.变分水平集算法应用于叶菜根系构型观测系统中,可以有效地提高观测精度.     

基于有限元映射算法的试验网格显示及其应用

基于有限元映射算法和三角形面积坐标法提出了一种新的试验网格分析算法,该算法可以按试验网格模式显示板料成形数值模拟结果,而且具有原理简单、易实现、执行速度快等优点.基于本算法,提出了塑性成形物理模拟中的网格分析法,真实地模拟板料在冲压变形过程中各试验网格的变形情况.与变形云图只能显示一维方向上的物理量相比,网格分析法能够直观模拟板料在二维平面上的应变变化情况,方便用户直观了解板料的变形,改进了工艺设计.     

基于等值线数据的一种新的云图算法

在已有网格序列法产生的等值线数据的基础上,提出一种新的云图算法,可以有效提高云图数据的计算和绘制效率.首先利用穷举思想,提出“分割穷举算法”,新算法将等值线对网格单元的切割过程划分为两种基本形式,又将每种基本形式的所有可能处理路径一一分析,对不同形式的不同处理路径采用不同的方法处理以产生云图绘制所需数据.其次对新算法作时间和空间复杂度分析,结果证明该算法时间效率和空间效率都很好.该算法已在项目中实际应用,应用结果表明该算法是准确和高效的.     

对传统双代号时标网络图编制方法的一点改进

在分析传统时标网络图编制方法的基础上,通过编制实践,提出了一种实用改进型的双代号时标网络图的编制方法．应用这一方法,可大大简化网络图的编制过程,并使之便于调整。     

INETPL图形输出程序包

本文介绍了在清华大学 Ｍ—１５０计算机上编制成功的 ＩＮＥＴＰＬ图形输出程序包，叙述了利用计算机绘制两维数值函数的三维立体图、等值线图以及一维函数图的主要原理和方法。     

AutoCAD环境下巷道坐标参数表的自动生成

在巷道掘进设计中,巷道坐标参数表的绘制是耗时较大的环节.传统人工绘制巷道坐标参数表的方法计算和量取的工作量大,而且准确度难以得到保证.从分析巷道坐标参数的传统计算方法入手,针对其中线长、Z坐标计算和方位角量取等繁琐的环节,提出了Auto CAD环境下的自动计算方法.基于以上实现方法,并充分考虑到操作的便捷性,在Auto CAD VBA二次开发平台上编制了FME程序.经过多座矿山的实际应用表明,该程序能够快速、准确地生成巷道坐标参数表,极大地提高掘进设计的效率.     

基于线框构图技术的采矿CAD参数图元的构造

讨论了采矿CAD系统引入参数图元的原因和参数图元的构造原则,研究了采矿CAD系统中参数图元的构造及其描述方法.此外,根据参数图元的定义机制和参数图元库的组织,研究了参数图元规范化问题、相对坐标与绝对坐标的混合定义、有参图段和无参图段的定义、图段的连接、参数图元与数据模型的关系5个关键问题,提出了一个"可变长记录"参数图元库结构组织方案,并以半圆拱巷道为例给出了采矿CAD参数图元定义方法.该参数图元的构造方案在一个基于线框构图技术的采矿CAD软件开发中实现.本方法对提高采矿CAD系统的通用性和作图效率具有一定的理论意义和实用价值.     

广场施工放样及精度研究

主要研究了利用场区外国家控制点建立施工场区“十”字形施工坐标系，并对施工图解算其施工坐标，用全站仪进行放样，探讨其放样精度，为其它同类工程提供参考．     

基于OpenGL的拱坝三维数据场的可视化应用研究

介绍了OpenGL的基本原理和特点,阐述了OpenGL与VC++应用接口的建立方法及其绘制环境的设置。利用OpenGL提供的光照、材质、反走样、融合等技术,实现三维数据的可视化及其三维图形的真实感显示和物理云图的显示。利用VC++及OpenGL中图形的变换功能,实现图形的交互动态显示效果。     

等值线自动作图算法及其在微波测量中的应用

计算机等值线自动绘制技术在地理、天文、海洋、电子、机械等领域的应用已取得巨大成功.本文介绍一种等值线作图的算法及其在微波测量上的一个实际应用,给出了作图算法的主流程图及作图示例,绘制的结果表明本算法具有实际应用价值.本算法还可推广到其他领域.     

螺旋锥齿轮虚拟加工过程算法

为了解决目前螺旋锥齿轮切削仿真中存在的仿真速度慢、精度低、过程不稳定和缺乏独立性等问题,以螺旋锥齿轮齿面成形过程为研究对象,运用“层片切割算法”进行三维实体几何模型动态仿真以及三维切削实时仿真．该算法主要包括建立切削坐标系、刀具数学模型、刀具坐标系的转换模型、层片分割模型、求交计算模型以及相邻切削位置特征点的取舍模型．以此为基础开发的螺旋锥齿轮虚拟加工软件采用Windows作为开发平台,以Visual C＋＋6．0（VC）作为基础编程语言,利用OpenGL图形库进行图形显示并将齿轮模型数据以规定格式输出．经验证,该算法求交速度快、结果精确,相关开发软件可靠准确．