三維有限元網(wǎng)格先進(jìn)編輯技術(shù)研究.pdf

1、在使用有限元分析進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)驗(yàn)證的過程中，需要將產(chǎn)品的幾何模型離散為相應(yīng)的有限元網(wǎng)格模型以支持分析求解，并且為了達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，設(shè)計(jì)和分析通常是一個(gè)反復(fù)迭代的過程，其中的再分析特別是網(wǎng)格重生成非常耗時(shí)。因此，為了提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)的效率，必須提高有限元網(wǎng)格的重新生成效率。網(wǎng)格編輯正是一種高效的網(wǎng)格重新生成技術(shù)，其通過重用原有的有限元網(wǎng)格，能夠快速得到用于再分析的新網(wǎng)格模型，并有助于加強(qiáng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型與有限元網(wǎng)格模型之間的關(guān)聯(lián)互動(dòng)。為此，以提高

2、有限元網(wǎng)格重生成的效率和質(zhì)量為目標(biāo)，本文對三維有限元網(wǎng)格編輯技術(shù)展開研究。
　　論文的主要工作包括以下幾個(gè)方面:
　　提出一種CAD模型變動(dòng)驅(qū)動(dòng)的四面體網(wǎng)格編輯方法
　　首先根據(jù)CAD模型的變動(dòng)，依據(jù)網(wǎng)格劃分的逼近度要求，以及變動(dòng)區(qū)域附近網(wǎng)格單元密度函數(shù)的變化，確定原始網(wǎng)格中的可重用單元;然后提取保留單元與被移除單元之間的邊界網(wǎng)格面和邊界網(wǎng)格邊，并將其用于構(gòu)建需要進(jìn)行網(wǎng)格重生成的變動(dòng)區(qū)域;最后使用Delaunay方法生

3、成新的網(wǎng)格單元。該方法能夠提高網(wǎng)格的重新生成效率，并在網(wǎng)格編輯的過程中保證單元的幾何密度自適應(yīng)性。
　　提出一種基于對偶操作和直接編輯操作的六面體網(wǎng)格編輯方法
　　通過對其幾何模型進(jìn)行直接編輯，實(shí)現(xiàn)對六面體網(wǎng)格模型的有效變形。為了優(yōu)化變形后的網(wǎng)格模型，首先高效地將網(wǎng)格模型轉(zhuǎn)換為表面體網(wǎng)格單元質(zhì)量較好的元網(wǎng)格;然后使用較為整體的對偶操作進(jìn)行粗略的密度控制;最后根據(jù)提出的單元形變度概念，通過使用易于局部化的對偶操作，對需精化區(qū)域

4、進(jìn)行精化。該方法能夠提高變形后網(wǎng)格的單元質(zhì)量，保證單元密度自適應(yīng)性，并加強(qiáng)幾何模型與網(wǎng)格模型之間的關(guān)聯(lián)互動(dòng)。
　　提出一種基于實(shí)體切割操作的六面體網(wǎng)格編輯方法
　　首先識別網(wǎng)格元素與實(shí)體模型幾何元素之間的相交關(guān)系，以高效生成由于網(wǎng)格被實(shí)體模型切割而新增到網(wǎng)格模型中的幾何元素;然后通過使用啟發(fā)式的A*最短路徑算法和波前推進(jìn)法，將網(wǎng)格元素匹配到新增幾何元素以分離需要被切割的網(wǎng)格單元;最后通過插入fundamental sheet