面向CAE的STL模型網(wǎng)格均勻化.pdf

1、CAE(Computer Aided Engineering)是用計(jì)算機(jī)輔助分析計(jì)算復(fù)雜工程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、屈曲穩(wěn)定性等問題的一種近似數(shù)值分析方法。影響CAE計(jì)算分析結(jié)果的一個(gè)重要因素是有限元網(wǎng)格的形態(tài)。本文從CAD網(wǎng)格模型入手，研究直接從網(wǎng)格模型生成有限元網(wǎng)格的方法。該方法擺脫了CAE分析對(duì)原始CAD模型的依賴，具有很強(qiáng)實(shí)用性。
　　 鑒于CAD模型網(wǎng)格(一般指從CAD模型直接轉(zhuǎn)出的STL_角網(wǎng)格模型)形態(tài)/分布不均勻的

2、特點(diǎn)，本文對(duì)CAD網(wǎng)格模型進(jìn)行網(wǎng)格均勻化，并生成均勻的、密度可調(diào)節(jié)的三邊/四邊網(wǎng)格，使其符合CAE計(jì)算分析的要求。本文主要工作內(nèi)容如下：
　　 (1)讀取STL文件并建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。處理原始CAD模型的網(wǎng)格數(shù)據(jù)，刪除冗余節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，并且重建點(diǎn)、半邊、邊及面的拓?fù)潢P(guān)系。本文采用平衡二叉樹算法重建節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)并且刪除STL文件的冗余節(jié)點(diǎn)，并且完善點(diǎn)、半邊、邊及面的對(duì)應(yīng)和從屬關(guān)系。
　　 (2)網(wǎng)格聚類分割。將原始模型的三角形面按照是

3、否具有相鄰關(guān)系以及單位法矢量是否相同的法則進(jìn)行聚類，通過聚類實(shí)現(xiàn)STL網(wǎng)格模型的分片，為重采樣提供基礎(chǔ)模型。
　　 (3)網(wǎng)格數(shù)據(jù)點(diǎn)重采樣。分為三角網(wǎng)格重采樣和四邊網(wǎng)格重采樣兩個(gè)部分，分別對(duì)應(yīng)下一步的三角化和四邊化。兩種算法都包括片映射和密度控制兩步，區(qū)別在于三角網(wǎng)格重采樣還需要為之后的三角化提供點(diǎn)云數(shù)據(jù)，而四邊網(wǎng)格重采樣則不需要。
　　 (4)三邊/四邊網(wǎng)格生成。三角網(wǎng)格的生成采用Lawson算法，先構(gòu)造一個(gè)大的三角形