基于AutoCAD的有限元前处理技术研究

论文摘要

通过文献研究发现目前产品的设计和分析存在脱节的问题,虽然目前通用的有限元分析软件具有强大的功能,但是它们的价格也非常昂贵,对于一些科研人员和小型机构没有太多的机会使用到其复杂的功能。所以设计一种以某种几何造型平台为基础的有限元前处理系统插件是具有实际意义的,而目前AutoCAD所占有的市场份额非常大,所以本文最终选择以AutoCAD为开发平台,开发一个有限元前处理系统插件。本文所做工作如下:首先,分析了有限元前处理系统所应该具备的功能,根据有限元模型的特点以及图形显示的要求,采用模块化的设计思想,设计出一种新型的有限元数据结构,在该模型中以节点、单元边、单元面、边界面作为该系统的基本数据。其次,实现了图形数据库的操作功能。由于网格划分模块的实现需要提取几何数据,同时AutoCAD中表示三维模型所使用的是B-REP结构,所以利用AutoCAD中操作图形的类库设计了二维、三维模型的数据接口。在网格划分方面,以Delaunay三角化为基础的改进算法来实现网格划分。同时在三角形网格的基础上实现了四边形网格的生成,并根据有限元计算的要求实现了网格加密算法。取得了良好的效果。最后,以多个实例来说明本系统在二维和三维模型中的网格划分能力以及系统所实现的功能。并对本文所做的工作进行了总结和展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 有限元技术及其软件系统
• 1.3 网格生成技术的发展历史
• 1.4 网格的评价指标
• 1.5 课题的意义及文章组织结构
• 2 总体功能与数据结构设计
• 2.1 系统实现流程及功能模块的设计
• 2.2 系统的开发环境
• 2.3 菜单设计
• 2.4 数据结构的逻辑设计
• 2.5 数据结构的详细设计
• 2.6 小结
• 3 关键算法的实现
• 3.1 几何接口
• 3.2 图形数据库操作技术
• 3.3 网格生成算法
• 3.4 平面四边形网格生成技术
• 3.5 网格密度控制
• 3.6 小结
• 4 系统应用实例
• 4.1 二维网格划分实例
• 4.2 三维网格划分实例
• 4.3 小结
• 5 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读学位期间发表学术论文目录