特征模型网格划分的研究

论文摘要

现今有限元分析广泛应用于产品试验,其中网格划分即将整体结构离散化,是有限元分析前提。利用四面体进行网格划分均衡了网格划分的速度,可得到预期中的网格质量,可保证质量的强度,用户可进行参数控制以及算法实现的可行性。变分四面体网格划分重点是利用高度规则的四面体来创建网格,此方法可得到优秀的显示结果。然而相对而言,有限元分析中大部分都是对光滑模型的进行网格划分,很少对机械模型进行研究。对于分析来说,网格单元的质量很重要,并且好的边界表示也是必不可少的。特征表示的机械模型包含了特殊的特征表示的边界,例如需要网格来很好表示的边、角等,因此能够利用优质网格元来对这些模型进行网格划分。在设计阶段的不同时刻,通过模型分析来模拟产品的物理属性方面。每次分析,都需要在选定控制点上创建一个表示模型几何信息的网格。特别是在研制周期的后续阶段,在进行设计迭代时经常只对模型进行微量的修改。此时较好的方法是对部分前网格进行重用,即使用网格重划技术。本文将变分四面体网格划分扩展其应用到有限元的机械模型中。为了获得适应分析的边界表示,通过对边界实例数量及节点数量进行前期良好选择,并在优化阶段发现问题的潜在迹象时进行节点分裂来实现,并在此基础上给出一个网格提取的替代方法,更好地执行对预定网格的提取。为了研究网格重化技术,本文在以高效网格划分算法为背景,提出一个新的方法,基于语义特征模型的四面体网格来有效的构造一个新的四面体网格。这通过分析在两个特征模型(修改前/后)的特征差异,将原模型的复制网格节点直接关联到修正模型中,并结合对自由节点扩大自由集来进行优化过程。利用这种方法,可以在语义特征模型的几何属性中找到其固有的一致性,并且与修改前模型的网格相关联,最终在保持现有有限元的质量条件下快速产生完整质量网格。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.1.1 研究的背景
• 1.1.2 研究的目的与和意义
• 1.2 国内外研究的现状与分析
• 1.2.1 网格划分技术的产生与发展
• 1.2.2 网格重划分技术的基本原理
• 1.3 课题来源
• 1.4 研究内容
• 1.5 论文组织结构
• 第2章 特征模型的变分四面体网格划分
• 2.1 变分四面体网格划分算法
• 2.1.1 数据结构的初始化
• 2.1.2 节点的分布
• 2.1.3 迭代优化节点
• 2.1.4 网格提取
• 2.2 将VTM 对机械模型进行网格划分
• 2.3 有效构建模型边界
• 2.3.1 边界实例的数量
• 2.3.2 节点数量
• 2.3.3 分裂节点
• 2.3.4 为网格提取做准备
• 2.4 网格提取及实例分析
• 2.4.1 强化网格提取
• 2.4.2 实例分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 特征模型的特征差异
• 3.1 基于细胞元表示的语义特征模型
• 3.1.1 语义特征
• 3.1.2 特征依赖图
• 3.1.3 细胞元表示方法
• 3.2 原模型与修正模型
• 3.3 特征模型的特征差异
• 3.3.1 特征模型的特征差异
• 3.3.2 特征差异与网格重划的联系
• 3.4 特征差异与两个模型之间的关系
• 3.5 本章小结
• 第4章 特征模型的网格重划过程
• 4.1 特征模型网格重划的过程
• 4.2 复制网格节点
• 4.2.1 在原模型中给特征分配节点
• 4.2.2 确定复制细胞元对象和新细胞元对象
• 4.2.3 将特征映射到复制细胞元对象
• 4.2.4 特征节点复制到复制细胞元对象
• 4.3 添加新节点
• 4.3.1 添加新节点
• 4.3.2 确定自由节点及不变节点
• 4.4 有效构建优质网格
• 4.5 网格重划的结果及探讨
• 4.5.1 测试用例
• 4.5.2 实验时间分析
• 4.5.3 质量分析及结果显示
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢