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基于扫掠体分解的高质量六面体网格生成研究

作者2019-03-27 10:17未知
当今世界,日趋激烈的全球竞争导致对缩短产品开发周期、降低开发成本的需求不断增加。鉴于有限元分析技术在产品开发中发挥着重要的作用,而六面体网格是有限元分析的重要输入,因此六面体网格自动生成一直受到工业界和学术界的重视。然而由于种种原因,目前面向复杂实体模型的高质量六面体网格自动生成仍然是一个公认的难题。针对目前对复杂实体模型生成六面体网格需要大量的人工交互的问题,本文对基于扫掠体分解的六面体网格生成展开研究,旨在支持面向复杂实体模型的高质量六面体网格自动生成。论文的主要工作包括以下几个方面:提出一种基于扫掠方向提取的扫掠体分解方法。首先基于扫掠方向和扫掠体表面之间的关系识别模型中的潜在扫掠体,然后通过确定切割面的法向和位置构造优化的切割面集以递归地分割相交的潜在扫掠体,最后将模型分解为包括模型中的全部扫掠体的一组子块。该方法能够有效地识别模型中包括严重相交的扫掠体在内的全部扫掠体。提出一种基于模糊聚类的类扫掠体分解方法。首先基于模糊聚类识别模型中的全部潜在类扫掠体,然后通过基于贪心策略的切割面集构造算法优化地分离相交的潜在类扫掠体,最后将模型分解为包括模型中的全部类扫掠体的一组子块。该方法能够有效地识别并分解模型中的类扫掠体,从而能够对更复杂的CAD模型进行面向六面体网格生成的自动分解。提出一种全局的多轴扫掠网格生成方法。首先全局地生成所有扫掠体的满足一定约束的表面网格,然后分别对每个扫掠体生成扫掠网格,最后通过一组拓扑操作提高所生成体网格的拓扑质量。该方法不仅能够基于扫掠体分解结果生成六面体网格,还支持对具有复杂嫁接关系的扫掠体分解结果的处理,满足复杂模型高质量六面体网格生成的需求。开发一个基于扫掠体分解的高质量六面体网格生成原型系统HexGen,并给出相应的实验结果,验证本文的主要研究成果。

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