面向CAE的STL模型網(wǎng)格均勻化.pdf

1、CAE(Computer Aided Engineering)是用計算機輔助分析計算復雜工程和產(chǎn)品結構強度、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計算分析結果的一個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分析對原始CAD模型的依賴，具有很強實用性。
　　 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，本文對CAD網(wǎng)格模型進行網(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文件并建立拓撲結構。處理原始CAD模型的網(wǎng)格數(shù)據(jù)，刪除冗余節(jié)點數(shù)據(jù)，并且重建點、半邊、邊及面的拓撲關系。本文采用平衡二叉樹算法重建節(jié)點數(shù)據(jù)并且刪除STL文件的冗余節(jié)點，并且完善點、半邊、邊及面的對應和從屬關系。
　　 (2)網(wǎng)格聚類分割。將原始模型的三角形面按照是

3、否具有相鄰關系以及單位法矢量是否相同的法則進行聚類，通過聚類實現(xiàn)STL網(wǎng)格模型的分片，為重采樣提供基礎模型。
　　 (3)網(wǎng)格數(shù)據(jù)點重采樣。分為三角網(wǎng)格重采樣和四邊網(wǎng)格重采樣兩個部分，分別對應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，先構造一個大的三角形