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工业CT图像直接生成四边形网格的方法研究

工程力学 2023年

作者：金恒陈杨喜刘杰黎玲龙超段黎明重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室ICT研究中心重庆大学机械与运载工程学院重庆大学光电工程学院

针对具有内腔结构工件任意指定截面或局部的应力应变分析问题，提出了一种将工业CT图像直接生成四边形网格有限元模型的方法。首先使用四叉树对工业CT图像进行初始网格划分，然后生成边界网格，最后进行网格优化。在生成边界网格过程中... 详细信息

针对具有内腔结构工件任意指定截面或局部的应力应变分析问题，提出了一种将工业CT图像直接生成四边形网格有限元模型的方法。首先使用四叉树对工业CT图像进行初始网格划分，然后生成边界网格，最后进行网格优化。在生成边界网格过程中，结合二次误差函数与贝塞尔曲线，提出了准确定位网格边界点的方法；在四叉树邻域搜索算法基础上，提出了边界单元连接模板。为了提高边界网格质量，提出了优化模板进行优化。对生成网格进行质量评价，结果表明：网格边长比均小于2，倾斜度均小于0.6，满足实际工程要求。通过对汽车轮毂和阀体CT图像生成的四边形网格进行应力应变分析，数值仿真结果验证了提出方法的正确性。

关键词：应力应变分析工业CT图像四边形网格四叉树网格优化

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四边形网格的去边细分方法

计算机辅助设计与图形学学报 2004年第1期16卷 23-28页

作者：王建卫张泽银黄达人浙江大学数学系杭州310027 中山大学数学系广州510275

提出一种四边形网格细分算法 :每细分一次四边形网格 ,其数目增加为原来的两倍 ,细分二次结果相当于一次二分细分和一个旋转该算法采用三次B样条张量积的形式 ,其生成曲面在规则点具有C2 连续性 ,在非规则点具有C1连续性由于该细分算... 详细信息

提出一种四边形网格细分算法 :每细分一次四边形网格 ,其数目增加为原来的两倍 ,细分二次结果相当于一次二分细分和一个旋转该算法采用三次B样条张量积的形式 ,其生成曲面在规则点具有C2 连续性 ,在非规则点具有C1连续性由于该细分算法对网格几何操作简单 ,所得网格数据量增长相对缓慢 ,适合于

关键词：四边形网格细分算法连续性计算机图形学拓扑结构计算机辅助设计

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四边形网格优化中的螺旋条带生成

计算机辅助设计与图形学学报 2014年第12期26卷 2107-2114页

作者：尹梦晓冼楚华熊赟晖张智邦李桂清华南理工大学计算机科学与工程学院广州510006 广西大学计算机与电子信息学院南宁530004 华南弹工大学理学院广州510640

已有的四边形网格的简化及优化方法大多数都是三角形网格简化在局部几何上的推广.四边形网格的结构受螺旋条带的影响,移除四边形网格中的螺旋条带则可以在拓扑结构上明显提高四边形网格的质量.文中具体讨论了四边形网格上螺旋条带与网... 详细信息

已有的四边形网格的简化及优化方法大多数都是三角形网格简化在局部几何上的推广.四边形网格的结构受螺旋条带的影响,移除四边形网格中的螺旋条带则可以在拓扑结构上明显提高四边形网格的质量.文中具体讨论了四边形网格上螺旋条带与网格上奇异点的关系及其性质,并根据这个性质给出了四边形网格中螺旋条带的一般生成算法.实验结果表明,该算法可以有效地搜索四边形网格上的螺旋条带,进而通过删除螺旋条带优化四边形网格的拓扑结构.

关键词：四边形网格螺旋条带网格优化网格简化

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基于四边形网格的六边形网格生成方法研究

基于四边形网格的六边形网格生成方法研究

作者：郭斌文西北农林科技大学

学位级别：硕士

计算机技术不断发展的今天,离散化图形技术越来越受到重视。其中三角形网格和四边形网格在渲染、建模、分析中已经得到了广泛的研究和应用,但是在一些特定结构的物质中,这样的模型表示方法仍然不够准确,可以对部分材质进行精准建模、稳... 详细信息

计算机技术不断发展的今天,离散化图形技术越来越受到重视。其中三角形网格和四边形网格在渲染、建模、分析中已经得到了广泛的研究和应用,但是在一些特定结构的物质中,这样的模型表示方法仍然不够准确,可以对部分材质进行精准建模、稳定美观且具有广泛应用前景的六边形网格却只有较少的研究。为了生成六边形网格并加以研究,本文借用现有成熟的四边形网格来生成六边形网格,同时,为了解决在网格生成中可以加入用户的操作自由度以及使生成的面更接近正六边形,本研究提出了一种基于场引导的方法。最后,本文对两种算法以及对应生成的六边形网格进行分析和探索。本文主要完成以下工作:(1)基于分割方法生成六边形网格。通过对四边形网格进行分析,为实现简洁、高效且鲁棒的算法,同时考虑对奇点的良好处理,本文提出了基于分割的方式来生成六边形网格。(2)基于场引导方法生成六边形网格。通过使用方向场和位置场的引导,来生成6价的三角形网格,其本质是对自定义的商空间的平滑,进而生成六边形网格。该方法结合局部参数化和全局控制来达到全局最优,本文改进了层次结构的建立,使用随机GS迭代方法来计算最优结果,并且本方法增加了用户对与生成网格的边长的控制,在脱离四边形网格依赖的情况下,使网格的面更接近正六边形。(3)算法与网格分析。通过对生成网格与原四边形网格的对比分析、Hausdorff距离的理论分析与实际测量、算法的理论分析,对生成网格的几何特性进行了评估。通过对算法的时间复杂度进行理论分析和实验统计,了解两种算法的计算效率。通过对六边形网格与四边形网格的仿真实验,评估六边形网格的力学特性。最终实验分析表明,两种算法的Hausdorff距离分别不会超过最长边长和用户指定边长的两倍,保证了图形的几何特征,并通过进一步的探索发现,基于分割方法生成六边形网格是一种将四边形网格生成同等分辨率的对偶六边形网格技术,而基于场引导的方法生成六边形网格则由于能量平滑的方式不同,生成的网格会有不同的几何特性。在计算效率方面,两种算法计算高效,其一般图形下实际的计算时间统计结果显示均在数秒之内完成,基于分割方法生成六边形网格的算法则更是小于1秒,同时,在同等分辨率的条件下,六边形网格的受力更加均匀,整体形变更多,形变大小大致是四边形网格的2-5倍,其结构更容易吸收存储能量,具有良好的应用前景。

关键词：四边形网格六边形网格曲面参数化重新网格化

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基于标架场的多约束四边形网格生成方法研究

基于标架场的多约束四边形网格生成方法研究

作者：苏立彪杭州电子科技大学

学位级别：硕士

网格生成是数值模拟技术中的前处理步骤之一。对于复杂模型而言,网格生成是数值模拟过程中的主要性能瓶颈。相比于三角形网格,四边形网格能够更好地拟合模型的边界曲率,在有限元仿真和曲面建模等应用中表现出色,因此备受推崇。然而,针... 详细信息

网格生成是数值模拟技术中的前处理步骤之一。对于复杂模型而言,网格生成是数值模拟过程中的主要性能瓶颈。相比于三角形网格,四边形网格能够更好地拟合模型的边界曲率,在有限元仿真和曲面建模等应用中表现出色,因此备受推崇。然而,针对复杂模型,全自动生成高质量的四边网格仍然是一项具有挑战性的任务。当前,复杂模型的四边形网格生成方法主要分为两类:(1)工程人员手动将模型分解为规则的四边形分区,然后在各分区内生成结构化网格。然而,这种方法要求工程人员具有较强的工程经验,而且非常耗时,还存在出错的可能;(2)采用各种全自动方法生成非结构化网格,但这类方法生成的网格质量较差,存在大量不规则的奇异点。鉴于上述问题背景,本文提出了一种多特征约束下的平面四边形网格生成方法,随后将其推广至三维曲面,提出了一种基于黎曼标架场的曲面四边形网格生成方法,实现方法的通用性。本方法能够在保持用户规定的多种几何约束及尺寸约束下,全自动地生成高质量的四边形网格,并具有很高的鲁棒性及可靠性。本文工作概括如下:1.提出一种多特征约束下的平面四边形网格生成方法。本方法首先使用热扩散投影迭代方式求解Ginzburg-Landau方程,获取一个符合特征约束的标架场;随后,将标架场内的分区构造问题转换为网络流问题,使用最小费用最大流算法进行求解,将模型分解为多个子分区;之后对所有分区线构建整数线性规划模型,确定各分区线的离散网格边数,并使用“通用模板”策略对各分区进行四边形网格化。2.提出一种基于黎曼标架场的曲面四边形网格生成方法。本方法首先建立曲面上的黎曼标架场模型,获取一个定义于曲面模型上符合特征约束的标架场;随后在分区构造中引入尺寸约束以及“简易模板”策略约束,以尽可能使用“简易模板”策略对非四边形分区进行网格化;之后在确定分区线离散网格边数时,引入非四边分区规则性目标及奇异点对齐目标,并结合“通用模板”及“简易模板”策略对各分区进行四边形网格化。

关键词：四边形网格多约束标架场区域分解网络流整数规划

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由区域生长算法实现四边形网格划分

计算机辅助设计与图形学学报 2004年第1期16卷 29-34页

作者：胡向红陈康宁西安交通大学机械工程学院机械电子工程系西安710049

针对当前各种三角形网格转化为四边形网格算法的缺陷 ,提出一种实现这种转化的算法———区域生长算法该算法通过有选择地合并三角形来获得高质量的四边形网格 ,并且对两个三角形的合并增加约束条件以避免在生成四边形网格的过程中产... 详细信息

针对当前各种三角形网格转化为四边形网格算法的缺陷 ,提出一种实现这种转化的算法———区域生长算法该算法通过有选择地合并三角形来获得高质量的四边形网格 ,并且对两个三角形的合并增加约束条件以避免在生成四边形网格的过程中产生残余三角形 ;

关键词：有限元分析区域生长算法四边形网格网格划分三角形网格 CAD

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不规则四边形网格中X射线能量沉积算法研究

原子能科学技术 2011年第9期45卷 1025-1030页

作者：黄霞汤文辉蒋邦海国防科学技术大学理学院技术物理研究所湖南长沙410073

对X射线辐照圆柱壳体的平面应变热-力学效应进行数值模拟,需解决不规则四边形网格中的能量沉积计算问题。本文采用严格的积分方法对不规则四边形网格内的能量沉积进行了计算,得到了相对精确的能量沉积结果,同时还给出了3种简便算法,并... 详细信息

对X射线辐照圆柱壳体的平面应变热-力学效应进行数值模拟,需解决不规则四边形网格中的能量沉积计算问题。本文采用严格的积分方法对不规则四边形网格内的能量沉积进行了计算,得到了相对精确的能量沉积结果,同时还给出了3种简便算法,并将近似结果与精确解进行了对比。结果表明,中点积分法和平行四边形近似法既省时又具有高精度,能很好取代积分方法计算能量沉积,且中点积分法不受网格划分的限制,具有更好的普适性;余弦近似法虽更省时但误差较大,数值模拟中不宜采用。

关键词： X射线能量沉积四边形网格简便算法

基于C-C细分的四边形网格上插值光滑Bzier曲面的生成

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计算机辅助设计与图形学学报 2009年第1期21卷 53-59页

作者：蒋跃华陈志杨李根张三元叶修梓浙江大学计算机科学与技术学院浙江工业大学软件学院

在任意拓扑的四边形网格上构造光滑的曲面是计算机辅助几何设计中的一个重要问题.基于C-C细分,提出一种从四边形网格上生成插值网格顶点的光滑Bzier曲面片的算法.将输入四边形网格作为C-C细分的初始控制网格,在四边形网格的每张面上... 详细信息

在任意拓扑的四边形网格上构造光滑的曲面是计算机辅助几何设计中的一个重要问题.基于C-C细分,提出一种从四边形网格上生成插值网格顶点的光滑Bzier曲面片的算法.将输入四边形网格作为C-C细分的初始控制网格,在四边形网格的每张面上对应得到一张Bzier曲面,使Bzier曲面片逼近C-C细分极限曲面.曲面片在与奇异顶点相连的边界上G1连续,其他地方C2连续.为解决C-C细分的收缩问题,给出了基于误差控制的迭代扩张初始控制网格的方法,使从扩张后网格上生成的曲面插值于初始控制网格的顶点.实验结果表明,该算法效率高,生成的曲面具有较好的连续性,适用于对四边化后的网格模型上重建光滑的曲面.

关键词： C-C细分 Bzier曲面片四边形网格插值 G1连续 C2连续

四边形网格上抛物型方程广义差分法的L^2模误差估计

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四川大学学报（自然科学版） 2006年第2期43卷 285-292页

作者：贾闽惠刘小华电子科技大学应用数学学院成都610054 西南石油大学计算机科学学院成都610500

对一类抛物型方程建立了四边形网格剖分上的半离散和全离散广义差分格式.在一定条件下,作者得到了最优的L2模误差估计.

关键词：抛物型方程四边形网格广义差分格式误差估计