一种裁剪参数曲面的有限元网格剖分方法

在板料冲压成形模拟分析中,从CAD系统输入的模具的曲面模型包含大量的裁剪参数曲面,曲面之间的相邻关系复杂,针对这种曲面模型的特点,提出了一种裁剪参数曲面的有限元网格剖分方法,单个裁剪参数曲面采用非约束边界的等参数映射法,各个裁剪参数曲面各自独立地网格剖分产生了网格单元后,再将各个裁剪参数曲面的网格单元合并为单元相容,即单元间无裂缝和覆盖的网格模型,这种方法适合于需要大量裁剪参数曲面拼合的复杂曲面模型,如汽车覆盖件模型的网格剖分。     

基于角距分布的星表快速查找算法

查找导航星表是星模式识别的重要组成部分,当导航星表数据量大时,导航星表的查找速度直接影响星图识别的速度。因此,设计快速的星表查找算法是非常必要的。通过对导航星角距分布的研究,提出了一种分块子星表查找算法。该方法减小了查找算法的平均查找长度。以6星等导航星库为例,给出了分块子星表的具体建立方法。实验验证了该方法提高了查找速度。     

大规模离散点集Delaunay三角剖分加点策略的分析

局部变换法和Watson算法是离散点集Delaunay三角剖分的常用算法,算法过程中逐点添加、局部优化是三角网格生成速度的重要影响因素.按位置相邻次序逐点添加时易产生外接圆较大的扁平三角形,引起较大范围的局部优化,三角网格的生成速度下降.在位置相邻次序的点集中随机选择部分点生成相对匀称的初始三角网格,再依次添加数据点,可有效减少局部优化消耗的时间,提高三角网格的生成速度.以激光扫描测量数据为例,切分为不同数量的点集进行三角剖分测试,当数据点数大于20000点时,采用部分随机点优化策略,其三角剖分速度比直接按位置相邻次序添加的方法提高一倍以上,且数据量越大,效率越高.     

基于支持向量机的导航星选取算法研究

在星敏感器导航星表的建立过程中由于恒星的数量太多, 往往要进行筛选, 通常这种选择是一种基于枚举的大量反复的提取过程, 复杂费时而结果往往并不是最优的。而基于统计学习理论( SLT) 的支持向量机( SVM) 方法正好克服了这方面的不足。SLT 理论和SVM 方法为导航星选取过程的简化和结果的最优性的获得提供了新的途径。讨论了支持向量机在导航星选取优化中进行应用的分类算法, 构建了导航星分类器, 并以导航星的选取为例进行了试验论证。试验表明: 基于SVM 的导航星分类器对简化导航星的筛选过程优化导航星表的     

多个裁剪参数曲面的自动网格剖分

近年来,参数裁剪曲面的自动网格剖分出现不少,但大部分限制在三角剖分算法上,并且对多个曲面考虑不足。本文解决了多个裁剪参数曲面的自动网格剖分问题。网格刻分后在相邻曲面边界处不会产生裂缝与覆盖,网格为三角形与四边形混合网格,为了减少网格单元与结点数量,四边形以拒形为最优网格而不苛求正方形,三角形以两个较大内角之差最小为为最优网格而不苛求等边三角形,这样便区分了曲面的两个参数方向,并尽可能多出现四边形网格,三角形网格仅出现在相邻曲面边界处。一、基本定义在工程应用中,曲面一般表示为参数曲面,如最普遍的N…     

一种基于多边形剖分的有限元网格生成方法

在两步网格化过程中,待分析区域首先被剖分为具有三条或四条边的简单子区域部分.然后将利用传递模板法或映射法对这些子区域进行网格生成.本文结合计算几何和有限元网格自动生成问题,给出了一种基于简单多边形剖分的全四边形有限元网格自动生成方法.该方法分两步实现有限元网格生成首先通过权函数的引导,对待分析的简单多边形区域先进行子域剖分,得到一组三角形和凸四边形子域(大单元)的集合;然后利用中点剖分方法,将三角形和凸四边形子域单元剖分为全四边形有限元网格.实践证明,本文提出的方法实现简单、使用灵活,结果网格的质量良好.     

一个基于网格前沿技术的三维实体四面体有限元网格剖分算法

在三维实体有限元网格自动生成过程中,其主要问题是如何生成均匀的网格结点。本文用网格前沿技术逐层生成网格结点,并采用Ｄｅｌａｕｎａｙ 三角剖分技术生成四面体网格单元。最后给出了两个剖分实例。     

针对密集点云的快速曲面重建算法

为了能够快速地从高密度散乱点云生成三角形网格曲面,提出一种针对散乱点云的曲面重建算法.首先通过逐层外扩建立原始点云的近似网格曲面,然后对近似网格曲面进行二次剖分生成最终的精确曲面;为了能够处理噪声点云,在剖分过程中所有网格曲面顶点都通过层次B样条进行了优化.相比于其他曲面重建方法,该算法剖分速度快,且能够保证点云到所生成的三角网格曲面的距离小于预先设定容限.实验结果表明,文中算法能够有效地实现高密度散乱点云的三角剖分,且其剖分速度较已有算法有大幅提高.     

用随机增量局部转换算法实现三维点集的Delaunay三角剖分

Delaunay三角剖分作为计算几何中的一个核心问题,尤其适用于三维网格生成.因此就需要开发出高效、健壮性的算法来实现.本文在原有算法的基础上提出了随机增量局部转换的算法来实现三维点集的Delaunay三角剖分.采用不退化的四点生成最初的三角剖分,每次加入一点,通过局部交换使新的三角剖分保持Delaunay性质,直到处理完所有点.还讨论了局部交换的思想和对不同面类型的处理方法,给出了两个剖分实例.     

基于ITSI优选算法的星敏感器导航星库建立

为了有效提高星敏感器星图识别性能,基于ITSI导航星优选算法,合理地进行了导航星库的构建。该优选算法是在传统的导航星优选算法基础上进行的改进,通过区域分割和星密集度计算来实现优选导航星。同时,基于SAO星表,本文建立了一个星图仿真器的软件平台,可以按照实际需求输出全天球范围内不同光轴指向、视场角、轨道位置、像元敏感度等约束条件下的观测星图。在此星图的基础上,运用上述导航星优选算法,建立导航星星库。经均匀性评价准则验证,本文提出的导航星优选算法可以更好地实现导航星的均匀分布,降低星冗余度。最终基于此算法建立导航星库,可以有效降低星图匹配复杂性,提高星图匹配速率和识别成功率。     

高性能非结构化四面体网格解耦并行生成算法

针对大规模科学计算领域非结构化网格生成问题,提出一种基于AFT-Delaunay方法的三维复杂域解耦并行四面体网格生成算法.该算法以待剖分三维域的闭合的表面三角形网格为输入,采用边界一致约束Delaunay剖分方法串行地生成较小规模的初始四面体网格;采用界面优先策略扩展三维AFT-Delaunay方法,以几何分界面为参考指引前沿推进方向,在分界面处生成一层由四面体单元构成的有厚度的"墙",递归、并行地将初始四面体网格分割成完全解耦的子区域;此时,各子区域均为不含内部节点的四面体网格,继续利用AFT-Delaunay方法解耦并行地生成各子区域内部四面体网格.算例结果表明,文中算法很好地解决了分界面处网格质量差的难题以及收敛性问题,具有较好的并行效率及几何适应性,可在PC平台全自动地完成108量级的非结构四面体网格生成.     

一种基于映射法的散乱点云Delaunay三角剖分算法

针对直接在三维空间构建海量点云的Delaunay三角网格效率低下,提出一种新的基于映射法的Delau-nay三角网格构建算法.首先提出一种基于区域增长法的点云分片方法,能够保证对分片后的点云数据进行映射而不产生重叠;然后保持空间点云之间的距离特性,将三维点云映射到二维平面;在二维平面内进行Delaunay三角剖分,再将结果返回到三维空间内.实验结果表明,算法能够构建质量较好的三角网格.由于该算法将点云的三角剖分转换到低维空间,通过实验结果对比本算法与其他算法效果,证明该方法能够更快地完成重构.     

科学数据网格中面向天文应用的问题求解环境设计与实现*

通过对虚拟天文台中科学课题的需求分析,提出一种基于数据网格针对天文应用的问题求解环境的框架;以"2MASS巡天星表搜寻OB星协候选体研究银河系的旋臂结构"科学课题为例,在科学数据网格上设计和实现了面向天文应用的问题求解环境,并对实现中的关键技术进行研究.     

二维不可压缩Navier-Stokes方程的并行谱有限元法求解

针对不可压缩Navier-Stokes （N-S）方程求解过程中的有限元法存在计算网格量大、收敛速度慢的缺点,提出了基于面积坐标的三角网格剖分谱有限元法（TSFEM）并进一步给出了利用OpenMP对其并行化的方法。该算法结合谱方法和有限元法思想,选取具有无限光滑特性的指数函数取代传统有限元法中的多项式函数作为基函数,能够有效减少计算网格数量,提高算法的精度和收敛速度;利用面积坐标便于三角形单元计算的特点,选取三角单元作为计算单元,增强了适用性;在顶盖方腔驱动流问题上对该算法进行验证。实验结果表明,TSFEM较传统有限元法（FEM）无论是收敛速度还是计算效率都有了显著提高。     

基于Delaunay四面体剖分的网格分割算法

为了构建有意义曲面分片,提出一种基于Delaunay四面体剖分的网格分割算法.首先根据Delaunay四面体剖分得到多边形网格内部的四面体,求出每个面上反映网格内部信息的Delaunay体距离;然后对Delaunay体距离进行平滑处理,再对网格上面的Delaunay体距离进行聚类,用高斯混合模型对Delaunay体距离作柱状图的拟合,利用期望最大化算法来快速求得拟合结果;最后结合图切分技术,同时考虑聚类的结果、分割区域的边界平滑和视觉认知中的最小规则,得到最终的网格分割结果.实验结果表明,采用文中算法可以有效地实现有意义的网格分割.     

狄洛尼三角剖分在LOD点删除简化中的应用探讨

LOD(Level of Details)层次细节模型的提出为三维复杂场景的实现提供了有力的技术支持.LOD简化通过顶点删除、边压缩、面片收缩操作来减少场景中的面片数,降低场景复杂度从而加快绘制速度.利用点删除操作进行模型简化时,需要对删除顶点后所形成的多边形"空洞"进行三角化再剖分,不同的剖分方法所形成的三角形网格质量是不同的.引入有限元网格剖分的概念,使用狄洛尼(Delaunay)三角剖分法则,提出对凸闭包自身三角化构建方法,对一个凸多边形进行了最优的剖分.所形成的三角形网格满足狄洛尼法则中的最大-最小角特性和空外接圆特性两个重要原则.     

Abaqus/CAE高级实用技巧

Abaqus新提出的扩展有限元法（ExtendedFiniteElementMethod,XFEM）在解决裂纹扩展问题时有何优点？如何在Abaqus／CAE中设置？对于裂纹扩展问题,传统的有限元法一般采用预先埋设裂纹路径或网格重新划分的方法,让其沿网格扩展,这对模型网格的要求非常高．XFEM能克服以上弊端,在应力集中或裂纹尖端等高应力区域自动将每个单元剖分为2个单元,在模拟裂纹生长时无须重新剖分网格．     

基于非结构网格的飞行器多体分离数值模拟

针对基于非结构网格方法的飞行器多体分离数值模拟中的局部网格重构问题,提出了一种基于单元相邻关系的重构区域构造方法。首先,根据单元半径比检查网格质量并标记重构单元;其次,通过网格单元的相邻关系对重构区域进行扩展;最后,通过标记非二边流形边的周围单元保证重构区域边界定义满足二边流形准则。基于该方法的某分离物投放数值实验中,成功进行了16次网格局部重构操作,重构后总体网格单元半径比的平均值达到0.71以上。计算结果和风洞实验数据的比较分析表明,数值实验精确地计算出分离物的运动轨迹和运动姿态,验证了非结构动网格重构过程的有效性。     

边界优先的Delaunay-层推进曲面四边形网格生成

为了提高复杂组合曲面四边形网格生成的鲁棒性和边界单元质量,提出一种边界优先的Delaunay-层推进网格生成方法.首先在剖分域内粗的约束Delaunay背景网格的辅助下,以物理域的位置偏差为引导,在参数域中迭代计算边界点的法矢量;然后结合层推进策略,在几何特征附近生成各向异性或各向同性正交网格;最后使用Coring技术加速内部网格的生成并进行单元合并,得到四边形为主的网格.若干复杂平面区域和组合曲面模型的剖分结果表明,所提方法可生成等角扭曲度和纵横比优于主流商业软件的网格;在12个线程的PC平台上,使用OpenMP并行剖分包含21 772张曲面的引擎模型只用了38.68 s.     

基于LEPP递变的四面体网格自适应剖分算法

为了更合理地进行四面体网格剖分,提出了一种根据待剖分对象形态不同进行网格密度自适应调整的四面体网格剖分方法。该方法首先采用BCC(body-centered cubic)网格初始化网格空间,并根据表面曲率的大小以及距离物体表面的远近,采用LEPP(longest edge propagation path)算法由外至内对初始化后的网格空间进行不同尺度的细分;然后对横跨表面的网格进行调整,以形成对象的表面形态;最后采用以质量函数引导的拉普拉斯平滑与棱边收缩(edge collapse)的方法对网格的质量进行优化来最终得到待剖分对象的四面体网格。结果表明,该方法所生成的网格不仅具有自适应的网格密度,而且网格质量比常用的Advancing Front算法也有所提高。对于基于3维断层图像或表面模型进行有限元建模,该方法不失为一种行之有效的好方法。