用OpenGL开发地下结构工程三维有限元图形系统

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1、第25卷第5期岩石力学与工程学报Vol.25No.52006年5月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringMay，2006用OpenGL开发地下结构工程三维有限元图形系统陈俊涛，肖明，郑永兰(武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉430072)摘要：有限元软件在工程设计和科学研究中得到了广泛应用，能否方便地观察模型、反映最新的理论和研究成果，是衡量一个有限元软件是否成功的重要因素，而它们都与可视化密切相关，可视化的图形系统已成为有限元软件中必不

2、可少的一部分。通过对目前比较常用的GDI绘图和OpenGL进行比较分析，显示了用OpenGL开发的三维有限元图形系统具有的速度快、绘图功能强、选择和反馈方便、视觉效果好等优越性，并介绍了如何使用OpenGL函数库以及面向对象技术有效地组织地下结构工程有限元前、后处理图形系统所涉及的复杂数据。在此基础上提出程序的数据结构和基本算法，说明其如何与有限元模型交互操作，如何能快速选择节点和单元，如何绘制彩色云图和等值线图等。最后给出部分实例对其加以说明。关键词：数值分析；有限元法；OpenGL；面向对象设计中图

3、分类号：O241文献标识码：A文章编号：1000–6915(2006)05–1015–06DEVELOPMENTOF3DGRAPHICSSYSTEMOFFINITEELEMENTSFORUNDERGROUNDENGINEERINGUSINGOPENGLCHENJuntao，XIAOMing，ZHENGYonglan(StateKeyLaboratoryofWaterResourcesandHydropowerEngineeringScience，WuhanUniversity，Wuhan，Hubei43

4、0072，China)Abstract：Thefiniteelementanalysissoftwarehasbeenwidelyusedinengineeringdesignandscientificresearch.Beingabletoobservemodelconvenientlyandreflectnewtheoryandachievementaretwoimportantfactorstojudgewhetherthesoftwareissuccessful.Thesetwofactorsa

5、recorrelativewithvisualization，sovisualizationisindispensableofthefiniteelementanalysissoftware.TheauthorsmakeacomparisonbetweenGDIandOpenGLwhicharebothpopularingraphicssystematpresent；andrevealsuperioritiesofthelattersuchasextrahighspeed，powerfuldrawing

6、function，convenientselectionandfeedback，nicevisualeffect，etc.indesigning3Dfiniteelementgraphicssystem.HowtouseOpenGLAPIandobject-orientedprogrammingmethodtoorganizecomplicateddatafromthe3Dfiniteelementgraphicssystemofundergroundstructureisintroducedtoo，a

7、ndthebasicprogramframeandarithmeticarepresented.Theauthorsalsointroducehowtooperate3Dfiniteelementmodelinteractively，howtoselectnodeandelementquickly，howtodrawnephogramandisogram，etc..Someengineeringexamplesaregiven.Keywords：numericalanalysis；finiteeleme

8、ntmethod；OpenGL；object-orienteddesigning收稿日期：2004–11–12；修回日期：2005–02–28基金项目：湖北省环境岩土工程重点实验室开放课题资助项目(T110304)作者简介：陈俊涛(1979–)，男，2001年毕业于武汉大学水利水电工程专业，现为博士研究生，主要从事地下工程和工程软件开发等方面的研究工作。E-mail：xm2003@whu.edu.cn·1016·岩石力学与工程学报2006年