基于虚拟几何的网格自动生成技术.pdf

《基于虚拟几何的网格自动生成技术.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于虚拟几何的网格自动生成技术口纪成臣口彭威口陈文亮南京航空航天大学机电学院南京210016摘要：阐述了网格划分前处理过程中几何清理存在的问题以及在虚拟几何机制下虚拟实体与虚拟操作的类型，给出了虚拟几何技术在模型几何处理中的应用。实例表明，虚拟拓扑操作能够圆满地解决问题。关键词：有限元前处理网格划分虚拟几何中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1000—4998(2010)04—0011—03随着计算机技术的发展，有限元方法已经成为7-_操作，即模型拓扑的融合与分割，对应到拓扑关系上，程数值分析中一种强有力的工具，在机械、航空航天、分别是删除与添加操作。虚拟拓扑操作是可逆的，

2、在拓核工业、土木、化工、建筑和海洋等众多的行业中得到扑上实现改变并不影响原始几何上的表示法，因此添广泛应用，是力学与物理特性分析的主要手段。网格生加和删除模型拓扑，不会改变模型本身的几何特征。成技术是有限元法的核心，也是由实体形状的几何定1．1实际与虚拟的区别义来生成有限单元的过程。然而，由于不同软件系统之在虚拟几何机制下，几何实体包含两个基本的结间的差异，由CAD系统导出的几何模型常常在有限元构类型：真实(Tree)实体和虚拟(Virtua1)实体。相应地，软件中表现出一些问题，如几何结构不完整或不相容、针对模型的几何操作有两种基本类型：实际操作和虚存在冗余复杂的几何细节、几何模型

3、需要分解等，这就拟操作。实际操作仅仅对真实的实体进行，并且生成或要求在网格划分前对几何模型做相应的清理修正工者更改的也是实际的模型拓扑。虚拟操作可以对任意作，使几何体既能适用于已然成熟的网格算法，又能达实际或者虚拟的实体组合进行，但是生成或者更改产到工程分析的目的。生的仅为虚拟的实体。一般的方法是直接更改实体模型的几何结构，但为了更好地理解虚拟几何操作的基本思路，可以包含的步骤常常很复杂并且代价很高。Leteher与把几何建模的逻辑区域分为表层(Foreground)和底层Shookt曾设计过一种RGS的框架，但同样存在几何定(Background)两大类。作为模型表层和底层之间区别

4、义不够充分的问题。Shephard等【提出了降低模型拓的一个示例，考虑图1(a)所示的二维简单模型。该模型扑维度的方法，却容易产生几何边界的间隙。Armstrong由非规则平面六边形的6条实边构成，每条边和每个顶等1提出的修改模型拓扑的方法，在算法可行性上有点具有自己的几何描述，所有边和顶点的组合定义构了很大的进步。成了模型的整体几何描述。显然，所有6条边和顶点都本文介绍了一种基于虚拟几何的方法，运用虚拟存在于模型的表层中。操作来解决上述问题，不会改变模型潜在的实际几何如果进行一次拓扑的“融合”(定义见下文)操作，结构，能够避免由于拓扑改变而造成的几何精确度的用1条标记为v_edge

5、．7的虚边来替代模型表层中的2条损失。边，见图1(b)，虚边v_edge．7并不具有自己的几何描述，它的形状参照edge．1和edge．2．的几何表述确定。1虚拟几何机制在这种意义上，vedge．7作为一个“重叠的”实体代表了几何造型技术中，几何表示是用来定义几何体它所参照的特定的一组边。将edge．1、edge．2以及它们顶点位置、边和表面形状的一系列曲面和曲线方程的的公共顶点vertex．2移动到模型的底层并在模型表层集合，拓扑表示¨则反映了一个边界表示模型(B—中用虚边vedge．7来替代它们。现在的结果是，模型显rep)【5点、线、面、体的集合以及它们之问的关系。值得示虽保持

6、它原来的六边形形状，但是仅仅包含5条拓扑注意的是，在做网格划分时，需要将几何与拓扑的概念边，其中1条为虚边。模型显示和网格划分操作仅仅包区别开来。含那些存在于模型表层中的拓扑结构。虚拟几何提供了一种机制，通过创建一个虚拟的1．2虚拟实体类别覆盖层来实现拓扑上的操作。它提出两种基本类型的虚拟实体有效地形成一个覆盖层，但真实拓扑与收稿日期：2009年11月虚拟拓扑之间仍保持了一定的联系，这种联系是通过机械制造48卷第548期2010／4回寄生体或者孤立体。高层次虚拟操作包含根据特定的目的组织起来的两个或者多个低层次操作，操作方法主要分为2种：1)皱缩(Collapse)：分割一个面并将结

7、果的各块与相邻的两个或者多个面融合；2)T一连接(T—connect)：用存在于该边误差范围内的顶点分割边，然后连接分割的实体。2虚拟拓扑划分网格的应用与实例寄生／寄主(Guest／Host)关系来实现的。从CAD软件中得到的模型通常不能直接应用于寄主实体是通过某种关系被一个或者多个虚拟实已有的网格生成算法，因此运用一系列对于几何结构体所参照的实体，它们存在于模型底层中；寄生实体则的前处理措施来使模型便于网格化是必要的，主要办参考一个或者多个实际的或者虚拟