基于虚拟分解的六面体网格生成技术

六面体网格生成技术是三维有限元仿真软件的关键技术之一。现有的六面体网格生成算法大多依赖特定的几何特征和拓扑结构,对于复杂几何实体,六面体网格的自动生成还没有得到很好的解决。近年来,随着基于体单元的三维有限元技术的广泛应用,六面体网格生成已经成为三维有限元仿真的一个瓶颈。本文对复杂几何实体的六面体网格生成技术开展了深入的研究,主要内容有: 1、对典型的六面体网格生成算法进行了研究,主要分析并比较了扫掠法、映射法、子映射法、四面体分解法、基于栅格法、中轴面法、堆砌法、弦须编织法等常用的算法,并对扫掠法进行了重点讨论。 2、提出了一种基于扫掠体识别的虚拟分解算法。首先将模型的边界进行分类,选择一条封闭凸环作为源环;然后根据源环找出对应的连接面和目标面;最后,针对不同的目标面类型构造裁剪面,将实体模型分解为多个扫掠体的组合。根据此算法获得的实体集合都可采用扫掠法生成六面体网格,可实现对实体的六面体网格自动划分。 3、以Open CASCADE几何造型系统为平台,采用动态链接库开发技术,开发了网格自动生成软件3D-Mesher中的六面体网格自动生成模块。在软件中实现了IGES,STL几何模型的导入以及NASTRAN,ANSYS数据文件的导出。对虚拟分解算法的编程接口进行了设计,并给出了相关的算法和数据结构。 利用虚拟分解技术有利于减少人工交互操作,提高六面体网格生成的自动化程度。在上述研究的基础上,实现了基于虚拟分解的六面体网格生成算法,该算法可应用到较广泛的实体模型中。应用实践证明,该算法稳定可靠,可生成质量较高的六面体网格。