基于語義的有限元風格編輯技術(shù)研究.pdf

1、CAD建模和CAE分析是產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)過程中的兩個重要階段。目前,在數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)中,一般是先使用CAD系統(tǒng)建立和修改產(chǎn)品的幾何模型,然后使用CAE系統(tǒng)將幾何模型網(wǎng)格化后,再進行有限元分析仿真以驗證產(chǎn)品的性能。在產(chǎn)品設(shè)計初期,這個過程將循環(huán)多次,直到得到優(yōu)化的設(shè)計方案。隨著現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品復雜性的增加,為提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量、縮短設(shè)計開發(fā)周期,工程人員越來越希望將CAD設(shè)計與CAE仿真這兩個過程無縫集成起來。CAD/CAE無縫集成的目標之一就是實

2、現(xiàn)產(chǎn)品有限元網(wǎng)格模型與CAD模型的關(guān)聯(lián)互動,支持在分析階段直接對網(wǎng)格模型進行編輯修改并使CAD模型與其保持一致,以減少設(shè)計與分析之間十分耗時的循環(huán)往復。為了支持上述目標的實現(xiàn),本文對基于語義的有限元網(wǎng)格編輯技術(shù)展開研究。
　　 論文的主要工作包含以下幾個方面:
　　 (1)提出多模式的控制網(wǎng)格生成方法。針對不同需要,提出基于Voxel化、基于OBB分解以及兩者結(jié)合的方式生成用于網(wǎng)格編輯的控制網(wǎng)格的方法?；赩oxel化的

3、方法能針對任意網(wǎng)格模型生成比較粗糙的控制網(wǎng)格?；贠BB分解的方法能對類管狀網(wǎng)格模型有效地生成緊密包圍原模型的高質(zhì)量的控制網(wǎng)格?；赩oxel與OBB相結(jié)合的方法能對有明顯大小區(qū)域差別的網(wǎng)格模型生成更加合理的控制網(wǎng)格。
　　 (2)提出帶語義的控制網(wǎng)格生成方法,以支持基于控制網(wǎng)格和語義的網(wǎng)格編輯。首先將語義信息引入到有限元網(wǎng)格模型的表示中;然后通過重采樣方式生成帶語義表示的原網(wǎng)格模型的簡化網(wǎng)格,并將簡化網(wǎng)格向外偏移,生成帶語義的

4、控制網(wǎng)格。利用該方法生成的帶語義的控制網(wǎng)格,可以使用戶能夠通過操縱控制網(wǎng)格上的語義特征來編輯原始網(wǎng)格模型,從而以更習慣的方式高效、準確地實現(xiàn)所需要的網(wǎng)格編輯。
　　 (3)提出基于語義的面網(wǎng)格編輯方法。在基于控制網(wǎng)格的編輯方法里,通過加入特定的約束,使網(wǎng)格模型中的形狀特征在網(wǎng)格編輯過程中能夠被約束,進而被保持。為有效準確地編輯修改有限元網(wǎng)格模型,提出基于面網(wǎng)格特征、參數(shù)驅(qū)動的自適應(yīng)網(wǎng)格編輯方法。該方法在變動特征參數(shù)后,先建立參考