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基于Open CASCADE的曲面网格生成平台

作　者: 董显法
导　师: 关振群
学　校: 大连理工大学
专　业: 计算力学
关键词: Open CASCADE 曲面网格网格优化 OCAF 应用程序平台
分类号: O302
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 268次
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内容摘要

有限元网格生成属计算力学与计算几何学的交叉研究领域,曲面网格生成是其重要的一个分支领域。在复杂曲面的网格生成中,往往会产生一些形状质量低、拓扑有缺陷的三角网格,需要进行网格清理与优化;还有在逆向工程中,曲面网格模型过大,需要简化。本文在曲面三角形网格清理与优化方面,结合工程实际,着重研究解决三维复杂组合曲面网格全自动生成过程中产生的病态网格问题。对病态网格进行了详细分类,提出了清理几类拓扑不正确曲面三角形网格单元的算法。在网格简化方面,实现了基于二次误差的边折叠网格简化算法。在曲面四边形网格生成方面,研究了三角形到四边形网格的转换方法,并采用前沿推进算法把曲面三角形网格转换为四边形网格,在这一过程当中不可避免地会产生残余三角形。本文采用配对法处理转换后的残余三角形,为了提高配对效率,提出了一种在三角形和四边形混合网格中的可回退的单元查找和定位算法。在曲面网格生成平台方面,本文着重分析了Open CASCADE类库的组成及其内存管理机制、可视化技术、数据交换技术等功能;基于OCAF(Open CASCADE应用程序框架)的基本工作原理,在Visual Studio 2005环境下,运用OCAF类库搭建出基于MFC的单文档应用程序框架。在此基础上,实现了几何模型的导入与显示功能;集成了自主开发的曲面网格生成库;利用OCAF的动态选取技术实现了精细剖分尺寸的控制;实现了对生成网格数据的可视化功能。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
引言  9-11
1 绪论  11-16
  1.1 有限元网格技术  11-12
    1.1.1 有限元网格生成  11-12
    1.1.2 有限元网格基本要求  12
  1.2 曲面网格剖分方法  12-14
    1.2.1 映射法  12-13
    1.2.2 直接法  13-14
  1.3 开发工具及环境  14-15
    1.3.1 Visual Studio 2005  14
    1.3.2 Open CASCADE类库  14-15
  1.4 课题的研究意义  15-16
2 曲面三角形网格的清理与优化  16-25
  2.1 网格优化方法  16-17
  2.2 曲面三角形网格的清理  17-21
    2.2.1 鱼鳍状三单元共边的处理方法  17-19
    2.2.2 口袋状三单元共边的处理方法  19
    2.2.3 瘤状单元组的处理方法  19-20
    2.2.4 算例  20-21
  2.3 基于二次误差的边折叠网格简化算法  21-25
    2.3.1 边折叠算法  21-22
    2.3.2 二次误差矩阵  22-23
    2.3.3 新点位置计算  23-24
    2.3.4 算法流程  24-25
3 曲面四边形网格的生成与优化  25-37
  3.1 四边形网格生成方法综述  25-27
    3.1.1 直接方法  25-26
    3.1.2 间接方法  26-27
  3.2 三角形单元的合并准则  27-28
  3.3 前沿推进算法  28-30
  3.4 残余三角形的消除方法  30-34
    3.4.1 定位算子和重心坐标  31
    3.4.2 可回退的点的查找和定位算法  31-32
    3.4.3 扩展到三维曲面剖分  32-33
    3.4.4 算法实现  33-34
  3.5 算例  34-37
4 Open CASCADE技术概述  37-49
  4.1 基础类概述  38-40
    4.1.1 根类(Root Class)  38-39
    4.1.2 字符串类(String)  39
    4.1.3 聚合类(Collection)  39
    4.1.4 向量和矩阵(Vector和Matrix)  39
    4.1.5 基本几何类型(Primitive Geometric Type)  39
    4.1.6 通用数学算法  39-40
    4.1.7 异常类  40
    4.1.8 参数值类(Quantity)  40
    4.1.9 应用程序服务  40
  4.2 Open CASCADE基础概念  40-42
    4.2.1 模块与工具箱  40-41
    4.2.2 包(Package)  41
    4.2.3 类  41-42
  4.3 数据类型的类别  42-43
  4.4 Open CASCADE的内存管理机制  43-44
  4.5 可视化技术  44-48
    4.5.1 可视化技术的基本组成  45-47
    4.5.2 动态选取技术  47-48
  4.6 数据交换技术  48-49
5 基于Open CASCADE的应用程序框架  49-71
  5.1 OCAF简介及工作原理  49-53
    5.1.1 OCAF简介  49-50
    5.1.2 OCAF的工作原理  50-53
  5.2 基于OCAF的单文档应用程序框架  53-55
    5.2.1 MFC应用程序框架的基本组成  54
    5.2.2 OCAF工程和MFC工程的比较  54-55
  5.3 基于MFC的OCAF单文档应用程序框架的生成  55-64
    5.3.1 生成MFC应用程序框架  55-56
    5.3.2 修改工程设置  56-58
    5.3.3 添加OCAF应用程序类  58
    5.3.4 修改MFC应用程序类  58
    5.3.5 修改MFC框架类  58-60
    5.3.6 修改MFC文档类  60-61
    5.3.7 修改MFC视图类  61-64
  5.4 几何模型的显示  64-65
  5.5 网格的生成与显示  65-67
  5.6 几何模型的动态选取  67-71
结论  71-72
参考文献  72-74
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  74-75
致谢  75-76

基于Open CASCADE的曲面网格生成平台

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