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基于STEP的三维表面有限元网格自动生成技术研究

作　者: 王玉槐
导　师: 卢炎麟
学　校: 浙江工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 网格自动剖分 几何引擎 网格密度控制 二次映射 STEP
分类号: TP391.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 29次
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内容摘要


随着市场竞争的加剧，越来越多的模具制造企业开始引入计算机辅助工程(CAE)分析软件以提高产品质量。然而，利用这些分析软件建立的有限元网格的品质经常不是很理想，往往出现狭长单元，需要分析人员手工修整。而且，目前国产注塑模CAE分析软件的几何导入功能以及它与通用三维CAD软件的接口能力都还比较弱。如何提高国产注塑模CAE分析软件的接口能力，实现其与各种各样的异构CAD系统的集成，便成了一个至关重要的问题。因而，研究基于STEP标准接口的模型表面高品质网格的自动剖分具有非常现实的意义。本文研究了基于STEP的三维表面有限元网格自动生成技术，重点研究了网格密度的控制策略。本论文主要研究工作如下：1．研究并实现了基于STEP的模型导入和重建。基于几何引擎的STEP组件实现了CAE分析软件与异构CAD系统(如：UG、Pro／E、SolidWorks等)的直接连接和统一集成。2．研究了基于几何引擎的模型信息提取。基于精确的B-Rep模型提取了能很好满足网格剖分系统所需求的模型几何信息和拓扑信息。3．研究并建立了一种基于Delaunay原理的推进波前法。在研究了Delaunay三角化法和推进波前法的基础上，建立了一种二维参数域三角网格剖分方法——基于Delaunay原理的推进波前法，实现了对参数域的三角网格剖分。4．研究了一种基于曲率的二次映射法和一套网格密度控制策略。利用边界分割控制策略离散参数域边界，利用推进波前法对参数域进行剖分，然后利用逆映射生成曲面网格，以得到高品质的有限元网格。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-18
  1.1 引言  8-9
  1.2 国内外有限元网格剖分研究概况  9-13
  1.3 课题研究背景和意义  13-16
  1.4 本论文工作概述  16-18
第二章 产品数据交换标准STEP  18-30
  2.1 STEP标准  18-22
  2.2 STEP标准中的边界表示(B-Rep)法  22-24
  2.3 标准数据接口SDAI  24-26
  2.4 基于STEP的模型导入和B-Rep模型的信息提取  26-30
第三章 二维平面有限元网格自动剖分方法  30-38
  3.1 Delaunay三角剖分法  30-33
    3.1.1 Delaunay法及其性质  30-32
    3.1.2 Delaunay法的算法实现  32-33
  3.2 推进波前法(AFT)  33-38
第四章 网格密度控制策略  38-55
  4.1 网格密度控制在工程应用中的意义  38-39
  4.2 基于曲率的二次映射法  39-45
    4.2.1 二次映射法概述  39-41
    4.2.2 曲面的参数表示  41-43
    4.2.3 曲面在一点处的曲率  43-44
    4.2.4 曲面在一点处曲率测度的实现  44-45
  4.3 网格尺寸控制策略  45-48
    4.3.1 边界分割数控制策略  45-46
    4.3.2 顶点附近网格尺寸修正策略  46-48
  4.4 区域边界离散策略  48-55
    4.4.1 区域边界方向定义及判定  48-50
    4.4.2 区域边界布点策略  50-53
    4.4.3 区域间边界协调策略  53-55
第五章 网格密度控制策略在常见曲面网格自动剖分中的实现  55-66
  5.1 平面(Plane)  55-56
  5.2 圆柱面(Cylindrical Surface)  56-58
  5.3 圆锥面(Conical Surface)  58-60
  5.4 球面(Spherical Surface)  60-62
  5.5 Bezier曲面(Bezier Surface)  62-63
  5.6 B样条曲面(B-Spline Surface)  63-64
  5.7 圆环面(Toroidal Surface)  64-66
第六章 实例研究  66-75
  6.1 本系统网格剖分实例  66-71
  6.2 本系统与华塑HSCAE集成实例  71-75
第七章 总结与展望  75-78
  7.1 本论文主要结论  75-76
  7.2 课题的特色与创新  76
  7.3 今后工作展望  76-78
参考文献  78-83
致谢  83-84
攻读学位期间发表的学术论文目录  84

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 机器辅助技术
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