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《中北大学》 2008年
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基于STL文件的有限差分非均匀网格剖分技术研究

赵美利  
【摘要】: 网格剖分技术是铸造CAE中前处理技术的重要组成部分。网格剖分分为均匀网格剖分和非均匀网格剖分。均匀网格剖分优点[50]在于划分较为方便,对于各方向只要采用固定网格间距即可;其不足之处是对于形状较为复杂的构件,不容易给出一个固定的剖分步长(网格间距),如果取得太大,则会导致较大的失真,失去部分特别是几何形状复杂区域的特征信息,而这部分的参数值往往变化最为剧烈;如果为了保证不失细节性的特征,而不得不在整个机件范围内都采用复杂区域的特征长度作为网格步长,则势必导致大量的数据冗余。如何解决这个矛盾,成为决定剖分质量的一个重要因素。 作者基于中北大学铸造工程研究中心开发的CASTSoft商品化软件包,针对软件前处理中有限差分均匀网格剖分进行研究分析,在网格剖分原理的基础上通过对STL文件的数据分析和处理,求出每个方向所有剖切面,其面与面之间的距离不等,从而提出了一种有限差分非均网格剖分的算法。最后阐述了非均匀网格剖分和均匀网格剖分的区别,指出了非均匀网格剖分的优点。并对剖分时遇到的特殊情况如STL文件存在孔洞、切割平面穿过某小三角面片的顶点、切割线穿过多边形域的顶点提出了有效的解决办法。 另外针对当STL文件特别大时,可以把该模型分成多个小的完整的STL模型,然后对它们分别进行网格剖分。本文介绍了将这种巨型的STL文件进行分割,分成多个小的完整的STL模型,详细阐述了分割后截面轮廓线生成以及三角化等具体实现步骤和算法,对可能出现的极限情况进行了分类讨论,提出了有效的处理方案,保证了分割的顺利进行和结果的正确完整。同时由于STL格式缺少面片之间的拓扑信息,有大量的冗余数据,甚至有许多错误和缺陷,文中根据STL文件必须遵循一定的规范介绍了缺陷类型和分割后所产生的缺陷进行修复。 最后给用VC++6.0开发环境给出了非均匀网格剖分、切割的程序开发和应用实例。
【学位授予单位】:中北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP391.41

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