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基于Open CASCADE的曲面网格生成平台

董显法  
【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。


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