一种平面约束三角形网格生成方法及系统与流程

专利检索2025-01-07  33


本申请属于有限元,特别涉及一种平面约束三角形网格生成方法及系统。


背景技术:

1、随着计算机技术的飞速发展,有限元方法无论在理论还是应用上都取得了巨大的成功,已经成为工业工程设计与分析的重要工具,越来越多庞大而复杂的工程设计都是用有限元方法来模拟的。在有限元的前处理过程中,网格剖分技术是一个核心内容,是生成满足有限元分析程序要求的有限元网格的关键步骤,二维平面区域内有限元三角剖分能够对边界良好逼近,被广泛应用于结构工程有限元、计算机图形学、科学计算可视化等多种领域。

2、当前有限元三角剖分方法还存在处理效率低,网格形状不规则,网格划分质量差等缺陷。

3、因此,希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。


技术实现思路

1、本申请的目的是提供了一种平面约束三角形网格生成方法及系统,以解决现有技术存在的至少一个问题。

2、本申请的技术方案是:

3、本申请的第一个方面提供了一种平面约束三角形网格生成方法,包括:

4、步骤一、获取平面区域的边界信息,通过earclipping法生成初始三角形网格;

5、步骤二、遍历所有网格单元,判断各个网格单元是否满足网格尺寸要求,并针对不满足网格尺寸要求的网格单元进行网格单元细化,直至所有网格单元均满足网格尺寸要求;

6、步骤三、遍历所有网格单元,判断各个网格单元是否为delaunay三角形,并针对非delaunay三角形的网格单元进行非delaunay三角形边交换,直至所有网格单元均为delaunay三角形;

7、步骤四、遍历所有网格单元,判断各个网格单元是否满足网格质量要求,并针对不满足网格质量要求的网格单元进行网格单元质量优化,直至所有网格单元均满足网格质量要求。

8、在本申请的至少一个实施例中,步骤一中,获取平面区域的边界信息,通过earclipping法生成初始三角形网格,包括:

9、获取平面区域的边界信息,并对所述平面区域的边界进行离散化,获取边界轮廓节点;

10、将所述边界轮廓节点按照逆时针进行排序;

11、通过earclipping法生成初始三角形网格。

12、在本申请的至少一个实施例中,步骤二中,判断各个网格单元是否满足网格尺寸要求,包括:

13、定义第一阈值a1;

14、获取网格单元的最长边的长度l1,若l1>a1,则该网格单元不满足网格尺寸要求。

15、在本申请的至少一个实施例中,步骤二中,针对不满足网格尺寸要求的网格单元进行网格单元细化,包括:

16、若a1<l1≤2a1,则在该网格单元的最长边的中点插入一个节点,并将该节点与最长边相对的节点相连,将该网格单元分割成两个网格单元;

17、若l1>2a1,则在该网格单元的中心插入一个节点,并在该网格单元的最长边等间距插入[l1/a1]个节点,并将该网格单元中心的节点分别与该网格单元的其他节点相连,将该网格单元分割成[l1/a1]+3个网格单元。

18、在本申请的至少一个实施例中,步骤四中,判断各个网格单元是否满足网格质量要求,包括:

19、定义第二阈值a2;

20、获取网格单元的最小角度a,若a<a2,则该网格单元不满足网格质量要求。

21、在本申请的至少一个实施例中,步骤四中,针对不满足网格质量要求的网格单元进行网格单元质量优化,包括:

22、若a<a2,则删除该网格单元的最小角度相对的边的两端的节点,并在该网格单元的最小角度相对的边的两端的节点所属的所有网格单元区域内插入一个节点,将该插入的节点分别与该网格单元的最小角度相对的边的两端的节点所属的所有网格单元的节点相连。

23、在本申请的至少一个实施例中,在该网格单元的最小角度相对的边的两端的节点所属的所有网格单元区域内插入的节点位置通过以下方式确定:

24、

25、

26、其中,xi为该网格单元的最小角度相对的边的两端的节点所属的所有网格单元中第i个节点横坐标,yi为该网格单元的最小角度相对的边的两端的节点所属的所有网格单元中第i个节点纵坐标,n为该网格单元的最小角度相对的边的两端的节点所属的所有网格单元的节点数量。

27、本申请的第二个方面提供了一种平面约束三角形网格生成系统,包括:

28、初始三角形网格生成模块,用于获取平面区域的边界信息,通过earclipping法生成初始三角形网格;

29、网格尺寸检查模块,用于遍历所有网格单元,判断各个网格单元是否满足网格尺寸要求,并针对不满足网格尺寸要求的网格单元进行网格单元细化,直至所有网格单元均满足网格尺寸要求;

30、delaunay三角形检查模块,用于遍历所有网格单元,判断各个网格单元是否为delaunay三角形,并针对非delaunay三角形的网格单元进行非delaunay三角形边交换,直至所有网格单元均为delaunay三角形;

31、质量优化模块,用于遍历所有网格单元,判断各个网格单元是否满足网格质量要求,并针对不满足网格质量要求的网格单元进行网格单元质量优化,直至所有网格单元均满足网格质量要求。

32、发明至少存在以下有益技术效果:

33、本申请的平面约束三角形网格生成方法,网格生成效率高,网格质量较高,三角形形状规则,能够适应各种复杂的几何形状。



技术特征:

1.一种平面约束三角形网格生成方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的平面约束三角形网格生成方法,其特征在于,步骤一中,获取平面区域的边界信息,通过earclipping法生成初始三角形网格,包括:

3.根据权利要求1所述的平面约束三角形网格生成方法,其特征在于,步骤二中,判断各个网格单元是否满足网格尺寸要求,包括:

4.根据权利要求3所述的平面约束三角形网格生成方法,其特征在于,步骤二中,针对不满足网格尺寸要求的网格单元进行网格单元细化,包括:

5.根据权利要求1所述的平面约束三角形网格生成方法,其特征在于,步骤四中,判断各个网格单元是否满足网格质量要求,包括:

6.根据权利要求5所述的平面约束三角形网格生成方法,其特征在于,步骤四中,针对不满足网格质量要求的网格单元进行网格单元质量优化,包括:

7.根据权利要求6所述的平面约束三角形网格生成方法,其特征在于,在该网格单元的最小角度相对的边的两端的节点所属的所有网格单元区域内插入的节点位置通过以下方式确定:

8.一种平面约束三角形网格生成系统,其特征在于,包括:


技术总结
本申请属于有限元技术领域,特别涉及一种平面约束三角形网格生成方法及系统。包括:获取平面区域的边界信息,通过EarClipping法生成初始三角形网格;遍历所有网格单元,判断各个网格单元是否满足网格尺寸要求,并针对不满足网格尺寸要求的网格单元进行网格单元细化,直至所有网格单元均满足网格尺寸要求;遍历所有网格单元,判断各个网格单元是否为Delaunay三角形,并针对非Delaunay三角形的网格单元进行非Delaunay三角形边交换,直至所有网格单元均为Delaunay三角形;遍历所有网格单元,判断各个网格单元是否满足网格质量要求,并针对不满足网格质量要求的网格单元进行网格单元质量优化,直至所有网格单元均满足网格质量要求。本申请能够提高网格生成效率以及网格质量。

技术研发人员:卢杰,常亮,李兵,许向彦,王军
受保护的技术使用者:中国飞机强度研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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