六面体网格模型的迭代生成方法技术

本发明专利技术公开了一种六面体网格模型的迭代生成方法，包括如下步骤：步骤1，输入一个三角形网格模型，根据该三角形网格模型构造初始六面体网格模型，在所述初始六面体网格模型上提取表面四边形网格；步骤2，将所述初始六面体网格模型的表面四边形网格迭代拟合到所述三角形网格模型，并对表面四边形网格的网格顶点进行移动扩散，得到中间六面体网格模型，其中所述中间六面体模型分为多层四边形网格；步骤3，在中间六面体网格模型的表面四边形网格和内部第一层四边形网格之间插入一层四边形网格，对除表面四边形以外的各层四边形网格进行优化，得到最终的六面体网格模型。利用本发明专利技术方法，可以得到有质量保证的六面体网格，并且提高了自动化程度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，包括如下步骤：步骤1，输入一个三角形网格模型，根据该三角形网格模型构造初始六面体网格模型，在所述初始六面体网格模型上提取表面四边形网格；步骤2，将所述初始六面体网格模型的表面四边形网格迭代拟合到所述三角形网格模型，并对表面四边形网格的网格顶点进行移动扩散，得到中间六面体网格模型，其中所述中间六面体模型分为多层四边形网格；步骤3，在中间六面体网格模型的表面四边形网格和内部第一层四边形网格之间插入一层四边形网格，对除表面四边形以外的各层四边形网格进行优化，得到最终的六面体网格模型。利用本专利技术方法，可以得到有质量保证的六面体网格，并且提高了自动化程度。【专利说明】
本专利技术涉及几何造型
，尤其涉及一种。
技术介绍
给定一个三角形网格模型，要生成一个六面体网格模型来填充这个三角形网格模型。这个问题在有限元分析中占有十分重要的地位。为解决这个问题，通常需要先将模型划分成若干个形状简单子块，对每一个子块使用扫成法或映射法生成六面体网格模型，再将各个子块拼接到一起，得到最后的六面体网格模型。许多学者深入研究了这一问题，提出了许多方法。这些方法大致可以分为三类:直接法、间接法和结构化方法。直接法先在模型的边界处填充六面体网格单元，然后逐步向模型内部推进，直到整个模型都被六面体单元填充满为止。如Staten于2005年提出的方法，可参考文献 M.Staten, S.0wen, T.Blacker, Unconstrained paving &plastering:A new idea forall hexahedral mesh generation, in:Proceeding of thel4th International MeshingRoundtable, 2005, 399-416。这种方法先将三角形网格模型重新网格化成四边形网格，然后从模型的表面向内推进，逐层填充直到填满输入模型。但是这类方法有一个缺陷就是很容易产生一个空区域，这个空区域很难用六面体单元填充，算法的鲁棒性不够好。间接法先将输入的网格模型转化为四面体网格，然后将每个四面体分割成四个六面体或通过网格单元合并成六面体，来生成最后的六面体网格。如s.0wen, S.Andsaigal.H-morph:an indirect approach to advancing front hexmeshing.1nternationalJournal for Numerical Methods in Engineering49，1-2，289 - 312 中提出的方法。这类方法的缺陷是生成的六面体网格的质量较差。结构化方法生成的六面体网格是结构化的网格，其所有内部网格顶点都有六个邻接点，最常见的结构化方法是映射法，可参考文献w.Cook, ff.0akes, MappingMethods for Generating Three-Dimensional Meshes， Computers in MechanicalEngineering, 1982，62-72。这类方法是将参数空间的六面体网格映射到物理空间，很适合处理有六个边界面的区域，得到的六面体网格质量很高，但它难以处理几何形状较复杂的模型。最近有学者提出了一种基于PolyCube的六面体网格生成算法，它其实是结构化方法中子映射法的一种特例，专注于如何构造高质量的映射方法。如J.Gregson，A.Shefferj E.Zhang, All-HexMesh Generation via Volumetric Poly Cube Deformation, inComputer Graphics Forum, vol30, 1407-1416。这个算法先根据输入模型构造一个PolyCube体，PolyCube体由一系列走向相同的长方体组成。再找到一个由实际模型到PolyCube体的映射方法，因此这个方法生成的六面体网格的质量依赖于PolyCube体和实际模型的相似程度。如果模型有个分支和PolyCube体的走向相差很大的话，将会导致映射出来的六面体网格模型扭曲很大，出现质量较差的网格单元。在六面体网格模型中，往往需要用到细分算法，MLCA细分算法是一种常用的六面体网格的细分格式，参考 BAJAJ, C.，SCHAEFER, S.，WARREN, J.，ANDXU, G.A SubdivisionScheme for Hexahedral Meshes.The Visual Computer,18，5，343 - 356,2002。如何使整体的六面体网格模型扭曲较小，保证网格单元质量较好，仍然是有待解决的问题。
技术实现思路
六面体网格模型能够进行有限元分析的一个基本要求在于，它的每个网格顶点处的雅克比值必须都大于零。然而，现有技术生成的六面体网格模型不能保证它的每个顶点处的雅克比值都大于零。为了使六面体网格模型中的网格单元具有较高质量，本专利技术提出了一种有质量保证的。一种，包括如下步骤:步骤1，输入一个三角形网格模型，根据该三角形网格模型构造初始六面体网格模型，在所述初始六面体网格模型上提取表面四边形网格；步骤2，将所述初始六面体网格模型的表面四边形网格迭代拟合到所述三角形网格模型，并对表面四边形网格的网格顶点进行移动扩散，得到中间六面体网格模型，其中所述中间六面体模型分为多层四边形网格；步骤3，在中间六面体网格模型的表面四边形网格和内部第一层四边形网格之间插入一层四边形网格，对除表面四边形以外的各层四边形网格进行优化，得到最终的六面体网格模型。其中，在步骤I中提取的表面四边形网格由所述初始六面体模型表面的相邻四边形构成。在表面四边形网格内部且与表面四边形网格相邻接的第一层四边形网格为内部第一层四边形网格，在内部第一层四边形网格内且与内部第一层四边形网格相邻接的四边形网格为内部第二层网格，以此类推，六面体网格模型分为多层四边形网格。本专利技术方法的初始六面体网格各个顶点处的雅克比值都为正。本方法迭代过程中，所有网格顶点的移动都是受限的，以保证各个网格顶点处的雅克比值大于零。所以，本方法能够保证生成的六面体网格各个顶点处的雅克比值大于零。构造初始六面体网格模型的方法为:步骤1-1，构造一个立方体，包围住所述三角形网格模型；步骤1-2，将所述立方体进行均匀体素化，对均匀体素化后的模型进行自适应分割，得到由体素组成的初始六面体网格模型。其中均匀体素化后的模型中，每个体素的边长为所述三角形网格模型中所有三角形边长平均值的一半。在均匀体素化时保证体素化后的每个体素的边长为三角形边长平均值的一半，使得离散所得到的均匀体素化模型能大致符合输入三角网格模型的形状。其中在步骤1-2中进行自适应分割的方式为:对每一个特征体素进行条件判断，并将不满足条件的特征体素均匀分割出新的特征体素，直至所有的特征体素均满足所述条件，其中分割得到的新特征体素边长是原先特征体素边长的一半，所述条件为:每一个特征体素均为边界体素并且每个特征体素的内部仅包含连续的三角形网格。与三角形网格模型相交的体素为特征体素，在三角形网格模型内部的体素为内部体素，在三角形网格模型外部的体素为外部体素本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种六面体网格模型的迭代生成方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，输入一个三角形网格模型，根据该三角形网格模型构造初始六面体网格模型，在所述初始六面体网格模型上提取表面四边形网格；步骤2，将所述初始六面体网格模型的表面四边形网格迭代拟合到所述三角形网格模型，并对表面四边形网格的网格顶点进行移动扩散，得到中间六面体网格模型，其中所述中间六面体模型分为多层四边形网格；步骤3，在中间六面体网格模型的表面四边形网格和内部第一层四边形网格之间插入一层四边形网格，对除表面四边形以外的各层四边形网格进行优化，得到最终的六面体网格模型。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔺宏伟，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：