基于三维地质建模的复杂构造岩体六面体网格剖分方法

提出将三维地质建模技术与岩土工程数值模拟相结合,发挥三维地质建模在刻画地质实际上的优势,为数值模拟提供尽可能准确的地质模型;借鉴基于剖面的建模技术,形成了适合于六面体剖分的三维地质建模方法;在此基础上,利用多重映射网格,实现了复杂构造岩体六面体网格剖分;将该技术应用到杨村煤矿西淝河左堤下采煤可行性分析研究中,取得了较好的效果。

一种生成六面体有限元网格的线段转换法

介绍一种将线段转换成三维六面体有限元网格的实用方法。根据各线段的拓扑关系形成由无向边组成的四边形面 ,由面的邻接关系生成无编号规则的六面体 ,引入局部坐标系并调整各六面体顶点的排列顺序使其成为符合有限元编号规则的六面体单元。该方法被应用于可视化通用结构分析系统 VSES中 ,取得了满意的效果 ,速度快、稳定性好。

三维复杂域非结构化六面体网格全自动生成方法

使用自适应有限单元法在三维复杂域内求解水工及岩土工程问题，讨论了应用行波法在多介质三维复杂块体内六面体单元网格的自动生成过程。其特点是对不规则区域具有较强的适应性，并考虑了节理单元的自动生成。

管道有限元网格生成方法研究

利用波的传播理论,提出一种快速六面体单元网格生成方法,通过对规则六面体网格模型分区进行坐标变换就可以得到复杂的网格模型。实例表明,该方法实用性强,快速生成的复杂管道六面体网格质量较高。

网格类型对飞机空舱内部流场数值计算的影响

目前,CFD被广泛应用于预测飞机机舱内的气流组织状况。由于网格类型的选用会影响到计算的精度和成本,但是目前很少有研究分析不同网格对计算精度的影响。因此本文模拟了飞机机舱的设计工况,即等温强迫对流下的空舱环境,比较并评价了4种网格类型(六面体网格、四面体网格、十二面体网格、混合型网格)对飞机头等舱的流场环境计算结果的影响。结果表明:十二面体网格不能得到收敛的结果,因此不适用于飞机座舱的环境计算;在四种网格类型中,混合型网格计算消耗时间最短,为16.7h,计算结果与四面体和六面体网格的结果相对误差在10%以内,推荐优先使用;六面体网格与实验结果最接近,相对误差在15%以内,但是计算时间最长,为29.5h。通过本研究也表明:混合网格在网格过渡区域的截断误差为一阶量;而其他网格的截断误差均为二阶量,该误差在流场变化很大的地方会集中出现。因此在混合网格的生成过程中,应该尽量避免网格过渡区出现在流场变化强烈的地方。

改进的栅格法三维六面体网格局部加密算法

有限元网格的相容性及质量是网格划分中必须考虑的问题。针对现有加密模板生成的新增单元数目较多,网格质量不佳,容易产生大范围加密外延,且在使用时加密情况考虑较为简单的问题,在栅格法生成六面体网格的基础上提出了一套基于8分法的加密模板,改进了面模板中新增小网格质量较差的问题,增加了拐角模板。为了使得所有加密情况均能直接加密,给出加密模板与网格单元中加密节点所有可能的排列情况之间的对应法则,并给出加密模板的集体应用方法。通过实验结果及对比分析,该套模板能够减少新增单元数量,改善新增单元的质量,减少加密外延现象。

一种多功能映射网格分方法

在有限元当中网格(包括影射网格和自由网格)划分对于计算结果的影响至关重要。提出一种多功能映射网格划分方法,该方法以平面的网格划分为基础,曲面和某些特殊实体的网格可以通过其投影面或基准面的网格划分数据自动生成。算例表明,该方法结构简单,适用范围广,通过合理规划可以得到质量良好的网格。

一种电磁法三维数值模拟的建模与网格剖分方法

为满足电磁法三维数值模拟解释对交互建模与可视化网格剖分的需求,利用计算机图形学、人机交互、拓扑关系学等技术,设计了起伏地形下三维矢量交互建模、四面体和六面体网格剖分流程,并开发了软件模块。该软件可提供起伏地形下电磁法三维数值模拟的四面体、六面体网格剖分的实用化工具,提高了电磁法三维在数据模拟与解释方面的可视化程度和计算效率。

基于GIS的边坡有限元网格自动生成研究

GIS已广泛运用于滑坡灾害研究,但GIS和数值方法相结合研究边坡问题的文献很少。原因在于边坡失稳和滑坡形成是复杂的三维空间物理力学过程,而三维空间数据模型理论还不成熟。因此,在现有GIS软件平台上实现大区域滑坡灾害数值模拟的关键在于三维有限元网格的自动生成。该文研究边坡岩土数值分析相关数据的GIS数据存储格式,提出基于栅格的六面体有限元网格生成和基于TIN的三棱柱有限元网格生成,并利用ArcGIS9 0、Ansys7 0实现有限元网格自动生成。

基于ANSYSworkbench的三环减速器整机模态分析

应用三维建模软件Proe对三环减速器进行实体建模,并导入到有限元分析软件ANSYSworkbench中进行模态分析,对减速器模型进行了六面体网格划分,确定三环减速器各阶固有频率和振型。三环减速器的前几阶模态主要集中在内齿环板上,由于其结构的对称分布使得三块环板具有些相似的振型,且这些振型具有相似的固有频率,设计改型减速器时应注意使激振力避开这些频率。对前几阶振型进行分析,为解决三环减速器的振动和噪声问题提供依据。

规则六面体多重网格生成方法的研究

本文介绍了CFD前处理技术的重要性和网格自动生成技术的发展现状,根据多重网格法的基本思想和应用,开发了基于Windows平台的前处理软件,实现了规则六面体多重网格的自动生成。在进行网格划分时,该软件可以根据需要对边界进行疏密不同的局部单重网格划分,然后在单重网格基础上进行加密划分,最后建立粗细网格间的节点坐标映射,生成多重网格。采用此软件,对室内空气数值模拟中的典型几何模型进行了网格划分,生成了高质量的规则六面体网格,从而证明了该软件能有效且方便地应用于室内空气数值模拟中。

基于多对多六面体扫掠算法的研究

多对多自动扫掠法是将复杂几何体划分成多元源曲面对单一目标曲面的几何体,再对多对一的几何体进行自动划分。在多对多扫掠法中存在目标曲面、源曲面边界节点不匹配的情况,为此结合现有其他六面体扫掠法网格划分存在的划分边界大小不定、过分依赖输入网格的离散化等常见问题,改进了DavidR提出的自动划分多扫掠几何体的方法,提出了一种更有效的源曲面刻画方法。

基于子域分解的全六面体网格生成方法

提出了一种基于子域分解的六面体网格生成方法,该方法首先提取三维实体的特征边,并通过特征边形成合适的分解面,然后利用分解面将复杂的三维实体分解为简单的可映射子域,并在各子域上用超限映射法生成六面体网格,最后将各子域的网格数据合并,即得到整个目标域的网格。该方法充分利用了映射法效率高、算法简单、网格质量好等优势,同时克服了映射法自适应能力较差,只能适用于形状规则的简单实体的劣势。数值实验结果表明,对于用商业软件无法直接进行网格划分的复杂模型,该方法能够全自动地生成质量较好的六面体网格。

电机温度场分析中三维有限元模型网格划分方法

针对电机温度场分析中三维有限元模型网格划分对分析结果造成的影响,提出一种变密度六面体对称网格划分法。以交流牵引电机为例,首先建立交流牵引电机的三维有限元模型,然后针对其主要发热部件电机定子绕组采用变密度六面体对称网格划分,其余部件采用四面体自动网格划分,并采用有限元法对其进行三维温度场分析,同时与电机定子绕组采用传统六面体网格划分法作了对比研究,最后通过实验对上述变密度六面体对称网格划分法作了实验验证,结果表明,所提出的变密度六面体对称网格划分法有效提高了电机温度场分析的准确性,电机各主要部件如绕组端部、定子铁芯及机壳温升相对于实验结果的相对误差分别降低了0.62%、0.88%及0.96%,因而具有较好的应用价值。

基于FINE/Marine的跨介质航行器数值模拟

针对自由液面跟踪法无法准确预测跨介质航行器运动特性和水动力特性的问题,采用基于自由液面捕捉法的FINE/Marine软件模拟分析DTMB 5415船模顶浪运动以及DLR-F4飞机模型在水上迫降过程中的流场和水动力特性,其中采用BRICS离散格式进行自由液面运动方程离散.与已有实验结果的比较表明,该模拟方法可很好地预测跨介质航行器的运动特性和水动力特性.

基于二分法的六面体网格生成算法实现

有限元分析的精度和效率依赖于网格数量与质量。对于复杂的三维模型,目前还没有一种有效的算法能自动生成高质量的六面体网格。在八叉树法的基础上,通过模型几何特征的识别,依据模型特征构建平衡八叉树,二分法模板加密过渡单元,保留内部网格并将边界点投影至模型表面形成最终网格,实现了六面体网格的生成。利用Laplace节点平滑技术优化网格质量,并采用Scaled Jacobian标准对生成的六面体网格质量进行评价。实验分析表明,网格质量符合有限元分析要求。

HEXAHEDRAL ELEMENT REFINEMENT FOR THE PREDICTION- CORRECTION ALE FEM SIMULATION OF 3D BULKINGFORMING PROCESS

Based on the characteristics of 3D bulk forming process, the arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) formulation-based FEM is studied, and a prediction-correction ALE-based FEM is proposed which integrates the advantages of precisely predicting the boundary configuration of the deformed material, and of efficiently avoiding hexahedron remeshing processes. The key idea of the prediction-correction ALE FEM is elaborated in detail. Accordingly, the strategy of mesh quality control, one of the key enabling techniques for the 3D bulk forming process numerical simulation by the prediction-correction ALE FEM is carefully investigated, and the algorithm for hexahedral element refinement is formulated based on the mesh distortion energy.

锉刀柄部六方锥形体辊锻模具型面的3D共轭造型

基于空间啮合原理建立了锉刀柄部六方锥形体辊锻模型腔表面方程 ,推导了型腔表面端、轴截形的数学表达式 。

用局部阻尼波形法的自连贯网格生成法

介绍将生成或已有的有限元规则六面体单元改变成形状复杂且光滑的六面体单元的一种新技术———波形法.简单建立了波形法的数学模型并编程进行了网格生成.实验结果表明,只要把复杂外部形状按波的形式传输给指定的规则六面体单元模型,就可以得到具有复杂外部形状的六面体单元网格模型,且网格生成速度快、不出现单元或节点漏洞、欠缺等问题,同时不受单元类型的限制.

基于局部波形法的六面体自动分割网格法研究

三维有限元法是求解复杂工程问题所需的数值模拟方法.用有限元法进行数值模拟时,首先要建立被离散化的有限元网格模型.但是,许多工程问题的构造和形状非常复杂,为此分割有限元网格的难度也很大.此外,分割网格是否合理,直接影响有限元计算的精度.现有的各种有限元商用软件提供了很好的自动网格分割系统.但是,由于用六面体单元对复杂形状进行自动网格划分是非常困难,而目前为止还是用手来完成复杂的工作,所以六面体单元的自动网格划分和网格自适应性还未充分应用在实际工程之中.对任意复杂形状的物体进行分割网格时仍存在一些问题.本研究将介绍生成或已有的规则六面单元改变成形状复杂并合适的六面体单元的一种新的方法,即基于阻尼波形传播理论的方法.结果表明,只要把复杂外部形状按波的形式传输给指定的规则六面体单元模型,就可得有效的六面体单元的网格模型.