基于节点的局部网格生成算法

讨论了基于节点的有限元方法的网格生成算法及其产生的不一致性问题,提出了基于D e launay三角剖分的唯一性来克服网格不一致性现象的思想,并建议使用局部区域分割方法合理地确定探索圆半径,使中心节点的探索圆包含它的所有卫星点,进而确保算法无不一致性。理论分析和算例表明了该方法的可靠性及有效性。

基于节点的局部网格生成并行算法

结合基于节点的局部网格生成算法和约束D elaunay路径(CDP)划分区域技术,提出了基于节点的局部网格生成并行算法。使用CDP划分任意给定节点的求解域,能够消除局部网格生成过程中并行处理器间频繁的通讯量,并最大限度地降低了总刚度矩阵生成过程中处理器间的通讯量。文中的并行算法自然实现了网格生成和刚度矩阵计算的无缝连接,从而使基于节点的局部有限元方法的潜在并行效率得到充分展现。数值试验结果表明,该局部网格生成并行算法是有效的、可靠的,尤其当计算大规模的问题时,选取合适的处理器数,并行效率几乎都能达到90%。

二维任意域内基于节点的局部网格生成算法

凸域内基于节点的局部网格生成算法,克服了基于节点的有限元方法的网格生成可能产生的不一致性。将该基于节点的局部网格生成算法的适用范围拓展到二维任意域。另外,提出了通过使用约束Delau-nay路径来划分任意域的区域划分算法,该算法使得在并行实现网格生成的过程中各处理器之间无需通信,从而大大提高了节点给定情形下有限元方法网格生成的并行效率。

大跨无柱地下车站梁-柱节点受力性能的局部多尺度有限元方法

岗厦北综合交通枢纽核心换乘区的中庭51.2 m×48.0 m(南北长度×东西长度)范围为无柱设计范围,其跨度在全国尚属最大。梁-柱节点是该结构传力关键,但数量繁多、类型复杂,且建造过程存在多重体系转换,必须确保节点传力顺畅。基于多点约束方程法(MPC),提出一种局部多尺度有限元方法(LMFEM)。采用LMFEM方法,进一步研究梁、柱贯通方式对本文依托工程典型梁-柱节点受力性能的影响,发现柱贯通节点整体应力较低,传力顺畅,应力集中不显著,更适用于岗厦北大跨无柱地下空间结构。基于现场监测,将节点受力状态实测值与不同方法所得计算值进行对比分析。研究结果表明:相比于传统局部精细化有限元方法(LRFEM),LMFEM方法具有建模工作量小、边界条件易于满足圣维南原理、可兼顾计算精度和计算效率的特点;在同等建模规模和网格细度情况下,LRFEM2模型计算值与实测值的最大相对误差为11.8%,LMFEM模型计算值与实测值的最大相对误差为12.5%,但后者具有更少的节点数量和更短的计算时间,而LRFEM方法的计算精度受边界条件和单元网格细度影响较LMFEM方法的大;本文提出的LMFEM方法具有计算精度高、计算效率高、边界条件易明确等优势,可应用于大型复杂工程结构的节点局部受力性能分析。

基于局部特征尺寸场的边界层网格生成算法

边界层网格的质量是影响计算流体力学中粘性计算精度的关键因素,如何在给定任意复杂模型下生成高质量的边界层网格仍是计算流体力学中的瓶颈。针对边界层网格的质量问题,本文提出一种基于局部特征尺寸场的边界层网格生成算法。该方法将表面网格顶点的最大推进高度作为局部特征尺寸场,并基于局部特征尺寸场构造顶点密度场,在密度场引导下进行保质量与保特征的表面三角网格重网格化,最终在新的表面三角网格上生成边界层网格。实验表明本文方法能在给定任意复杂模型下鲁棒地生成高质量的边界层网格。

基于局部密度和动态生成网格聚类算法

为了解决网格聚类算法中的输入参数和聚类结果不精确问题,提出了基于局部密度的动态生成网格聚类算法(DGLD)。该算法使用动态生成网格技术能大幅度地减少数据空间中生成的网格单元的数量,并简化邻居的搜索过程;采用局部密度思想解决数据空间相邻部分对网格密度的影响,提高了聚类精度。该算法不需要用户输入参数,能识别任意形状的聚类并有效地去除噪声点。实验结果表明该算法是有效的。

局部网格生成中初始探索圆半径的搜索算法

无网格不一致性的基于节点的局部网格生成(NLMG)算法是基于节点的局部有限元方法(NLFEM)实现无缝连接的核心算法之一,而快速合理的确定中心节点的初始探索圆半径是降低NLMG算法计算量和确保其可靠性的关键一步。本文提出了基于均匀桶的快速局部搜索算法(UBFLSM),并将其成功应用于NLMG算法,解决了初始探索圆半径和探索圆半径优化后候选卫星点集的确定这两个难点,确保NLMG算法无网格不一致性。并/串行数值试验(实现从网格生成到总刚度矩阵生成之间的无缝连接)均表明,该算法是快速及可靠的。

用附加节点法进行平面区域网格自动划分和单元生成

提出了一种平面区域四边形网格自动划分和单元生成的附加节点法，给出了此方法下的全部计算公式。

直接控制网格节点分布的网格生成方法

本文采用了一种利用边界网格节点分布信息来控制区域内部网格节点分布的网格生成技术.使用该方法可以在给定边界网格节点坐标值后,不采用任何技巧便可生成按要求加密的网格.为使生成的网格满足边界正交性,本文对上述方法作了改进,取得了良好的效果.

高质量点集的快速局部网格生成算法

高效及高质量的局部网格生成算法是基于节点有限元并行方法设计的关键。泡泡布点算法能够在复杂区域上不经过人工干预生成高质量的节点集,本文提出了基于该方法所生成的节点集的快速局部网格生成算法。该算法充分利用泡泡布点方法提供的节点集及节点邻接链表信息,避免了桶数据结构的建立以及节点的局部搜索过程,只需应用Delaunay三角剖分的外接圆准则从中心节点的邻接链表中去除极少数的非卫星点,可快速地生成局部网格,比现有的局部网格生成算法更为快捷。算例结果表明,该算法高效可靠,生成网格与Delaunay三角剖分网格一致。

基于局部等距嵌入的各向异性曲面网格生成

提出了一种新颖的各向异性曲面网格生成方法.不同于之前依赖于全局共形嵌入或高维等距嵌入的方法,该算法以局部等距嵌入的思想为基础.为了实现等距嵌入的目标,我们将原始曲面分割成圆锥曲面集,对曲面片逐一进行处理.首先,利用双射参数化将圆锥曲面嵌入到平面,然后,在参数域进行各向异性网格生成,最后,将圆锥曲面映回原始曲面.为了处理不同圆锥曲面之间的缝合问题,我们使当前圆锥曲面包含之前未处理的边界,使得边界附近的三角面片可以在当前迭代中处理.大量实验验证了本文算法的鲁棒性.相较于之前的各向异性网格生成算法,本文的算法能够更加鲁棒地处理高亏格网格,且能够得到与输入网格逼近误差更小的结果.

扫掠体六面体网格生成算法研究

为了提高网格最终生成质量,内部节点定位是采用扫掠法生成六面体网格过程中的关键一步.在研究复杂扫掠体六面体网格生成算法过程中,提出了一种基于4D Shepard插值的内部节点定位新算法,该算法分别计算源面和目标面网格的边界节点到每个中间层对应边界节点的矢量,通过Shepard方法插值这些矢量,计算得到分别对应于源面和目标面的中间层内部节点,再线性插值两组内部节点,得到当前中间层的最终内部节点.实例表明,该算法快速、稳定、可靠,可处理大量复杂212维实体六面体网格生成问题.

二维有限元网格的局部加密方法

设计了关键点、圆域和矩形域三种有限元网格局部加密方式 .在所构造的局部加密嵌入面域内 ,利用基于Delaunay剖分的动态节点 -单元一体化生成算法生成局部加密网格 ,并将其嵌入原网格 ,以实现分析对象关键区域有限元网格的局部加密 .算例表明 ,该方法生成的网格质量良好 ,符合有限元分析要求 .

简便实用的三角网格生成法

基于已有的研究成果和十几年来的工作经验,总结出一种对于平面域内离散节点的三角网格计算机自动生成的简便方法。实际应用表明,该方法具有算法简单、易于编程、快速、高效和实用等特点.同时运用屏幕显示技术增加了可视性。

三角形网格自动生成技术的应用

经过对文献 [1]方法的改进 ,考虑到海岸河口海区、河道、湖泊、水库等水域的特点 ,提出了一个在水动力、水环境数学模型中十分适用的三角形网格的自动生成技术 。

复杂二维区域有限元网格自适应生成方法

在结合推进波前法和法向偏移法各自的优势的基础上,提出了新的网格自动自适应生成方法。采用预先检查节点距离的方式,显著地提高了网格生成的效率和可靠性。利用中间过程点的网格尺寸信息改进了生成节点的迭代公式,使得节点的生成更为迅速,并有效地提高了单元质量。密度控制方式独立于网格生成算法,控制灵活,便于采用纯数学手段来控制网格的疏密分布,能有效地实现自适应。

有限元网格自组织神经网络的自动生成

利用多个自组织神经网络的同时训练 ,可以一次性自动地生成计算区域内与计算区域边界上所有网格节点 ,尔后按 FGT法的基本思想将节点连接成所需的三角形或四边形单元。由于在自组织神经网络中采用了改善的目标函数 ,节点的分布可以实现自适应调节以反映网格疏密分布的要求。文末几个算例验收证明本算法具有自适应性 ,适用于凸域、凹域 。

一种改进的有限元网格自动生成方法

提出了一种基于四叉树方法和三角化方法的简单但有效的有限元网格自动生成方法。该方法可以产生全三角形单元、全四边形单元和三角形单元与四边形单元共存的混合形式的有限元网格。如若产生全四边形单元，则该方法可以与四叉树方法相似，产生尽可能多的正方形与矩形单元。该方法还可以推广到图形图像处理方面而处理非结构化的网格生成，具有较强的应用价值。

二维有限元网格全自动生成方法

主要研究二维有限元网格全自动生成方法。提出一种新的节点生成方法 ,通过实例验证该方法可靠。采用三角形形状因子评定三角形网格质量 ,可减少三角化的时间 ,优化三角网格质量。

运用曲线拟合坐标变换生成三角形网格的方法研究

将曲线拟合坐标变换技术应用于三角形网格生成中,形成一种方便,有效的三角形网格生成方法 该方法直接利用边界网格节点的分布信息来控制区域内部网格节点的分布,在数值模拟河道、湖泊等复杂边界的二维流速场时,可快速获得一种适应物理量场变化情形的三角形网格系统。