精华内容
下载资源
问答
  • 开源网格划分软件

    2021-01-04 22:16:27
    网格划分技术作为有限元仿真中的核心一环,历来是工程师们头疼且费时较多的一个环节,目前主流商用软件都提供通用的网格划分功能。作为软件用户群体,我们很少去探究网格划分背后的算法问题,而且也无需去做过多的...

    156a2baefb3534fafebded2ecfb55b27.png

    网格划分技术作为有限元仿真中的核心一环,历来是工程师们头疼且费时较多的一个环节,目前主流商用软件都提供通用的网格划分功能。作为软件用户群体,我们很少去探究网格划分背后的算法问题,而且也无需去做过多的探索,不过今天小编将截取部分论文研究成果,为大家展示从底层计算机图形学方面提供的算法实践成果,这些成果涵盖了三角形、四边形、四面体、六面体,或是粒子群等离散形式,同时为大家推荐几个网格专用处理工具,感兴趣的可以作进一步的深入了解和研究,在此特别膜拜一下国内在计算机图形方面的大牛团队,浙大鲍虎军、山大陈宝权、MSRA团队以及国外亚琛工业大学Prof. Dr. Leif Kobbelt团队,相关图片均来自上述团队论文成果。所以从层级上讲,网格划分是有限元开展的基础工作,而这些底层图形学算法又是网格划分的基础,也就是基础中的基础,咱们是用户层,人家是软件开发层,还是人家更厉害,不得不服。

    1 部分论文成果图

    27244724954f001e6cc3f7156e075828.gif

    下面是一些看起来极度舒适的离散图片,对于强迫症患者而言更是有一种心灵上的解脱,一起观赏一下(由于作者水平和专业所限,尚无法为大家一一解读论文,感兴趣的可以自行检索,图文附引用)。

    1bff19962419665514e9a9e77ff4ef45.png

    48f105f7bdf4c22b346258f5331e1949.png

    [1] Frame Field Generation through Metric Customization. Tengfei Jiang, Xianzhong Fang, Jin Huang, Hujun Bao, Yiying Tong, Mathieu Desbrun ACM Transaction on Graphics(TOG),(conditional accept),2015.

    0022846c0e2cb7ea4a54f85bb763c834.png

    [2] Perceptually Guided Rendering of Texture Point-based Models. Lijun Qu, Xiaoru Yuan, Minh X. Nguyen, Gary Meyer and Baoquan Chen In Proceeding of the 3rd IEEE/Eurographics Symposium on Point-Based Graphics (PBG06), Pages 95-102. Boston, MA, USA. July 29-30, 2006.

    bcafcb6d3e44749f8b016ee0f490408e.png

    9bd8d4df71ee2664f0855853fbed908e.png

    f139d80ab78ba6ea6db8e706b200b435.png

    8ef3b36438a799bfb2c337f66f18d15f.png

    a4e441dd3d9391f160a799fc479a5def.png

    [3] All-Hex Meshing using Closed-Form Induced Polycube. Xianzhong Fang, Weiwei Xu, Hujun Bao, Jin Huang,ACM Transactions on Graphics (TOG), 35(4), 2016.

    6c68846896c2b21ce5cb1182cfdf001d.png

    3946211a9a030605a8f3af34f1cf2376.png

    6503c04c9654813d80cdeafa6d342682.png

    [4] Integrating Mesh and Meshfree Methods for Physics-Based Fracture and Debris Cloud Simulation. Nan Zhang, Xiangmin Zhou, Desong Sha, Xiaoru Yuan, Kumar K. Tamma, and Baoquan Chen. In Proceeding of the 3rd IEEE/Eurographics Symposium on Point-Based Graphics (PBG06), Pages 145-154. Boston, MA, USA. July 29-30, 2006.

    c33def2789e6c9e76caa7b61b3e39c6d.png

    d4abe5de71c328151b3208538f86c228.png

    [5] A Convolutional Decoder for Point Clouds using Adaptive Instance Normalization. Isaak Lim, Moritz Ibing, Leif Kobbelt.Eurographics Symposium on Geometry Processing 2019.

    a8504e00dd09dc6e1c8dbf6f554b64e6.png

    aa387b9951e4f613650a54d1be526deb.png

    [6] All-Hex Meshing using Singularity-Restricted Field. Yufei Li,Yang Liu,Weiwei Xu,Wenping Wang,Baining Guo. ACM Transactions on Graphics (TOG) - Proceedings of ACM SIGGRAPH Asia 2012.

    710a9b641a9572b84d68fea2d782db1b.png

    918c43cfbbca7629025fe99ba9884165.png

    d6e6468a23bd1a34e725a181893858ee.png

    dc0056340f0c00e69eb5bcc98228fa10.png

    [7] Structured Volume Decomposition via Generalized Sweeping.Gao X, Martin T, Deng S, Cohen E, Deng Z, Chen G.IEEE Trans Vis Comput Graph. 2016 Jul;22(7):1899-911. doi: 10.1109/TVCG.2015.2473835. Epub 2015 Aug 27.

    d38f7a6b4d478dd884ed31d81f58b5f1.png

    47ae72933be7c3aa0db7354e42663952.png

    bf508bd277859a9be766b85acccf4d6b.png

    [8] Surface Smoothing and Quality Improvement of Quadrilateral/Hexahedral Meshes with Geometric Flow. Zhang Y, Bajaj C, Xu G. Computational Visualization Center, Institute for Computational Engineering and Sciences, The University of Texas at Austin, USA. jessica@ices.utexas.edu.

    2 软件工具推荐

    27244724954f001e6cc3f7156e075828.gif

    最后,推荐几个轻型的专用网格处理软件(非Hypermesh、ANSA),如果自己研究底层程序编写或者自定义一些模型求解过程,可以作为网格生成工具使用。

    2.1 MsehLab

    MeshLab是一个开源的处理三角形网格的C++处理框架,提供了三角网格的数据结构和算法,诸如曲面重建、编辑、修复、光顺、编辑等算法。MeshLab并没有集成太多独特的算法,但是作为一个三维网格数据的显示工具和框架已被学术界广泛使用,并作为科研的必备程序库之一。

    9a1c15511600d84fcd58d6b001b95a19.png

    2.2 Libigl

    Libigl是由瑞士Ethz大学的Olga Sorkine研究小组开发的C++网格处理库,使用说明文档比较齐全,很容易上手使用。它具有较好的构造稀疏离散微分算子和有限元稀疏方程组等功能。有很多研究人员对其有贡献,包括:Alec Jacobson, Daniele Panozzo, Christian Schüller, Olga Diamanti, Qingnan Zhou, Nico Pietroni, Stefan Bruggerr , Kenshi Takayama, Wenzel Jakob, Nikolas De Giorgis, Luigi Rocca, Leonardo Sacht, Olga Sorkine-Hornung。

    9d382df0aa49cd0daa54cacb3ce9a5a3.gif

    2.3 Trimmesh

    Trimesh是由美国Princeton大学的Thomas Funkhouser研究小组开发的C++网格处理库。非常容易上手,使用不难,适合初学者。但是其中的相关算法实现比较少。

    50e7e6bd611e8b993a040b88ce848042.png

    2.4 OpenMesh/OpenFlipper

    OpenMesh是由德国RWTH Aachen大学的Leif Kobbelt研究小组开发的C++网格处理库。OpenFlipper是基于OpenMesh基础上架构的网格处理框架,使用非常广泛。

    603a62a00410ff85f84f52ff1e68cd43.png

    1fda60370d4c6b47fbc6dd2a1627df08.png

    2.5 TetGen

    (A Quality Tetrahedral Mesh Generator and a 3D Delaunay Triangulator):是最有名的空间四面体网格生成库,由华人学者Hang Si博士所开发。该算法库获得 了2012年SGP会议的最佳开源软件奖。

    b9cbb70ef9979dd6dc823cdb4f27e8f8.png

    21baa6988d9242629309ba5628a91165.png

    2.6 CGAL (Computational Geometry Algorithms Library)

    CGAL是一套开源的C++算法库,提供了计算几何相关的数据结构和算法,诸如三角剖分(2D约束三角剖分及二维和三维Delaunay三角剖分),Voronoi图(二维和三维的点,2D加权Voronoi图,分割Voronoi图等),多边形,多面体(布尔运算),网格生成(二维Delaunay网格生成和三维表面和体积网格生成等),几何处理(表面网格简化,细分和参数化等),凸壳算法,搜索结构(近邻搜索,kd树等),插值,形状分析,拟合等。

    f596f7fd037b06f3e327d9b2b68aaf67.png

    aa26eef51dd720f8f01b0c764c352d28.png

    2.7 VEGA FEM

    Vega is a computationally efficient and stable C/C++ physics library for three-dimensional deformable object simulation. It is designed to model large deformations, including geometric and material nonlinearities, and can also efficiently simulate linear systems. Vega contains about 145,000 lines of code, and is open-source and free. It is released under the 3-clause BSD license, which means that it can be used freely both in academic research and in commercial applications.

    324c5c88280621d85c0087be29e04522.png

    597a2dc961be82e1f0a3cbdd9a14df2b.png

    以上,是关于有限元程序开发以及使用过程中可能涉及的底层离散算法。这些算法充满艺术美学,让人眼前一亮,有门槛又非常脑洞有趣,希望对大家产生一些帮助,拓展一些技术边界,如果觉得文章内容不错,欢迎“在看”和分享~

    特别致谢:a.中国科学技术大学刘利刚教授(Prof. Dr. Ligang Liu) || b.CSDN会员hjwang1

    另欢迎关注公众号,更多文章发布于weixin公众号:cae_space

    扫一扫关注。

    366b9125f451c4883bae8a6f4cfc73ad.png
    展开全文
  • PointWise:CFD网格划分的选择,快速轻松地生成一个很棒的网格。PointWise是计算流体动力学(CFD)网格划分的选择,涵盖从几何模型导入到流量求解器导出的预处理的所有方面。您可以生成结构化,覆盖,非结构化,高阶和...

    PointWise:CFD网格划分的选择,快速轻松地生成一个很棒的网格。PointWise是计算流体动力学(CFD)网格划分的选择,涵盖从几何模型导入到流量求解器导出的预处理的所有方面。您可以生成结构化,覆盖,非结构化,高阶和混合网格,包括我们的各向异性四面体拉伸(T-Rex)技术,可高度自动化地生成边界层解析混合网格。

    网格划分会影响准确性,收敛性和仿真过程效率:Pointwise与您的设计和分析过程集成;与仿真工具链的所有其他组件的逐点接口;使用Pointwise,您可以控制网格以确保收敛和准确的结果;Pointwise提供灵活性以支持您的所有CFD求解器;Pointwise支持自动化和定制。

    与您的差价合约工作流程兼容:Pointwise是使您自信地从修复不完美的几何模型到为流求解器准备网格和边界条件的主力军,您可以使用当前使用的流行的几何模型类型;流行的MCAD系统中的B-Rep NURBS;设计软件,3D扫描和其他来源的数字几何。最重要的是,Pointwise使您可以使用各种工具来确保几何模型是水密的并且可以进行网格划分;网格完成后,将其及其边界条件导出为您选择的CFD求解器格式,接口可用于50多种开源,专有和标准格式;如果不包括您的求解器格式,则可以使用Pointwise的CAE导出插件功能轻松添加它。

    根据您的环境量身定制:使用Pointwise的Glyph脚本语言可以自动执行任何或全部网格生成过程;您可以编写全自动,自上而下的网格划分模板。您可以将最佳实践封装在方便使用的宏中,以进行常用操作。

    安装步骤:

    双击运行安装程序:

    0bacb3e719e50b28b5d70a018e9adcb2.png

    下一步:

    1ca3c214743a327882ac360733635e9a.png

    接受协议:

    89840b66373c1fe588d424e6874b1de2.png

    更改安装目录:

    5999574edcc5e787d8724db7cd62bf5d.png

    创建桌面快捷方式:

    8252011eff91f61e473ea43c2068b8f5.png

    正在安装:

    7e03bea64bd62e48c4256c255d026d62.png

    安装完成,取消运行:

    ee09986d586911eb419ea61733a12635.png

    进入解压后的“Crack”文件夹中,复制里面的“SolidSQUAD_License_Servers”文件夹到某个盘的根目录下:

    2f512b7c5fcd185ee34bfdbfc9e02f4f.png

    例如C盘根目录下,进入该文件夹中,以管理员身份运行“install_or_update.bat”:

    705033a7e2c1292f8978200102fd4a02.png

    服务安装完成后回车关闭窗口:

    b387d2fe1d6e634ccb2dc8f6a9d0a480.png

    运行软件,“License Manager”窗口中选择“Launch License Wizard”:

    3892897ead9b60ad19b785459974a76c.png

    选择“Specify a License Server”:

    7d003aace8d91ce16e688f9caa799e39.png

    依次填入:

    localhost

    26800

    4b641b7abce23273ce8a04be7267ab3d.png

    许可配置完成:

    04fdd9adc7c76bcd946d54e6f9170178.png

    主界面:

    e360ff21ab658b8996b6295bc7db96ac.png

    版本信息:

    52e4c5471932b889c882c62346bb79cd.png

    许可信息:

    47c3b5309dd15c8fba863fda8261a7b3.png

    下载链接:

    https://pan.baidu.com/s/1Rh3hdTYm-ygwgE2xRyLQgQ

    提取码:ltp4

    官网:https://www.pointwise.com/

    Cracked  by  SSQ

    感谢关注“软件钥匙”!相遇是缘,分离亦然,珍惜当前,未来不定;专心做好自己的事,回答那些认真提问的人!

    展开全文
  • 网格是多物理场仿真软件中的重要一环,本文主要从以下几个方面介绍网格:1. 网格生成软件开发;2. 网格生成软件工具;3. 网格操作。1. 网格功能开发网格是有限元分析中很重要的一个因素,从技术方面考虑:1. 网格的...

    181bdfba6d3f562fb251566b5e85bd34.png

    网格是多物理场仿真软件中的重要一环,本文主要从以下几个方面介绍网格:

    1. 网格生成软件开发;

    2. 网格生成软件工具;

    3. 网格操作。

    1. 网格功能开发

    网格是有限元分析中很重要的一个因素,从技术方面考虑:

    1. 网格的数量影响到求解的精度和效率

    2. 网格的质量影响到求解的精度(网格单元是否畸形,网格密度是否合理)

    3. 网格的阶次影响到计算精度

    4. 不同分析类型对网格类型要求不同(相同的几何,流体,热,结构所需要的网格不同)

    5. 复杂几何网格错误难以检查

    从以下几个方面介绍前处理器中的网格开发

    1. 网格生成算法

    2. 网格类型与质量检查

    3. 网格加密/自适应网格划分

    4. 网格显示

    5. 网格开源工具

    6. 网格商业工具

    1. 网格生成

    结构化网格:

    结构化网格具有统一的拓扑结构,区域可以划分为规则的单元,节点之间有规律的索引。结构化单元只适合于求解模型简单,几何规则的情况。结构化网格算法也比较简单很容易实现。

    例如对一个六面体实体划分网格,在其中一个面上划分四边形,然后沿垂直该面方向上扫略即可生成规则的六面体网格。

    非结构化网格:

    大部分工程案例几何都不规则,网格需要使用非结构化网格。

    常用的算法有:Delaunay三角形算法,波前法(Advancing front method),映射(Mapping)方法,分治法,四叉树/八叉树。具体可参考《Mesh Generation》一书

    网格工具与几何接口:

    网格划分的对象是几何,因此需要定义好 几何和网格工具的接口,即几何数据以何种方式传给网格工具。通常网格划分需要点线和边的数据,对于Nonmanifold几何,还需要提供公共部分的属性,比如相邻的面需要设置成double-side以方便网格工具识别。

    网格参数:

    网格参数的确定与调整,在开发过程中,网格的默认参数确定是一项比较繁琐的工作,没有哪个网格算法或者工具能够保证完全生成高质量的网格,尤其对于通用CAE软件,开发专业的CAE软件可能还好一点。需要找到高效的调试手段,保证网格生成的稳定和质量

    2. 网格类型与网格质量检查

    按形状分:

    常用面网格:三角形/四边形;

    常用体网格:四面体/六面体/金字塔/;

    按阶次分:

    线性:每条边只有两个点;

    二阶:每条边上中点有一个点;

    多阶:每条边上中点有多个点;

    几种常见类型网格:

    64d3b731a44db4a2ccfc9af97cbddb7e.png

    d56f1d7ecc51cfb8d148d5d6310ffaf2.png

    ced770578ff9bd04d0bbd150fab467ed.png

    质量检查:

    网格质量直接影响到求解器求解的精度。差的网格甚至有可能导致求解器计算失败。

    下面介绍一下常用的网格质量检查指标:

    Aspect Ration(纵横比):最长边与最短边的比值

    Jacobian:雅克比值反映了单元偏离理想形状的程度,取值范围从0-1,取值越高网格质量越好。

    Skew(扭曲度):=90-Min (A1,B1) 其中A1 B1为单元中心线与底边夹角A1+B1=180

    Warpage(翘曲角):

    Tetra Collapse(四面体坍塌比)=Min(H/Sqrt(Area))/1.24;

    H为定点到对面的高度,Area为定点对面的面积,0为完全坍塌,1为正四面体。

    3. 网格加密/自适应网格划分:

    参考附录

    4.网格显示:

    在有网格数据后,需要显示网格。网格的显示很容易实现,主要是结构的物理设计要注意一下。网格的数据结构可以使用公共组件的定义。

    网格数据结构仍然和单元数据结构保持一致,针对不同的单元设计不同的显示网格类,调用方只需调用Mesh_Drawer_Base接口。这样即能与有限元网格数据兼容,也实现了网格数据与显示的解耦,方便了整个结构的模块化。

    5. 开源网格工具:

    这里讨论的是能用于实际工程的开源工具,做研究和学术的工具不在之列。

    开源的划分网格的工具箱很多,信手拈来就可以有一大串,但大部分的开源网格工具不是很难用,就是网格质量差,或是复杂几何划分不出来。以下介绍几个难易和实用程度都不错的开源网格工具:

    Gmsh

    http://www.geuz.org/gmsh/

    Gmsh是一个自动的三维有限元网格生成器,并带有CAD生成功能和后处理器。支持三角形,四边形,四面体,六面体,三菱柱,金字塔形等。Gmsh生成的网格质量比起商业网格引擎毫不逊色。自带脚本生成几何的功能也为研发提供了不少便利,省去了利用商业CAD软件建模的开销。Gmsh提供可直接调用的Binary,也提供了源码。核心算法用C++实现。

    TetGen

    http://www.wias-berlin.de/software/tetgen/

    TetGen是一个在德国的中国人写的生成四面体网格生成工具。考虑到目前大部分网格都是三角形和四面体,TetGen的从网格生成效率和质量,都相当不错。

    NetGen

    http://www.netgen-toolbox.org/

    CGAL

    http://www.cgal.org/

    CGAL全称是Computational Geometry Algorithms Library。

    网格划分只是其中一部分功能。作为一个通用的算法几何库,在网格生成功能方面也有相当的参考和实用价值。

    以上几种工具不仅是自己用的比较顺手,在国外也被很多科研单位作为研发工具。

    6. 商业网格工具:

    这里介绍的商业网格工具是指用于研发的网格引擎,而不是划分网格的产品。以下几款都是本人用过的商业网格工具:

    Distene

    http://www.meshgems.com/

    PTC,Ansys最新划分网格的工具.

    特点:API接口调用简单,划分质量和效率都相当高。

    缺点:不便宜

    VKI

    www.vki.com

    很多商业CAE软件划分网格工具,包括Ansys,Nastran.

    特点:接口齐全,与商业CAD和商业CAE软件网格接口齐全。

    缺点:不能生成六面体。

    Simmetrix

    www.simmetrix.com

    很多中小CAE软件划分网格工具.

    特点:模块齐全,几何,网格,仿真都有涉及。

    2. 网格软件工具

    开发网格工具主要是软件工程师的工作,仿真应用工程师主要是使用网格软件工具。

    网格划分失败,或者无效,主要由以下原因:

    1. 几何信息错误

    几何通常存在拓扑错误(比如边不连续,实体不封闭),自由边,面,细小狭长面,几何干涉等等。一般软件都有几何清理工具;

    2. 网格质量差

    几何没有问题,但是划分出来的网格无法进行计算,或者计算不收敛,很多情况下是由网格质量不合格造成。抛开网格引擎本身问题,网格质量不合格一方面和几何有关,还和网格参数设置有关。事实上网格参数有很多,而且大部分都相互排斥,比如可以设置网格整体数量,同时设置网格单元大小,这样就会产生冲突,具体实现依赖于网格引擎本身。

    3. 网格不符合业务逻辑

    好的网格质量表现在两方面:一数目尽可能少,二尽可能反应物理场变化特点。早期的仿真软件网格参数设置非常粗糙,完全依赖工程师经验。后来的软件可以根据物理场特点自动设置网格参数,并且引入自适应网格,大大提高了网格质量。

    仿真软件前处理都有网格划分功能,工程师熟练掌握即可。通用前处理网格划分工具目前用的顺手的当属Hypermesh和ANSA。Hpyermesh上手快,门槛低,通常几何只要不要出现太大错误都能生成网格,而ANSA则相对入门较高。这也是两个工具的思路不同造成的:Hypemesh重在生成网格,而ANSA则重在高效的处理网格。对于新人,建议先使用Hypermesh,熟练后再转ANSA。

    此外PointWise,CFmesh,Turbogrid等等也都是功能很强的专业网格划分工具。

    3. 网格操作

    据统计,仿真中80%的时间消耗在了前处理上,而前处理一半以上时间消耗在了网格生成中。

    了解了网格软件开发和网格划分软件之后,更好的操作网格会大大提高工作效率:

    1. 专业软件开发网格质量评估

    网格质量评估的指标很多,对于开发人员,可以将生成的网格导出为中间格式,比如bdf,inp等,再导入到ANSA,Hypermesh中评价网格指标;

    2. 网格文件中间格式

    很多仿真项目有做benchmark的需求,比如在ANSYS中做的分析,我们可以导出为CDB,然后倒入Hpyermesh中,再导出inp,对比ANSYS和ABAQUS仿真结果;如果关键字出现问题,我们可以针对ANSYS或者ABAQUS做二次开发,自己将这些关键字加进去;

    3. 自定义网格处理方法

    对于大的网格文件,比如大于10G,在文件读写上会出现性能瓶颈。我们可以做二次开发,或者开发工具软件,将网格文件按照点坐标,单元分成多个文件,一个点坐标文件也可以拆分成多个,采用多线程乃至分布式处理,提高网格处理效率。

    4. 网格流程质量改进

    我们可以开发专业的网格质量改进工具。对前处理工具输出的初始网格优化加密,再保存为求解器输入网格文件,这种操作可以根据业务定义网格划分流程和改进质量,避免自适应加密或者人工加密,大大提高前处理效率。

    在“多物理场仿真技术”博客和公众号文章中,有15%的文章和网格相关,足见网格在仿真中的重要地位。在后续文章中还会介绍六面体网格开发,分布式网格划分,以及OpenFOAM网格应用。

    本公众号部分网格相关文章链接:

    深入解析HFSS自适应网格加密策略

    人工智能在CAE领域的应用(2)---利用AI算法进行网格自动加密

    仿真软件网格功能开发

    FEA精度之网格加密(3)--HFSS网格质量分析

    展开全文
  • 网格是多物理场仿真分析中很重要的一个因素,从技术方面考虑:1. 网格的数量影响到求解的精度和效率2. 网格的质量影响到求解的精度(网格单元是否畸形,网格密度是否合理)3. 网格的阶次影响到计算精度4. 不同分析类型...

    网格是多物理场仿真分析中很重要的一个因素,从技术方面考虑:

    1. 网格的数量影响到求解的精度和效率

    2. 网格的质量影响到求解的精度(网格单元是否畸形,网格密度是否合理)

    3. 网格的阶次影响到计算精度

    4. 不同分析类型对网格类型要求不同(相同的几何,流体,热,结构所需要的网格不同)

    5. 复杂几何网格错误难以检查。

    从以下几个方面介绍前处理器中的网格开发

    1. 网格生成算法

    2. 网格类型与质量检查

    3. 网格加密/自适应网格划分

    4. 网格显示

    5. 网格开源工具

    6. 网格商业工具

    1. 网格生成

    结构化网格:

    结构化网格具有统一的拓扑结构,区域可以划分为规则的单元,节点之间有规律的索引。结构化单元只适合于求解模型简单,几何规则的情况。结构化网格算法也比较简单很容易实现。

    例如对一个六面体实体划分网格,在其中一个面上划分四边形,然后沿垂直该面方向上扫略即可生成规则的六面体网格。

    非结构化网格:

    大部分工程案例几何都不规则,网格需要使用非结构化网格。

    常用的算法有:Delaunay三角形算法,波前法(Advancing front method),映射(Mapping)方法,分治法,四叉树/八叉树。具体可参考

    《Mesh Generation》一书

    ------------------------

    网格工具与几何接口:

    网格划分的对象是几何,因此需要定义好 几何和网格工具的接口,即几何数据以何种方式传给网格工具。通常网格划分需要点线和边的数据,对于Nonmanifold几何,还需要提供公共部分的属性,比如相邻的面需要设置成double-side以方便网格工具识别。

    网格参数:

    网格参数的确定与调整,在开发过程中,网格的默认参数确定是一项比较繁琐的工作,没有哪个网格算法或者工具能够保证完全生成高质量的网格,尤其对于通用CAE软件,开发专业的CAE软件可能还好一点。需要找到高效的调试手段,保证网格生成的稳定和质量

    2. 网格类型与网格质量检查

    按形状分:

    常用面网格:三角形/四边形;

    常用体网格:四面体/六面体/金字塔/;

    按阶次分:

    线性:每条边只有两个点;

    二阶:每条边上中点有一个点;

    多阶:每条边上中点有多个点;

    几种常见类型网格:

    3ebf1cc99ba179236e9c8635a2274938.pnga0a86fb61a89e1b61e9786c3f2a871fe.png0025ae7c74eedcf2c70dde23ca173475.png

    质量检查:

    网格质量直接影响到求解器求解的精度。差的网格甚至有可能导致求解器计算失败。

    下面介绍一下常用的网格质量检查指标:

    Aspect Ration(纵横比):最长边与最短边的比值

    Jacobian:雅克比值反映了单元偏离理想形状的程度,取值范围从0-1,取值越高网格质量越好。

    Skew(扭曲度):=90-Min (A1,B1) 其中A1 B1为单元中心线与底边夹角A1+B1=180

    Warpage(翘曲角):

    Tetra Collapse(四面体坍塌比)=Min(H/Sqrt(Area))/1.24;

    H为定点到对面的高度,Area为定点对面的面积,0为完全坍塌,1为正四面体。

    由于一般网格数据量很大,通常调试网格质量做法是:生成网格后,转化为常用CAE软件网格文件格式,比如*.bdf,*.inp等,然后导入到HyperMesh中,检查网格质量。

    3. 网格加密/自适应网格划分:

    参考附录1-5:

    FEA精度之网格加密(4)--ICEM网格质量分析;

    FEA精度之网格加密(3)--HFSS网格质量分析;

    FEA精度之局部网格加密(3);

    FEA精度之局部网格加密(2);

    FEA精度之网格加密(1);

    4.网格显示:

    在有网格数据后,需要显示网格。网格的显示很容易实现,主要是结构的物理设计要注意一下。网格的数据结构可以使用公共组件的定义。定义如下结构:

    d469bca258746d68b1a9680a5db18b40.png网格数据结构仍然和单元数据结构保持一致,针对不同的单元设计不同的显示网格类,调用方只需调用Mesh_Drawer_Base接口。这样即能与有限元网格数据兼容,也实现了网格数据与显示的解耦,方便了整个结构的模块化。

    5. 开源网格工具:

    这里讨论的是能用于实际工程的开源工具,做研究和学术的工具不在之列。

    开源的划分网格的工具箱很多,信手拈来就可以有一大串,但大部分的开源网格工具不是很难用,就是网格质量差,或是复杂几何划分不出来。以下介绍几个难易和实用程度都不错的开源网格工具:

    Gmsh

    http://www.geuz.org/gmsh/

    Gmsh是一个自动的三维有限元网格生成器,并带有CAD生成功能和后处理器。支持三角形,四边形,四面体,六面体,三菱柱,金字塔形等。Gmsh生成的网格质量比起商业网格引擎毫不逊色。自带脚本生成几何的功能也为研发提供了不少便利,省去了利用商业CAD软件建模的开销。Gmsh提供可直接调用的Binary,也提供了源码。核心算法用C++实现。

    TetGen

    http://www.wias-berlin.de/software/tetgen/

    TetGen是一个在德国的中国人写的生成四面体网格生成工具。考虑到目前大部分网格都是三角形和四面体,TetGen的从网格生成效率和质量,都相当不错。

    NetGen

    http://www.netgen-toolbox.org/

    CGAL

    http://www.cgal.org/

    CGAL全称是Computational Geometry Algorithms Library。

    网格划分只是其中一部分功能。作为一个通用的算法几何库,在网格生成功能方面也有相当的参考和实用价值。

    以上几种工具不仅是自己用的比较顺手,在国外也被很多科研单位作为研发工具。

    6. 商业网格工具:

    这里介绍的商业网格工具是指用于研发的网格引擎,而不是划分网格的产品。以下几款都是本人用过的商业网格工具:

    Distene

    http://www.meshgems.com/

    PTC,Ansys最新划分网格的工具.

    特点:API接口调用简单,划分质量和效率都相当高。

    缺点:不便宜

    VKI

    www.vki.com\

    很多商业CAE软件划分网格工具,包括Ansys,Nastran.

    特点:接口齐全,与商业CAD和商业CAE软件网格接口齐全。

    缺点:不能生成六面体。

    Simmetrix

    www.simmetrix.com\

    很多中小CAE软件划分网格工具.

    特点:模块齐全,几何,网格,仿真都有涉及。

    MeshChecker是独立开发的一款网格查看和质量检查工具,运行于windows平台:

    1. 支持导入Abaqus inp,Nastran bdf,Ansys cdb, stl,unv等格式文件;

    2. 支持大部分网格质量检查标准;

    3. 支持三角形,四边形,四面体,六面体,锲形,金字塔形等单元;

    4. 各种查询标准功能, 高亮各种查询单元,高性能的图形显示;

    5. 大模型高效支持(100万节点, i5双核,显卡GT-730  PC机上流利显示和操作);

    6. 支持多视图查看网格单元,并支持单个单元的拾取查看,列表方式显示所有单元网格质量数据;

    下载地址:

    www.cae-sim.com

    展开全文
  • 我们回到几何界面创建Group,目的是为了让网格划分更加均匀,回到几何创建的界面以后,点击Create Group。首先创建一个Edge的group,主要用于进行网格的划分。操作的步骤如下:同样的步骤我们再创建两个surface的...
  • ANSYS Fluent Meshing 是一款高级流体仿真前处理工具,具备从几何到求解的完整工作流程。...图1 ANSYS Fluent Meshing前处理工具一、Fluent Meshing有哪些亮点作为高级的网格划分工具,如果没有几招“看家本例”...
  • 多物理场软件现代计算机技术的发展,使得多物理场耦合的有限元分析...但是既然我们是一个传播开源软件的平台,今天它注定无法成为主角。现在让我们隆重地请出今晚的特邀嘉宾MOOSE(Multiphysics Object-Oriented Simu...
  • 会议期间,FastCAE团队应用FastCAE开源集成平台,针对风雷软件结构、输入输出文件格式及软件运行机制等特点,对风雷软件界面、几何导入、网格导入交互、后处理等功能进行封装集成,助力风雷软件产品...
  • Metis是由Karypis Lab开发的一个具有强大功能的图划分软件包,可用于划分不规则图(graph)、网格(mesh)以及计算稀疏矩阵(Sparse Matrices)的Fill-Reducing Orderings。它提供了一组可以独立运行的命令行程序,同时也...
  • 网格生成几乎是CFDer最头疼的问题,如果能实现网格的自动化生产,CFDer做梦都会笑醒的,会有很多时间干自己想干的事情,打游戏。。。。。。商业软件确实功能强大,但毕竟买不起。有没有好的解决方案呢?其实用Open...
  • 其前身是Tgrid非结构体网格生成工具,并在最近的几个版本新增了Fluent风格的操作界面与几何导入技术,目前已经成为ANSYS主推的流体前处理软件。图1 ANSYS Fluent Meshing前处理工具一、Fluent Meshing...
  • 网格划分技术作为有限元仿真中的核心一环,历来是工程师们头疼且费时较多的一个环节,目前主流商用软件都提供通用的网格划分功能。作为软件用户群体,我们很少去探究网格划分背后的算法问题,而且也无需去做过多的...
  • (20%) 5.STAR-CD 软件技术:技术积累时间长,有很多独特的算法(20%) 工程技术:拥有大量的计算案例模型(50%) 市场:CFD领域拥有重要的一席之地(30%) 6.HFSS 软件技术:求解器,网格划分,建模技术构成其核心技术(30%...
  • 详见网站:http://www.openmesh.org/index.php?id=214
  • 网格划分开源软件的用户说明。第一次上传,试试没有的资源。
  • 网格划分 基于开源软件平台的网格GIS原型系统 北京大学陈斌副教授
  • .2几何准备cfMesh要求输入的几何以表面三角的形式进行输入...代码如下:6.2.1通过Salome获取STL文件几何导入SALOME是一款开源软件,其功能主要是为数值模拟提供通用的预处理和后处理平台。Salome支持导入的几何文件...
  • 有限元商用软件comsol,有专门的等离子体模块,采用流体模拟,易用性非常不错。开源的低温等离子体流体模拟程序好像非常少,磁约束核聚变领域(即高温等离子体)的流体模拟程序源代码基本都公开,比如SOLPS、BOUT++...
  • 软件实现了RPM伪谱法,支持mulit-phase,支持自动网格划分。这份代码是笔者和两位同学在南理工读书期间的科研训练成果。自动网格划分支持两种,ph 法 以及Liu 改进过的hp法。主要参考文献:Anil V Rao, David A ...
  • 使用OpenMP并行模型对所提出算法进行并行实现,并与串行开源软件Triangle进行了对比。实验结果表明算法能够将候选点集划分成互不冲突的子集进行并行处理,在保证网格质量的同时具有较好的并行效率。
  • <div><p>openfoam The open source CFD toolbox&...计算流体力学的网格划分软件 http://gmsh.info/ AUR:https://aur.archlinux.org/packages/gmsh-bin/</p><p>该提问来源于开源项目:arch4edu/arch4edu</p></div>
  • 云计算第二版

    2012-04-08 11:02:25
    1.4 网格计算与云计算 6 1.5 云计算的发展环境 9 1.5.1 云计算与3G 9 1.5.2 云计算与物联网 9 1.5.3 云计算与移动互联网 10 1.5.4 云计算与三网融合 11 1.6 云计算压倒性的成本优势 12 习题 15 参考文献 15 第2章 ...
  • 该版本Oracle 11g提供了高性能、伸展性、可用性和安全性,并能更方便地在低成本服务器和存储设备组成的网格上运行 ,相对过往版本而言,Oracle 11g具有了与众不同的特性 本系统创建数据库模型是使用PowerDesigner创建...
  • asp.net知识库

    2015-06-18 08:45:45
    .NET的反射在软件设计上的应用 关于跨程序集的反射 实现C#和VB.net之间的相互转换 深入剖析ASP.NET组件设计]一书第三章关于ASP.NET运行原理讲述的补白 asp.net 运行机制初探(httpModule加载) 利用反射来查看对象中的...

空空如也

空空如也

1 2
收藏数 27
精华内容 10
热门标签
关键字:

开源网格划分软件