基于STL的注塑模CAE前处理系统的实现

本文转载自网络，如有侵权，请联络删除：　　1刖言CAE系统一般分为三大模块：前解决模块、剖析模块和后解决模块。前解决又能够分为离散信息的生成和工艺参数的设置两个部分。其中生成离散信息是前解决的核心和技术难点。离散信息生成结果的好坏将直接影响剖析结果的真实性。

　　本文要介绍的就是前解决系统的离散信息生成部分的实现，即采纳STL为原始数据生成外表三角网格的过程。采纳STL为原始数据生成外表三角网格在注塑模CAE方面己经有了宽泛的实际应用。因此，本办法具有很强的实际应用价值，能够作为CAE软件及相关软件开发人员的办法之一。

　　本文采纳的办法分为外表模型重整、基于超面的网格划分和节点配对等三个主要步骤。

　　2外表模型重整简略地说，外表模型重整就是STL面片的拼合解决，由此得到以超面为单位结构的线框实体模型。STL面片的拼合解决就是将近似共面且连通的STL三角形合并，结构成一个所有节点近似共面的空间多边形，我们称这种多边形为超面。如所示。

　　STL通常都是由一些狭长、尖角的三角形来描绘实体的，直接在这些三角形的根底上，不可能划分出高质量的外表三角网格，而且生成的三角网格的数量也直接受到STL精度的影响，显示了这种状况。假如是在超面上划分三角网格，网格质量却有可能进步，而且实践上来说，生成的三角网格的数量与STL的精（1）本文受国家自然科学基金赞助，项目编号：59975032 LllLk2或者L12Lk2相交，若相交，则转（2），否则转3基于超面的网格划分⑷；多边形的Delauny三角剖分（见）：我们定义任一多边形满足条件：外环逆时针走向，内环顺时针走向。令该多边形的边数为N第k条边境的起点序号为Lk1，终点序号为Lk2.则Delauny三角剖分算法实现步骤如下：左，转入（3），否则转（2）；的。为了得到较好的有限元单元且数据量较小，一般都采纳变密度的办法，即边境上的节点距离是不等的。首先，必需给定边境两个端点的距离值d1和d2.假如边境长度为L，距离数I的计算由公：Delauny三角形的外接圆内部不包含其他节点；否则不是Delauny三角形。

　　Delauny三角剖分最常用的两种办法：对角线替换法（见）和插入多边形法。这里采纳的是对角线则转（2）；（5）从候选节点当选择与节点L11、L12造成的外接圆半径最小的节点Lo2，则节点Lll、L12、Lo2必然构成一个Delauny三角形，同时对三角形作如下批改；形的第m边境，而另外一条不是当前多边形的边境，c若线段L11Lo2和线段L12Lo2别离是当前多边形的第m边境和第n边境，则将线段L11L12、第m边境和第n边境从当前多边形中删除，N =N―3转（1）。3.3网格细化算法3.3.1边境上插入节点的过程由于原多边形的边境一般都较大，直接把其作为有限元单元的边境是不合理的，一般状况下都是在长边境上插入若干个节点后才停止Delauny三角剖分形，为了得到更好的形状，须要在内部插入节点。一个三角形单元质量的好坏我们用形态比s来判断，s=2/R其中I为三角形的内切圆半径，R为三角形的外接圆半径，显然s越小，阐明三角形的形状越畸形。假如要在三角形内部插入节点，则该节点的坐标值（p，yp）的计算如公式（3）所示，该节点的距离值的计算如公式（4）所示：其中，（xi，yi）为该三角形的内切圆圆心，（j，yj）为外接圆圆心。

　　其中，d（x，y）为该节点的距离值，（xi，yi）为三角形三个顶点的距离值。

　　3.4Laplace变换优化网格由Delauny三角剖分得到的网格还能够进一步进步质量。Laplace变换是使用的最宽泛的优化办法之一。其优化的办法是将每个节点都移到该节点相邻的单元的外边境组成的多边形的质心处。计算公式见公（xi，yi）是该节点的新坐标值，（xk，yk）是该节点的相邻节点的坐标值。须要阐明的是该办法关于边境上的节点是无法优化的。

　　3.5节点回投到制品外表利用前面所说的回投矩阵将平面上的节点投到制品外表。实体外表网格划分解决完成。

　　4节点配对经过前面的步骤得到的网格还不能直接用于有限元剖析。注塑模CAE基于中性层的产品是针关于塑料制品为薄壁实体而做的简化解决。目前，注塑模CAE产品依然是针关于塑料制品为薄壁实体而做的简化解决，这里所阐述的办法是通过节点配对来抵达中性层等价的解决。

　　我们通过来阐明节点配对的原理和过程。图中所示的外表三角网格，假如不停止节点配对就停止有限元剖析，会招致剖析过程中A、B高下两个外表的塑料活动模拟各自独立地停止，彼此之间毫无关联，这与塑料制品在注塑过程中的实际状况不相符。如（b）所示，在实际注塑过程中，一旦塑料的活动前沿流至A面的m'点，则流前必然同时抵达了B面的m点，m点与m'点是实际对应且互相关联的。为了保障活动模拟的有限元剖析结果与实际活动过程的一致，必需将所有外表网格的节点停止厚度方向的配对，使有限元剖析算法能依据配对信息协调A、B两面的塑料活动过程，从而得到合乎实际的剖析结果。（a）中的m与m'、n与n'就是两对配对节点。另外在所有外表网格的节点中还存在一些特殊状况，如（）中厚度面上的c、d点，它们不存在对应的配对节点，应对它们停止特殊解决。

　　节点配对示用意分