基于STEP的三维表面有限元网格生成技术的研究摘要：研究了三维表面有限元网格自动生成的技术，利用映射法实现了模型表面的三角网格剖分。基于STEP文件格式的模型的导入和重建，将模型的每个表面映射至参数空间，利用推进波前法生成参数面网格，然后映射回三维表面。研制了一套网格剖分策略，运用该策略对多种类型表面进行了分析求解。关键词：STEP；有限元网格；映射法；自动剖分策略中图法分类号：TP391文献标识码：A：1001-3695(2006)10-0144-02Researchon3DSurfaceFiniteElementMeshGenerationTechnologyBasedonSTEPWANGYu??huai,LUYan??lin,ZHOUXiao,HUANG激an??fang(InstituteofCADApplicationEngineering,Zhe激angUniversityofTechnology,HangzhouZhe激ang310014,China)Abstract:Thetechnologiesofautomaticmeshgenerationfor3Dsurfacefiniteelementmeshesarediscussed.Triangulationofsurfaceisimplementedbyadoptingmappingapproach.Thegeometryandtopologyinformationofeverysurfaceismappedandextractedto2DparametricspacewhenmodelisimportedandreconstructedaccordingtothedatafromSTEPfiles.Themeshesaregeneratedontheparametricplanebytheadvancingfrontapproach.Thenthemeshesaremappedtothe3Dsurface.Keywords:STEP(StandardforExchangeofProductModelData);FiniteElementMesh;MappingMethod;AutomaticGe??nerationStrategySTEP(StandardforExchangeofProductModelData)，国际标准号为ISO10303，是一套关于产品整个生命周期中产品数据的表达和交换的国际标准，其目标是提供产品全生命周期的计算机可识别的无二义性的产品信息描述和交换机制，且独立于任何应用系统。它涉及到机械、建筑、电气电子、复合材料等几乎所有的工业制造业领域。有限元网格生成对有限元法在工程实际中的应用起着十分重要的作用。以塑料注射模具行业为例，在注塑模成型分析中，不论采用双面流技术还是实体流技术，都需要以有限元网格模型为基础（较多的为表面网格模型）。目前国产的注塑模CAE软件的几何导入功能以及它与通用三维CAD软件的接口能力都还比较弱；另外，当有限元网格模型的网格品质较低时，计算结果的精度会很低，甚至会失真，导致错误的判断。因此，怎样提高国产的注塑模CAE软件与异构CAD系统的连接和集成能力，直接利用CAD建模时所构建的固有的、精确的几何模型信息来进行有限元单元剖分；怎样提高(注塑)产品的有限元单元剖分的品质，便成了需要解决的重要问题。为解决以上问题，本文基于通用CAD系统都支持的STEP国际标准对生成高品质表面网格的技术和策略进行了研究。1基于STEP的几何模型导入和重建本系统基于STEP标准的应用协议AP203(ConfigurationControlled3DDesignsof---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---MechanicalPartsandAssemblies)和AP214(CoreDataforAutomotiveMechanicalDesignProcesses)实现几何模型的导入和重建。以三维实体的精确的边界表示法模型（B??rep模型）作为基本的入口模型，读取各种异构CAD系统生成的模型的STEP中性文件，然后重建和显示模型。利用几何引擎的STEP组件，将STEP文件中的实体(Entity)映射成几何引擎定义的形(Shape)。模型导入后，利用STEP组件的功能函数处理Shape实现模型的重建和显示。2几何信息和拓扑信息的提取为了实现模型表面的网格划分，需要提取模型的几何(Geometry)信息和拓扑(Topology)信息作为网格剖分模块的输入参数。当模型重建后，利用几何引擎从待处理的模型上提取所需的数据信息。基于B??rep模型提取特征信息。在边界表示法(B??rep)中，实体用几何信息和拓扑信息表示。几何信息是指组成模型的纯粹几何元素的信息，如点(Point)的坐标、曲线(Curve)的长度、曲面(Surface)的面积和曲率等。拓扑信息表达了一个模型中不同实体间的关系，描述了几何实体间的连接方式。模型由若干面相互邻接而成；面的边界由多个闭合环形成；环由一系列边首尾衔接而成；边由一些点连接而成。按这样的层次模型的拓扑结构信息分为：体(Solid)信息、面(Face)信息、环(Loop)信息、边(Edge)信息和...