STL格式的PIM仿真软件前处理系统.pdf

维普资讯 第 34卷第 6期 中南工业大学学报 (自然科学版) Vo1．34 NO．6 2003年 12月 J．CENT．SOUTH UNIV．TECHN0L． Dec． 2003 STL格式的 PIM仿真软件前处理系统 蒋炳炎 ，王 麟 ，谢 磊 ，李益 民 。黄伯云。 (1．中南大学 机 电工程 学院，湖南 长沙 ，410083； 2．中南大学 粉末冶金 国家重点实验室，湖南 长沙，410083) 摘要 ：在粉末注射成形 (PIM)仿真软件 的前处理部 分 ，需要 由三维 CAD实体模型 生成三角形网格 ．为 了实现 PIM 仿真软件 的前处理 系统 。提 出了一种 生成三 角形 网格 的算法 ，它从 STI格式文件 中获取 网格边界 ，并且将边界 离 散化 ，然后 由离散化的边界点 自动生成有限元网格．根据该算法 ，实现 了粉末注射充模仿真软件 MoldFill的前处理 系统 ，给 出了一个 网格生成 的实例 ，在实例 中生成节点 865个 ，三角形单元 1752个 ，占用 CPU 时间0．125s．此算 法可以适应任意形状 的单连通或多连通域 实体 ，较好地解决 了前处理 系统的网格生成 问题 ，对 于同类型的 cAE仿 真软件开发具有参考价值． 关t词 ：STL；有限元 ；网格划分 ；前处理 ；粉末注射成形 中圈分类号：TP31；TF124 文献标识码 ：A 文章编号：1005-9792(2003)06—0641-04 在粉末注射成形 CAE仿真软件 的有 限元计算 1，1 STL文件格式 中，前期数据准备耗时耗力 ，整个过程相 当繁琐 ，任 STI文件分为二进制和 ASCII2种格式． 何小的失误都将导致严重的错误．所 以，需读取其他 图 1所示为 ProE三维造型软件 中将模型保存 造型软件生成 的零件几何结构信息，利用计算机实 为 STI格式 时的表面三角划分结果 ，它将模 型 的表 现网格的 自动划分 ，产生有 限元计算所必须 的网格 面划分成若干个三角形 ，在保存时 ，将记录每个三角 形 的 3个顶点坐标 ，其 ASCII编码 的 STL文件格式 数据．自20世纪 70年代 以来 ，国 内外许多学者对此 如表 1所示 ． 进行 了大量研究．目前可将 网格划分方法分为 4类 ： 从表 1可 以看 出，STL文 件格式可分 为文件 即节点联结法[1]、模板法[3]、分解法 和基 于栅格 头 、三角形数据段和文件尾 3个部分 ，其 中三角形数 法[5]．其 中分解法又可分为几何分解法和拓扑分解 据段部分不断重复 ，以记录所有的三角形信息． 细分法 ．而三维 CAD造型软件一般可 以将模型保 1．2 边 界的提取 存为 STL格式 ，作者通过研究 STI文件格式 以及 根据 STI文件格式 的排列规律 ，确定提取它 的 几何分解方法 中的法 向偏移法和波前推进法[6L8_，提 D ， 出了一种适合注射模仿真分析的三角形网格划分算 法 ，以有 效地完成对任 意 目标 区域的剖分． 1 从 STL文件 中提取边界 STL是一种通用 的用来保存三维模