[发明专利]一种基于表层网格投影的铸造建模仿真网格剖分方法

说明书

本发明涉及铸造建模仿真技术，具体是一种基于表层网格投影的铸造建模仿真网格剖分方法。本发明解决了传统的网格剖分方法在应用于复杂铸件时容易导致铸件的边界处出现锯齿状误差的问题。一种基于表层网格投影的铸造建模仿真网格剖分方法，该方法是采用如下步骤实现的：步骤S1：读取铸件三维模型的STL文件；步骤S2：对铸件三维模型的STL文件进行缺陷处理；步骤S3：采用三维逐层扫描法对铸件三维模型进行网格剖分；步骤S4：对铸件三维模型的内部与边界进行划分，由此得到表层网格；步骤S5：对表层网格进行投影处理，由此得到贴合铸件三维模型形状的网格文件；步骤S6：保存并输出网格文件。本发明适用于铸造建模仿真。

技术领域

本发明涉及铸造建模仿真技术，具体是一种基于表层网格投影的铸造建模仿真网格剖分方法。

背景技术

在进行铸造建模仿真时，铸件网格剖分的质量对后续铸件模拟充型和计算有很大影响，因此良好的网格剖分对整个铸件数值模拟过程具有重大意义。目前，对于直角平面的简单铸件，传统的网格剖分方法具有良好的适用性。但对于薄壁并且带圆弧的复杂铸件，传统的网格剖分方法容易导致铸件的边界处出现锯齿状误差，由此导致铸件的斜度信息丢失，从而影响后续计算模拟的准确性。基于此，有必要发明一种基于表层网格投影的铸造建模仿真网格剖分方法，以解决传统的网格剖分方法在应用于复杂铸件时容易导致铸件的边界处出现锯齿状误差的问题。

发明内容

本发明为了解决传统的网格剖分方法在应用于复杂铸件时容易导致铸件的边界处出现锯齿状误差的问题，提供了一种基于表层网格投影的铸造建模仿真网格剖分方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种基于表层网格投影的铸造建模仿真网格剖分方法，该方法是采用如下步骤实现的：

步骤S1：读取铸件三维模型的STL文件；

步骤S2：对铸件三维模型的STL文件进行缺陷处理；

步骤S3：采用三维逐层扫描法对铸件三维模型进行网格剖分；

步骤S4：对铸件三维模型的内部与边界进行划分，由此得到表层网格；

步骤S5：对表层网格进行投影处理，由此得到贴合铸件三维模型形状的网格文件；

步骤S6：保存并输出网格文件。

所述步骤S1中，若铸件三维模型的STL文件为ASCII格式，则按行读取STL文件；若铸件三维模型的STL文件为二进制格式，则按文件字节数来循环读取STL文件。

按行读取STL文件的具体步骤如下：首先，定义相关结构体，并构建一个动态数组；然后，通过while循环读取STL文件，每读取一个三角面片就将对应的法向量和点的数据存入动态数组中；然后，输出读取的内容，直到所有三角面片全部遍历完成。

按文件字节数来循环读取STL文件的具体步骤如下：首先，得出STL文件的总字节数；然后，通过for循环读取STL文件，每循环一次向后移动50个字节，读取一个三角面片的信息并存入数组中，直到所有三角面片全部遍历完成，完成STL文件的读取。

所述步骤S2具体包括如下步骤：

首先，发出一簇射线穿透铸件三维模型，若某条射线穿过封闭环时造成交点不配对的情况，则判定铸件三维模型存在缺陷，并将缺陷所在网格的属性设为0；

然后，判断缺陷所在网格周围X、Y、Z三个方向上六个相邻网格的材质，若某一方向上两个相邻网格的材质相同，则将缺陷所在网格的属性重置为相邻网格的材质编号，由此完成对铸件三维模型的STL文件的缺陷处理。

所述步骤S3具体包括如下步骤：

首先，沿Z方向扫描铸件三维模型，由此得到平面域；

然后，沿Y方向扫描平面域，由此得到若干条扫描线；

然后，沿X方向扫描所有扫描线，由此得到若干个中心点；