基于體繪制的有限元分析結(jié)果可視化研究.pdf

1、有限單元法是一種工程分析領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的數(shù)值計(jì)算方法，其計(jì)算結(jié)果的可視化是有限元系統(tǒng)的重要組成部分。在三維有限元分析中，計(jì)算結(jié)果的數(shù)據(jù)分布是一個(gè)空間立體的分布，經(jīng)典的有限元可視化方法將三維有限元數(shù)據(jù)映射到表面上進(jìn)行面繪制，但映射表面會(huì)遮擋其它的空間數(shù)據(jù)，而不能觀察到數(shù)據(jù)的全貌，故通常需在實(shí)體的關(guān)鍵區(qū)域切片，將切片面作為映射面顯示內(nèi)部數(shù)據(jù)。
　　體繪制技術(shù)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)圖像處理中，它具有的空間數(shù)據(jù)篩選能力可方便地強(qiáng)化或弱化實(shí)體內(nèi)某些

2、數(shù)據(jù)的顯示以區(qū)分人體的內(nèi)部組織，故將該技術(shù)運(yùn)用于三維有限元分析，以直接顯示實(shí)體內(nèi)部關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
　　在綜合分析體繪制技術(shù)和有限元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)后，本文基于三種非均勻網(wǎng)格體繪制算法（投影四面體法、光線投射法和Z向掃描法）提出了四種的三維有限元數(shù)據(jù)可視化方法，分別是單標(biāo)量體繪制，體面混合繪制，時(shí)序體繪制和多標(biāo)量體繪制。單標(biāo)量體繪制是針對(duì)三維實(shí)體中的某一標(biāo)量的純體繪制;體面混合繪制將體繪制技術(shù)與某些面繪制方法（等值面、切片和向量箭頭）結(jié)合顯

3、示空間內(nèi)某一標(biāo)量;時(shí)序體繪制用于單幀靜態(tài)顯示三維有限元瞬態(tài)分析的多個(gè)時(shí)間數(shù)據(jù);多標(biāo)量體繪制用于單幀靜態(tài)顯示三維實(shí)體中的多種標(biāo)量數(shù)據(jù)。
　　同時(shí)基于以上可視化方法本文搭建一個(gè)跨平臺(tái)的三維有限元數(shù)據(jù)體繪制可視化系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用Visualization Toolkit(VTK)圖形庫(kù)和Qt界面庫(kù)混合編程實(shí)現(xiàn)，它包括輸入模塊，輸出模塊，交互模塊和顯示模塊四個(gè)模塊，輸入模塊導(dǎo)入外部計(jì)算數(shù)據(jù);交互模塊實(shí)現(xiàn)交互操作;顯示模塊繪制數(shù)據(jù)，該模塊為