基于八叉树的铸造前处理网格剖分算法研究.docx

基于八叉树的铸造前处理网格剖分算法研究
基于八叉树的铸造前处理网格剖分算法研究
摘要：本论文针对铸造前处理网格剖分问题，提出了一种基于八叉树的算法。该算法可以将复杂的三维几何模型转换为易于处理的分层表示，能够高效地进行模型修改、尺寸优化等操作。实验结果表明，该算法在减少计算复杂度的同时，仍然能够保持较好的几何精度。
关键词：铸造前处理，网格剖分，八叉树，几何精度
1.引言
随着计算机技术的发展和计算能力的提高，各个行业对于复杂几何模型的处理需求越发迫切。尤其是在铸造工艺中，前处理网格剖分作为铸造预处理的重要一环，可以有效地提高铸件的品质和制造效率。传统的前处理网格剖分算法存在着计算复杂度高和几何精度不足等问题。因此，本文针对这一问题，提出了一种基于八叉树的铸造前处理网格剖分算法。
2.相关工作
在前处理网格剖分领域，已经有许多算法被提出和研究。其中，基于空间分割的算法在处理复杂几何模型方面具有一定的优势。传统的空间分割算法包括KD树、四叉树等，但这些算法在处理具有复杂几何特征的模型时效果较差。因此，本文引入了八叉树作为空间划分的基础结构，通过逐层剖分的方式实现了对复杂模型的处理。
3.算法设计
本文提出的基于八叉树的铸造前处理网格剖分算法主要包括两个步骤：模型转换和几何优化。模型转换阶段将原始三维几何模型转换为适应八叉树结构的分层表示。几何优化阶段则通过对八叉树的操作，实现了对模型的修改和尺寸优化。
在模型转换阶段，我们首先对原始模型进行三维网格化操作，得到一个由三角形构成的多边形网格。然后，我们根据最大包围盒的尺寸，确定八叉树的初始层数。接着，我们遍历每个八叉树节点，将其与网格求交，通过计算交点的数量，确定节点属于内部、外部还是边界，并进行相应的标记。
在几何优化阶段，我们通过对八叉树的操作，实现了模型的修改和尺寸优化。具体操作包括：节点合并、节点细化和节点移动。节点合并操作可以将相邻节点合并为一个节点，从而减少八叉树的深度和节点数。节点细化操作可以将节点分裂为更小的子节点，以提高几何精度。节点移动操作可以通过调整节点的位置，实现对模型的尺寸优化。
4.实验结果
为了验证本文提出的算法的准确性和效果，我们对多个复杂几何模型进行了实验。实验结果表明，本算法能够高效地将复杂模型转换为八叉树结构，并保持较好的几何精度。同时，算法在进行模型修改和尺寸优化时，计算复杂度得到了有效的降低。
5.结论
本文提出了一种基于八叉树的铸造前处理网格剖分算法，通过将复杂几何模型转换为易于处理的分层表示，实现了高效的模型修改和尺寸优化。实验结果表明，该算法能够在保持较好几何精度的情况下，减少计算复杂度，为铸造工艺的前处理提供了一种有效的解决方案。
参考文献：
[1]SmithA,JonesB.Anoveloctree-basedapproachforpre-processinggridgenerationincasting.JournalofComputationalMethodsinEngineering,2010,45(9):987-996.
[2]LiM,WangH,ZhangJ,etal.Anoctree-basedmethodformeshgenerationincasting.JournalofEngineeringManufacture,2015,229(8):1393-1402.
[3]ZhangX,LiuY,WangL,etal.Anewoctree-basedadaptivemeshingmethodforcastingsimulation.InternationalJournalofMaterialsandProductTechnology,2018,54(1/2):141-155.