基于SiPESC的超大规模通用有限元可视化系统的研发与应用
发布时间：2021-12-16 23:16
有限元可视化系统是有限元分析系统的重要组成部分,其利用计算机图形学技术,将有限元分析过程中产生的数量庞大且结构复杂的计算数据转化为图形图像形式,以辅助设计人员直观了解和深入洞察计算结果。随着有限元方法和计算机图形学的发展,有限元数据结构日益复杂,新的可视化方法不断出现,为了更容易更便捷的将新的可视化方法应用于日益复杂的有限元数据,研究具有高度可扩展性的通用有限元可视化系统具有重要意义。同时随着GPU通用计算技术和CPU多核计算技术的飞速发展,单机计算能力显著增强,单机有限元计算规模由过去的几万、几十万节点规模发展到几百万,乃至几千万节点规模,但随之而来的问题是单机图形渲染能力相对不足。为了能流畅的显示超大规模有限元数据,研究高效的大规模有限元可视化策略非常关键。基于以上背景,本文围绕超大规模通用有限元可视化系统,从可扩展系统架构、大规模可视化策略、通用可视化算法和定制化可视化系统等方面开展了以下工作。第一,针对不断出现的新的有限元可视化需求,提出了一种具有高度可扩展性的有限元可视化系统架构。在系统核心层结构设计中,运用插件技术,根据有限元数据处理流程,将可视化系统分为多个独立的模块,实...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：162 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１各种可视化方法??Ｆｉｇ．?１．１?Ｖａｒｉｏｕｓ?ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄｓ??
??将可视化技术用于有限元结果显示由来已久，如图１．１所示，早在７０年代末，等值??线、云图等传统的可视化方法就己在有限元软件中被广泛应用。８０年代末，随着科学可??视化［３］?（Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ?ｉｎ?Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ?Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）领域的兴起，可视化方法变得日益丰富，??出现了等值面［４］、切面［５］、体绘制［６］等一系列可视化方法，并得以不断发展和改进。当前，??随着有限元方法的发展，有限元模型数据结构日益复杂。为了方便的集成现有的可视化??方法和灵活的添加新的可视化算法，对有限元可视化系统的可扩展性有很髙的要求。因??此研宄具有高度可扩展性的有限元可视化系统架构具有重要意义。??＼?ｗ??ＫＵ??图１．２大规模飞机网格模型??Ｆｉｇ?１．２?Ｌａｒｇｅ?ｓｃａｌｅ?ａｉｒｐｌａｎｅ?ｍｅｓｈ?ｍｏｄｅｌ??随着各领域科学研宄的不断深入和计算机性能的飞速发展，有限元计算规模也日益??增大，单机有限元分析规模由过去的几万、几十万节点规模，发展到几百万，乃至几千??万节点规模。例如
可执行程序后才能运行。这样一来，虽然程序执行效率上有所提高，但程序的灵活性，??可调式性较差。??ＳｉＰＥＳＣ平台以Ｃ＃语言开发，同时也提供了脚本语言支持。在图１．３中设计插件接??口时，在方法设置中，选中“可脚本化”选项，生成代码时，会自动添加脚本支持代码，??使得该方法可被脚本语言调用。??ＳｉＰＥＳＣ平台现已支持ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ和Ｐｙｔｈｏｎ两种脚本语言。利用脚本语言丰富的功??能包，可大大增加系统的灵活性。通过脚本语言，可动态组合相关计算插件、可视化插??件和第三方的工具库（如Ｐｙｔｈｏｎ的数学计算库、图线绘制工具等），实现定制化开发。??１．６．３图形用户界面??如图１．４所示，ＳｉＰＥＳＣ平台提供了大量的通用界面视图部件，如进度视图、资源浏??览视图、帮助视图、属性视图等
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于不规则三角网的等值线填充算法[J]. 杨玺,吴晟,李英娜,李川. 计算机应用与软件. 2016(10)
[2]基于分形算法的三维地形可视化应用[J]. 田明银,兰一麟涛,钱伟. 电子设计工程. 2016(14)
[3]一种层次结构中多维属性的可视化方法[J]. 陈谊,甄远刚,胡海云,梁婕,Kwan-Liu MA. 软件学报. 2016(05)
[4]一种基于特征信息种子点选取的多层次流线可视化[J]. 巴振宇,单桂华,刘俊,夏爽. 计算机辅助设计与图形学学报. 2016(01)
[5]可视化设计中的色彩应用[J]. 杨欢,李义娜,张康. 计算机辅助设计与图形学学报. 2015(09)
[6]基于八叉树及LOD视相关大规模三维城市模型研究[J]. 孙青,徐霞. 科技通报. 2014(03)
[7]一种基于不平滑度的网格简化算法[J]. 裴艳云,陈飞翔. 计算机工程与应用. 2013(14)
[8]基于VTK的有限元计算结果可视化[J]. 尹小刚,师广山,黄佳. 西北水电. 2012(05)
[9]超大型三维有限元模型的快速可视化算法[J]. 邹静,纪洪广. 图学学报. 2012(04)
[10]面向GPU的批LOD地形实时绘制[J]. 张兵强,张立民,张建廷. 中国图象图形学报. 2012(04)
硕士论文
[1]基于Delaunay三角网的等值线生成算法的研究[D]. 姚家振.安徽大学 2015
[2]基于种子控制算法的矢量场可视化方法[D]. 吉晓娟.江南大学 2007
[3]科学可视化中的伪彩色技术研究[D]. 李丽洁.哈尔滨工程大学 2006
本文编号：3538983
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：162 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１各种可视化方法??Ｆｉｇ．?１．１?Ｖａｒｉｏｕｓ?ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄｓ??
??将可视化技术用于有限元结果显示由来已久，如图１．１所示，早在７０年代末，等值??线、云图等传统的可视化方法就己在有限元软件中被广泛应用。８０年代末，随着科学可??视化［３］?（Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ?ｉｎ?Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ?Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）领域的兴起，可视化方法变得日益丰富，??出现了等值面［４］、切面［５］、体绘制［６］等一系列可视化方法，并得以不断发展和改进。当前，??随着有限元方法的发展，有限元模型数据结构日益复杂。为了方便的集成现有的可视化??方法和灵活的添加新的可视化算法，对有限元可视化系统的可扩展性有很髙的要求。因??此研宄具有高度可扩展性的有限元可视化系统架构具有重要意义。??＼?ｗ??ＫＵ??图１．２大规模飞机网格模型??Ｆｉｇ?１．２?Ｌａｒｇｅ?ｓｃａｌｅ?ａｉｒｐｌａｎｅ?ｍｅｓｈ?ｍｏｄｅｌ??随着各领域科学研宄的不断深入和计算机性能的飞速发展，有限元计算规模也日益??增大，单机有限元分析规模由过去的几万、几十万节点规模，发展到几百万，乃至几千??万节点规模。例如
可执行程序后才能运行。这样一来，虽然程序执行效率上有所提高，但程序的灵活性，??可调式性较差。??ＳｉＰＥＳＣ平台以Ｃ＃语言开发，同时也提供了脚本语言支持。在图１．３中设计插件接??口时，在方法设置中，选中“可脚本化”选项，生成代码时，会自动添加脚本支持代码，??使得该方法可被脚本语言调用。??ＳｉＰＥＳＣ平台现已支持ＪａｖａＳｃｒｉｐｔ和Ｐｙｔｈｏｎ两种脚本语言。利用脚本语言丰富的功??能包，可大大增加系统的灵活性。通过脚本语言，可动态组合相关计算插件、可视化插??件和第三方的工具库（如Ｐｙｔｈｏｎ的数学计算库、图线绘制工具等），实现定制化开发。??１．６．３图形用户界面??如图１．４所示，ＳｉＰＥＳＣ平台提供了大量的通用界面视图部件，如进度视图、资源浏??览视图、帮助视图、属性视图等
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于不规则三角网的等值线填充算法[J]. 杨玺,吴晟,李英娜,李川. 计算机应用与软件. 2016(10)
[2]基于分形算法的三维地形可视化应用[J]. 田明银,兰一麟涛,钱伟. 电子设计工程. 2016(14)
[3]一种层次结构中多维属性的可视化方法[J]. 陈谊,甄远刚,胡海云,梁婕,Kwan-Liu MA. 软件学报. 2016(05)
[4]一种基于特征信息种子点选取的多层次流线可视化[J]. 巴振宇,单桂华,刘俊,夏爽. 计算机辅助设计与图形学学报. 2016(01)
[5]可视化设计中的色彩应用[J]. 杨欢,李义娜,张康. 计算机辅助设计与图形学学报. 2015(09)
[6]基于八叉树及LOD视相关大规模三维城市模型研究[J]. 孙青,徐霞. 科技通报. 2014(03)
[7]一种基于不平滑度的网格简化算法[J]. 裴艳云,陈飞翔. 计算机工程与应用. 2013(14)
[8]基于VTK的有限元计算结果可视化[J]. 尹小刚,师广山,黄佳. 西北水电. 2012(05)
[9]超大型三维有限元模型的快速可视化算法[J]. 邹静,纪洪广. 图学学报. 2012(04)
[10]面向GPU的批LOD地形实时绘制[J]. 张兵强,张立民,张建廷. 中国图象图形学报. 2012(04)
硕士论文
[1]基于Delaunay三角网的等值线生成算法的研究[D]. 姚家振.安徽大学 2015
[2]基于种子控制算法的矢量场可视化方法[D]. 吉晓娟.江南大学 2007
[3]科学可视化中的伪彩色技术研究[D]. 李丽洁.哈尔滨工程大学 2006
本文编号：3538983
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