Published May 18, 2017
| Version v1
Publication
Open
Hexahedral mesh generation via constrained quadrilateralization
Description
Decomposing a volume into high-quality hexahedral cells is a challenging task in finite element simulations and computer graphics. Inspired by the use of a spatial twist continuum and frame field in previous hexahedral mesh generation methods, we present a method of hexahedral mesh generation via constrained quadrilateralization that combines a spatial twist continuum and frame fields. Given a volume represented by a tetrahedral mesh, surface quadrilateral mesh and frame field, we first extend the loop of the surface of a solid to a layer of hexahedral elements, then divide the solid into two smaller sub-solids by the layer, and finally handle them recursively until all of the sub-solids are empty. In our hexahedral mesh generation framework, we apply constrained quadrilateralization to extend the loop to a layer of hexahedral elements. The "divide-and-conquer" strategy used in this method is suitable for parallelization. This method can potentially lead to easier and more robust implementations that are more parallelizable and less dependent on heavy numerical libraries. The testing results show that the quality of the meshes generated by this method is similar to those produced by current state-of-the-art mesh generation methods.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يعد تحليل الحجم إلى خلايا سداسية السطوح عالية الجودة مهمة صعبة في محاكاة العناصر المحدودة ورسومات الكمبيوتر. مستوحاة من استخدام استمرارية الالتواء المكاني وحقل الإطار في طرق توليد الشبكة سداسية السطوح السابقة، نقدم طريقة لتوليد الشبكة سداسية السطوح عبر الرباعية المقيدة التي تجمع بين استمرارية الالتواء المكاني وحقول الإطار. بالنظر إلى الحجم الذي تمثله شبكة رباعية السطوح وشبكة رباعية السطوح ومجال الإطار، نقوم أولاً بتمديد حلقة سطح المادة الصلبة إلى طبقة من العناصر سداسية السطوح، ثم نقسم المادة الصلبة إلى مادتين صلبة فرعية أصغر بواسطة الطبقة، وأخيراً نتعامل معها بشكل متكرر حتى تصبح جميع المواد الصلبة الفرعية فارغة. في إطارنا لتوليد الشبكات سداسية السطوح، نطبق الرباعية المقيدة لتمديد الحلقة إلى طبقة من العناصر سداسية السطوح. استراتيجية "فرق تسد" المستخدمة في هذه الطريقة مناسبة للتوازي. يمكن أن تؤدي هذه الطريقة إلى تطبيقات أسهل وأكثر قوة تكون أكثر قابلية للتوازي وأقل اعتمادًا على المكتبات العددية الثقيلة. تظهر نتائج الاختبار أن جودة الشبكات الناتجة عن هذه الطريقة مماثلة لتلك التي تنتجها طرق توليد الشبكات الحديثة الحالية.Translated Description (French)
Décomposer un volume en cellules hexaédriques de haute qualité est une tâche difficile dans les simulations par éléments finis et l'infographie. Inspirés par l'utilisation d'un continuum de torsion spatiale et d'un champ de trame dans les méthodes de génération de maillage hexaédrique précédentes, nous présentons une méthode de génération de maillage hexaédrique via une quadrilatérisation contrainte qui combine un continuum de torsion spatiale et des champs de trame. Étant donné un volume représenté par un maillage tétraédrique, un maillage quadrilatéral de surface et un champ de trame, nous étendons d'abord la boucle de la surface d'un solide à une couche d'éléments hexaédriques, puis divisons le solide en deux sous-solides plus petits par la couche, et enfin les manipulons de manière récursive jusqu'à ce que tous les sous-solides soient vides. Dans notre cadre de génération de maillage hexaédrique, nous appliquons une quadrilatérisation contrainte pour étendre la boucle à une couche d'éléments hexaédriques. La stratégie « diviser pour régner » utilisée dans cette méthode est adaptée à la parallélisation. Cette méthode peut potentiellement conduire à des implémentations plus faciles et plus robustes, plus parallélisables et moins dépendantes des bibliothèques numériques lourdes. Les résultats des tests montrent que la qualité des maillages générés par cette méthode est similaire à celle produite par les méthodes actuelles de génération de maillages à la pointe de la technologie.Translated Description (Spanish)
Descomponer un volumen en celdas hexaédricas de alta calidad es una tarea desafiante en simulaciones de elementos finitos y gráficos por ordenador. Inspirados en el uso de un continuo de torsión espacial y un campo de marco en métodos anteriores de generación de malla hexaédrica, presentamos un método de generación de malla hexaédrica a través de cuadrilateralización restringida que combina un continuo de torsión espacial y campos de marco. Dado un volumen representado por una malla tetraédrica, una malla cuadrilátera de superficie y un campo de marco, primero extendemos el bucle de la superficie de un sólido a una capa de elementos hexaédricos, luego dividimos el sólido en dos subsólidos más pequeños por la capa y finalmente los manejamos recursivamente hasta que todos los subsólidos estén vacíos. En nuestro marco de generación de malla hexaédrica, aplicamos cuadrilateralización restringida para extender el bucle a una capa de elementos hexaédricos. La estrategia de "dividir y conquistar" utilizada en este método es adecuada para la paralelización. Este método puede conducir potencialmente a implementaciones más fáciles y robustas que son más paralelizables y menos dependientes de bibliotecas numéricas pesadas. Los resultados de las pruebas muestran que la calidad de las mallas generadas por este método es similar a las producidas por los métodos actuales de generación de mallas de última generación.Files
journal.pone.0177603&type=printable.pdf
Files
(13.9 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:c9f864b203163ba1e1f7176c9f416dfd
|
13.9 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- توليد شبكة سداسية السطوح عن طريق الرباعية المقيدة
- Translated title (French)
- Génération de mailles hexaédriques via une quadrilatérisation contrainte
- Translated title (Spanish)
- Generación de malla hexaédrica mediante cuadrilateralización restringida
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2617021316
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0177603
References
- https://openalex.org/W1194229105
- https://openalex.org/W1544819241
- https://openalex.org/W1546213718
- https://openalex.org/W1561653267
- https://openalex.org/W1563211680
- https://openalex.org/W1964036283
- https://openalex.org/W1979545934
- https://openalex.org/W1985127753
- https://openalex.org/W1991393198
- https://openalex.org/W1999307380
- https://openalex.org/W1999370548
- https://openalex.org/W2001102988
- https://openalex.org/W2016603590
- https://openalex.org/W2025390098
- https://openalex.org/W2045639139
- https://openalex.org/W2064619847
- https://openalex.org/W2067197858
- https://openalex.org/W2069605750
- https://openalex.org/W2075891377
- https://openalex.org/W2109770908
- https://openalex.org/W2114969937
- https://openalex.org/W2143269273
- https://openalex.org/W2160317488
- https://openalex.org/W2165068833
- https://openalex.org/W2168646552
- https://openalex.org/W2173492485
- https://openalex.org/W2293626636
- https://openalex.org/W2999602145
- https://openalex.org/W3399552
- https://openalex.org/W4235375376
- https://openalex.org/W634678854
- https://openalex.org/W763876211