Published May 12, 2020 | Version v1
Publication Open

Mesh smoothing algorithm based on exterior angles split

Creators

  • 1. Peking University
  • 2. State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering

Description

Since meshes of poor quality give rise to low accuracy in finite element analysis and kinds of inconveniences in many other applications, mesh smoothing is widely used as an essential technique for the improvement of mesh quality. With respect to this issue, the main contribution of this paper is that a novel mesh smoothing method based on an exterior-angle-split process is proposed. The proposed method contains three main stages: the first stage is independent element geometric transformation performed by exterior-angle-split operations, treating elements unconnected; the second stage is to offset scaling and displacement induced by element transformation; the third stage is to determine the final positions of nodes with a weighted strategy. Theoretical proof describes the regularity of this method and many numerical experiments illustrate its convergence. Not only is this method applicable for triangular mesh, but also can be naturally extended to arbitrary polygonal surface mesh. Quality improvements of demonstrations on triangular and quadrilateral meshes show the effectiveness of this method.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

نظرًا لأن الشبكات ذات الجودة الرديئة تؤدي إلى دقة منخفضة في تحليل العناصر المحدودة وأنواع المضايقات في العديد من التطبيقات الأخرى، يتم استخدام تجانس الشبكة على نطاق واسع كتقنية أساسية لتحسين جودة الشبكة. فيما يتعلق بهذه المسألة، فإن المساهمة الرئيسية لهذه الورقة هي اقتراح طريقة جديدة لتنعيم الشبكة بناءً على عملية تقسيم الزاوية الخارجية. تحتوي الطريقة المقترحة على ثلاث مراحل رئيسية: المرحلة الأولى هي التحول الهندسي المستقل للعناصر الذي يتم إجراؤه بواسطة عمليات تقسيم الزاوية الخارجية، ومعالجة العناصر غير المتصلة ؛ المرحلة الثانية هي تعويض التحجيم والإزاحة الناجمين عن تحويل العناصر ؛ المرحلة الثالثة هي تحديد المواضع النهائية للعقد باستراتيجية مرجحة. يصف الدليل النظري انتظام هذه الطريقة وتوضح العديد من التجارب العددية تقاربها. لا تنطبق هذه الطريقة على الشبكة المثلثة فحسب، بل يمكن أيضًا تمديدها بشكل طبيعي إلى شبكة سطحية مضلعة عشوائية. تُظهر التحسينات النوعية للعروض التوضيحية على الشبكات المثلثة والرباعية فعالية هذه الطريقة.

Translated Description (French)

Étant donné que les maillages de mauvaise qualité entraînent une faible précision dans l'analyse par éléments finis et des inconvénients dans de nombreuses autres applications, le lissage des mailles est largement utilisé comme technique essentielle pour l'amélioration de la qualité des mailles. En ce qui concerne cette question, la principale contribution de cet article est qu'une nouvelle méthode de lissage des mailles basée sur un processus de division angulaire extérieure est proposée. La méthode proposée comprend trois étapes principales : la première étape est la transformation géométrique des éléments indépendants effectuée par des opérations de division angulaire extérieure, en traitant les éléments non connectés ; la deuxième étape consiste à décaler la mise à l'échelle et le déplacement induits par la transformation des éléments ; la troisième étape consiste à déterminer les positions finales des nœuds avec une stratégie pondérée. La preuve théorique décrit la régularité de cette méthode et de nombreuses expériences numériques illustrent sa convergence. Non seulement cette méthode est applicable aux mailles triangulaires, mais elle peut également être naturellement étendue aux mailles de surface polygonales arbitraires. L'amélioration de la qualité des démonstrations sur mailles triangulaires et quadrilatérales montre l'efficacité de cette méthode.

Translated Description (Spanish)

Dado que las mallas de mala calidad dan lugar a una baja precisión en el análisis de elementos finitos y a tipos de inconvenientes en muchas otras aplicaciones, el alisado de la malla se utiliza ampliamente como una técnica esencial para la mejora de la calidad de la malla. Con respecto a este tema, la principal contribución de este trabajo es que se propone un novedoso método de suavizado de malla basado en un proceso de división de ángulo exterior. El método propuesto contiene tres etapas principales: la primera etapa es la transformación geométrica de elementos independientes realizada por operaciones de división de ángulo exterior, tratando elementos desconectados; la segunda etapa es compensar el escalado y el desplazamiento inducido por la transformación de elementos; la tercera etapa es determinar las posiciones finales de los nodos con una estrategia ponderada. La prueba teórica describe la regularidad de este método y muchos experimentos numéricos ilustran su convergencia. Este método no solo es aplicable a la malla triangular, sino que también se puede extender naturalmente a la malla superficial poligonal arbitraria. Las mejoras de calidad de las demostraciones en mallas triangulares y cuadriláteras muestran la efectividad de este método.

Files

journal.pone.0232854&type=printable.pdf

Files (8.2 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:13f40550678cd7078525b70e04788021
8.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
خوارزمية تنعيم الشبكة بناءً على تقسيم الزوايا الخارجية
Translated title (French)
Algorithme de lissage du maillage basé sur la division des angles extérieurs
Translated title (Spanish)
Algoritmo de suavizado de malla basado en la división de ángulos exteriores

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3024669454
DOI
10.1371/journal.pone.0232854

Is supplement to
https://openalex.org/W846467522 (Other)
https://openalex.org/W2752501457 (Other)
https://openalex.org/W2388233727 (Other)
https://openalex.org/W2384300524 (Other)
https://openalex.org/W2348089490 (Other)
https://openalex.org/W2096834459 (Other)
https://openalex.org/W2090754858 (Other)
https://openalex.org/W2089280110 (Other)
https://openalex.org/W2059452441 (Other)
https://openalex.org/W2022785616 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1965752103
  • https://openalex.org/W1968018633
  • https://openalex.org/W1971169262
  • https://openalex.org/W1980802338
  • https://openalex.org/W1983419028
  • https://openalex.org/W1984527467
  • https://openalex.org/W1985395230
  • https://openalex.org/W2020995339
  • https://openalex.org/W2031894851
  • https://openalex.org/W2085525401
  • https://openalex.org/W2085623329
  • https://openalex.org/W2097986201
  • https://openalex.org/W2102779916
  • https://openalex.org/W2109991971
  • https://openalex.org/W2119299581
  • https://openalex.org/W2133500334
  • https://openalex.org/W2143607173
  • https://openalex.org/W2155328970
  • https://openalex.org/W2160003827
  • https://openalex.org/W2617021316
  • https://openalex.org/W2752501457