基于Qt和VTK的铸造有限元后处理可视化系统研发

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铸造模拟仿真技术的出现,改变了传统铸造工艺的改进主要依靠经验的生产方式,大大的节约了生产成本。近年来,随着计算机技术的发展,铸造的模拟仿真技术也已经得到迅猛的发展。后处理是铸造模拟中负责展示计算结果的一环,也是直接影响用户体验的一环。然而在国内开发的主流铸造CAE软件的后处理系统存在渲染效果较差,代码开发维护较困难的问题。本文研发了基于Qt和VTK的铸造有限元可视化后处理系统,实现了更加强大的渲染效果。本文的主要工作如下:(1)深入研究了Qt跨平台C++图形用户界面库和VTK可视化图形包两项技术,研发了基于Qt和VTK的铸造有限元可视化后处理系统,针对铸造有限元数据可视化的特性进行了功能架构的总体设计和界面交互设计。(2)在Qt框架上搭建了VTK可视化渲染管线,利用VTK可视化图形包提取了节点,单元,单元类型,节点上数据,单元内数据等信息,建立了有限元数据模型,并实现了一系列可视化功能,包括交互设计,标量场的可视化,三维模型的剖切,等值面的生成,生成包围盒等。(3)利用所开发的铸造有限元后处理可视化系统,对CAE软件计算的结果文件进行了相关功能的测试和展示。利用温度场、位移分量、等效应力、等效应变的渲染结果进行了铸造工艺上的分析,并且与以OpenGL作为渲染引擎的市面主流CAE软件进行了渲染效果上的对比。本文设计和开发的铸造有限元后处理可视化系统,在模型立体感、光滑程度、色彩表现力等渲染效果方面均有明显的提升,并且开发了一些新功能加强了后处理系统的体验效果,证实了使用更强大的图形引擎的优越性,具有很强的应用价值。
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