High-quality tetrahedral meshes are crucial for FEM-based simulation of large elasto-plastic deformation and tetrahedral-mesh-based simulation of fluid flow. This paper proposes a volume meshing method that exploits an octree-based adaptive signed distance field to fill the inside of a polygonal object with tetrahedra, of which dihedral angles are good. The suggested method utilizes an octree structure to reduce the total number of tetrahedra by space-efficiently filling an object with graded tetrahedra. To obtain a high-quality mesh with good dihedral angles, we restrict the octree in such a way that any pair of neighboring cells only differs by one level. In octree-based tetrahedral meshing, the signed distance computation of a point to the surface of a given object is a very important and frequently-called operation. To accelerate this operation, we develop a method that computes a signed distance field directly on the vertices of the octree cells while constructing the octree using a top-down approach. This is the main focus of the paper. The suggested tetrahedral meshing method is fast, stable and easy to implement.
Kim, Young-Woong;Kwon, Gi-Whan;Chae, Soo-Won;Shim, Jae-Kyung
Journal of Mechanical Science and Technology
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v.16
no.2
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pp.211-218
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2002
This paper proposes an unstructured tetrahedral meshing algorithm for CAD models in the IGES format. The work presented is based on the advancing front method, which was proposed by the third author. Originally, the advancing front method uses three basic operators, namely, trimming, wedging, and digging. In this research, in addition to the basic operators, three new operators splitting, local finishing, and octahedral-are added to stabilize the meshing process. In addition, improved check processes are applied to obtain better-shaped elements. The algorithm is demonstrated and evaluated by four examples.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.24
no.1
s.173
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pp.196-205
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2000
Computed Tomography (CT), Nuclear Magnetic Resonance Imaging (MR1) and some ultrasound techniques make it possible to obtain cross sections of human body or mechanical parts. In CAD system, a series of sectional surfaces can also be obtained from solid models of 3D objects. In this paper we introduce a tetrahedral meshing algorithm from these series of general sections using basic operators. In this scheme. general sections of three-dimensional object are triangulated first and side surfaces between two sections are triangulated by the use of tiling process. Finally tetrahedral meshing process is performed on each layer of 3D objects, which is composed of two general sections and one side surface.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.21
no.3
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pp.91-99
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2004
An unstructured tetrahedral mesh generation algorithm has been presented. In order to construct better meshes in interior region by using an advancing front technique, a connecting operator and a local finishing operator II have been developed in addition to the existing operators. Before applying digging operators that generate new nodes inside of a meshing region, a connecting operator is employed that uses existing nodes which satisfy certain conditions for producing well-conditioned elements. The local finishing operator II is introduced to terminate the meshing process more flexibly on remaining subregions. With these new operators, tetrahedral meshing process becomes more robust and good quality of meshes are constructed.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2003.06a
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pp.1605-1608
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2003
A unstructured tetrahedral mesh generation algorithm has been presented. To make better meshes in interior region using an advancing front technique, a connecting operator has been developed in addition to the existing operators. Before applying digging operators that generate new nodes inside of a meshing region, a connecting operator is employed that uses existing nodes which satisfy certain conditions for producing well-conditioned elements if possible. By introducing this new operator, tetrahedral meshing process becomes more robust and produces better quality of meshes.
This paper proposes a volume meshing method that fills the inside of an object with tetrahedra, of which dihedral angles are good. The suggested method is fast, stable and easy to implement It can also utilize an octree structure to space-efficiently fill an object with graded tetrahedra by reducing the total number of tetrahedra. To obtain a high-quality mesh with good dihedral angles, we restrict the octree such that any pair of neighboring cells only differs by one level. To efficiently construct a restricted-octree and generate a volume mesh from the octree, we utilize a signed distance field of an object on its bounded workspace. The suggested method can be employed in FEM-based simulation of large elasto-plastic deformation and tetrahedral-mesh-based simulation of fluid flow.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2002.05a
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pp.150-153
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2002
The use of the finite element method for biomechanical analysis is increasing rapidly in recent years. Since biomechanical models are usually in very complex shapes, it takes a lot of time and efforts to build reasonable finite element models. In this paper, a new tetrahedral meshing algorithm from the series of 2-D computed tomography(CT) images has been proposed. In this scheme, the planar sections of three-dimensional objects and the side surfaces between two planar sections are triangulated first, and then an advancing front algorithm is employed to construct tetrahedral elements by using basic operators. A sample finite element model for thoracic vertebra is presented.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.28
no.10
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pp.1517-1525
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2004
Shell finite elements are widely used for the analysis of thin section objects such as sheet metal parts, automobile bodies and et al. due to their computational efficiency. Since many of input data for finite element analysis are given as solid models or triangulated surface models, one should extract midsurface information from these input data initially and then construct shell meshes on the extracted midsurfaces. In this paper, a method of generating shell elements on midsurfaces directly from input models has been proposed, in which midsurface generating process can be omitted. In order to construct shell meshes, the input models should be triangulated on surfaces first, and then tetrahedral elements are generated by using an advancing front method, and finally mid shell surfaces are obtained from tetrahedral meshes. Some examples are given to demonstrate the efficiency of the proposed method.
Shell finite elements are widely used for the analysis of thin section objects such as sheet metal parts, automobile bodies and et al. due to their computational efficiency. Since many of input data for finite element analysis are given as solid models or triangulated surface models, one should extract midsurface information from these input data initially and then construct shell meshes on the extracted midsurfaces. In this paper, a method of generating shell elements on midsurfaces directly from input models have been proposed. In order to construct shell meshes, the input models should be triangulated on surfaces first, and then tetrahedral elements are generated by using an advancing front method, and finally mid shell surfaces are obtained from tetrahedral meshes. Some examples are given to demonstrate the efficiency of the proposed method.
Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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v.15
no.1
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pp.57-65
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2011
In this paper, a good quality mesh generation for the finite element method is investigated for artificial hip joint simulations. In general, bad meshes with a large aspect ratio or mixed elements can give rise to excessively long computational running times and extremely high errors. Typically, hexahedral elements outperform tetrahedral elements during three-dimensional contact analysis using the finite element method. Therefore, it is essential to mesh biologic structures with hexahedral elements. Four meshing schemes for the finite element analysis of an artificial hip joint are presented and compared: (1) tetrahedral elements, (2) wedge and hexahedral elements, (3) open cubic box hexahedral elements, and (4) proposed hexahedral elements. The proposed meshing scheme is to partition a part before seeding so that we have a high quality three-dimensional mesh which consists of only hexahedral elements. The von Mises stress distributions were obtained and analyzed. We also performed mesh refinement convergence tests for all four cases.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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