STL文件，一种前处理网格划分技术？？
文摘
2025-01-10 07:50
广东
对于从事专业仿真技术的工程师而言，我们已经习惯而且能够熟练的利用诸如ANSA、Hypermesh等网格划分前处理商业软件，本文将介绍一种间接的四面体（三角形）网格生成技术，源自一些其它相关行业的技术转接，比如医学生物领域、3D打印领域、工业CT等。
这类方法可以称之为stl文件生成法（小编自己命名），严格意义上讲这不算CAE领域，但是对于解决一些特殊场景、复杂模型的网格问题，不失为一种值得考虑的渠道！那么这是怎么一类技术？又是如何操作接入我们的CAE仿真呢？先举一个例子，源自于后台医学领域力学仿真方面研究的读者，针对病人脊柱建模然后仿真其损伤问题。很显然，人体脊柱模型非常复杂，构成元素繁多，如果按照常规土建、机械领域的方法进行建模、前处理和求解，难度将比较大。这个时候就跟行业特点结合起来，经过一些论文的介绍，针对此类问题可以利用CT扫描建立脊柱三维模型并生成网格化的stl文件，然后便可以基于stl文件来开展建模和仿真求解。
图-1所示为人体某部分脊柱结构，通过CT扫描数据之后利用专门的软件可以实现建模，到此我们可以便直接对模型网格划分；但是这里将直接利用CT扫描后生成带网格的stl文件，而这个文件的网格结果通常质量检查相对较好。
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图-1 人体脊柱模型[1]
为了将stl文件转为我们可以使用的仿真文件，我们利用hypermesh导入结果后再导出到abaqus等求解软件中即可，如图-2所示为导入hypermesh的脊柱网格，这个网格为壳单元，我们可以利用封闭的二维单元生成三维四面体网格，可以看到网格雅克比数值均为1。![]()
图-2 stl网格[2]
通过导出inp文件在abaqus中打开，结果如图-3所示，我们可以进行有关力学方面的仿真和求解设置。，可以看到单元均为实体四面体单元，我们同样可以修改单元类型。同理，导入ansys workbench。![]()
图-3 abaqus网格示意图
所以通过上述方式我们可以利用CT技术实现网格的生成，同样在工业领域也是如此，在一些先进制造领域使用工业CT技术完成产品几何参数和网格数据的生成。讲到这里，我们不得不提一下这几年比较火热的3D打印技术，因为在3D打印技术中也涉及到一个重要的环节就是网格切片，虽然与我们前处理的网格划分最终目标不一样，但是对几何模型的处理结果确实类似的。
在这里就不详细介绍3D打印中网格切片技术的算法内容，因为也有诸多的处理软件来实现这个过程，提出这个内容主要是拓展大家在网格生成方面的思路，是否可以实现一些技术的迁移使用。
小编从网上下载了几个3D打印的stl文件，其实所有的stl文件都能获取节点和网格信息，有了这些信息我们就能够实现编程求解，如图-4所示罗列的几个3D打印中的stl文件，如飞机、马里奥、弥勒佛、小黄人等。有些特别复杂的模型stl文件我们不一定能够直接使用，所以这个方法也有其限制性，我们根据实际情况判断即可。![]()
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最后提一下，最近小编在一个图片生成网格的帖子下瞎逛的时候，无意中看到一款带有网格生成的软件Simpleware，里面也有针对网格处理的模块并且能够导出为诸如abaqus、nastran等这些求解器使用的文件，不知道效果如何，大家感兴趣可以看看。这个软件应该在骨科、生物医学方面应用挺广的，在机械制造和土建领域方面好像少见到，仅提供一点信息供大家参考。至此通过全文的介绍，stl到底适合不适合前处理网格处理呢？这是一类好方法，可以拿来使用，但也不能解决太复杂的问题，大家业余研究拓展思路。1) 肖智韬. 基于非线性有限元法的人体腰椎强度预测及其在腰椎相关疾病中的应用喜欢作者，请点赞和在看![]()
