毕业设计（论文）-骨科三维有限元生物力学分析中网格生成的研究与实现.doc

摘要 骨科三维有限元生物力学分析中网格生成的研究与实现 全套图纸加扣?3012250582 随着信息技术在医学领域逐渐深入和广泛的应用，骨科三维有限元生物力学分析已成为骨科医学研究中的一种不可或缺的科研方法。通过网格生成将处理对象离散化是运用有限元法求解生物力学问题的一个必要的前期处理环节，而网格生成的效率和质量会直接影响到求解问题所用的时间和分析结果的精确度。所以，研究网格生成方法，对于提高骨科三维有限元生物力学分析的效率和精确度，都具有重要的现实意义。 本文提出了一种全新的、高效的、自适应的可用于骨科三维有限元生物力学分析的网格生成方法，并详细阐述了其实现过程。在传统的骨科三维有限元生物力学分析中，通常利用MIMICS等软件将整个骨骼模型剖分，然后再手动划分骨质的厚度（即在模型中区分出骨质和骨髓，为二者赋予不同的物理特性），操作繁琐费时。在本文所述方法中，利用基于顶点的三维模型缩放算法，将STL文件描述的原始骨骼3D模型进行小距离缩放，形成一个双层嵌套结构；然后利用开源软件TetGen对上述结构进行四面体剖分，得到一个双层网格模型；最后，自主设计程序，将内层网格删除，生成一个有一定厚度的、可用于有限元分析的三维网格模型。本文所述的网格生成方法，具有算法简单、实现高效、满足自适应性等优势，同时也存在可能导致面片自交等不足。 本文的整体组织安排如下： 第一章介绍了本课题的研究意义、有限元分析方法及有限元网格生成的国内外研究状况。 第二章介绍了STL文件的格式及本课题在实现过程中用到的第三方工具。 第三章给出了本课题的整体设计，重点介绍了基于顶点偏移的模型缩放算法。 第四章详细介绍了本课题的具体实现。 第五章讨论了本课题实现的时空复杂度以及优缺点。 关键字：有限元分析，网格生成，模型缩放 Abstract The Research and Implementation of Mesh Generation in Three - dimensional Finite Element Biomechanics Analysis of Orthopedics As information technology gradually in-depth and extensive application in the medical field, the three-dimensional finite element biomechanical analysis of orthopaedic has become an indispensable research method in orthopedic medicine research.The discretization of the object to be processed by mesh generation is a necessary pre-processing process to solve the biomechanical problem by using the finite element method. The efficiency and quality of the mesh generation will directly affect the time of solving the problem and the correctness of the solution. Therefore, the study of mesh generation method is of great significance for improving the efficiency and accuracy of three-dimensional finite element biomechanical analysis of orthopedics. This paper presents a new, efficient and adaptive method of mesh generation that can be used in three-dimensional finite element biomechanical analysis of orthopaedic, and elaborates its implementation process in detail. In the traditional three-dimensional finite element biomechanical analysis of orthopedics, the entire skeletal model was usually divided