基于VTK的有限元计算结果可视化 尹小刚，奚金荣

 

基于VTK的有限元计算结果可视化
尹小刚，奚金荣
河海大学工程力学系，南京 (210098)

 

摘要：有限元计算结果的可视化是分析有限元计算结果的重要手段。随着可视化的广泛应用,人们对于三维真实感图形的要求也逐步提高。为了便于使用,国内外推出了许多优秀的可视化软件。其中可视化工具包(Visualization ToolKit)是一个面向对象的可视化类库,它为从事可视化工具开发的广大科研工作者提供直接的技术支持。本文介绍了常用的可视化技术、VTK(Visualization ToolKit)特点及可视化流水线，数据流向。以Microsoft Visual C++ 6.0作为开发工具，结合VTK，编制了相应的可视化程序，基本实现了有限元计算结果（温度场、位移场、 应力场等）的可视化。最后给出了一个可视化的实例，成功地实现了云图、切割、流线、流面的显示。 关键词：可视化；VTK；有限元计算结果

 

1. 引言
有限元分析过程中产生相当数量的结果信息,这些信息要被分析者理解,并加以利用,可视化是非常重要的。可视化技术利用人的视觉和计算机,根据数据产生的图像,利用颜色、密度、透明度、文字等技术,将不可见变为可见,在短时间内通过图形传递大量信息,使研究人员能够直观、迅速地观察到计算模拟的结果。VTK (Visualization ToolKit) 就是一款能给从事可视化应用程序开发工作的研究人员提供直接的技术支持的一个强大的可视化开发工具。
2. 有限元分析中常用的可视化技术
有限元分析中的可视化技术包括标量场的可视化技术和矢量场的可视化技术两大类[1]。标量场的可视化方法主要有彩色云图、等值线图、等值面及切片图,其中以等值线图和彩色云图最为常用。彩色云图通过颜色的变化反映数据的变化, 具有直观、 美观的特点, 是一种重要的可视化技术。其常用的生成算法有以下3种：
(1)根据所选物理量,在有限元网格上以不同颜色填充网格,产生既简单又十分直观的量值分布彩色云图。
(2)在两等值线之间的区域内填以不同的颜色.这种方法最常用。
(3)扫描线算法：该算法用插值法计算出扫描线上各点的场量值,并建立场量值与