薄壁物体表面网格的四面体化

Question

我需要生成一个薄壁物体对象的四面体（体积）网格。想象一下像瓶子或塑料碗等物体，这些物体大多是空心的。 FEM模拟需要体积网格。物体外表面的表面网格可通过测量获得，例如使用例如octomap或KinectFusion。因此顶点间距相对规则。由于壁厚是已知的，因此可以通过移动内部的所有点从外表面计算物体的内表面。

到目前为止，我已经考虑过以下方法：

1. 创建3D Delaunay三角剖分（会破坏现有的曲面网格），然后移除不在两个原始曲面之间的所有四面体。对于此检查，可能需要创建2个曲面的隐式曲面表示。

2. 创建3D Delaunay三角剖分并使用Alphashapes移除“内部”（在空心空间中）或“外部”（外部表面）的四面体。

3. 关闭外部和内部网格，并将它们分别装入tetgen作为外壳和孔。

这些方法对我来说似乎有点不优雅，但它们仍有一些陷阱。我可能需要几个库/工具。对于1和2，可能仍然需要tetgen或另一个FEM网格划分工具来创建条件良好的四面体。有没有人有更直接的解决方案？我想这也应该是3D打印中的常见问题。

关于工具/库，到目前为止我已经研究过PCL，meshlab和tetgen。他们似乎只做了部分工作。理想情况下，我只想使用开源库并避免需要手动干预的工具。

Answer 1

一种方法是：

• 创建表面点的三角形网格，
• 将该表面拉伸（移动）到给定厚度的内部。这会产生墙壁的体积（三角形棱柱），
• 每个棱镜可以分成三个四面体。

Answer 2

我看到的问题是宽高比。

单层四面体不能很好地再现壳体或弯曲行为。穿过厚度的单个元件将需要大的网格。放置多个可能会破坏银行，以保持宽高比和角度可接受。

在这种情况下，我更喜欢砖或厚壳元素到四面体。我认为建模会更容易，行为也会更加忠实于物理学。