用 matlab 绘制任意 3d 有限元网格答案

【问题标题】：Plotting arbitrary 3d finite element mesh with matlab用 matlab 绘制任意 3d 有限元网格
【发布时间】：2018-01-22 01:35:42
【问题描述】：

大家好，我正在尝试从 MSC Patran 导出网格，然后在 Matlab 中绘制它。网格可以是任意形状。我有所有节点的 x、y 和 z 坐标。到目前为止，我已经尝试了许多不同的选项，这就是 他们失败的原因：

Surfc() 与 meshgrid 和 griddata：我用 meshgrid 在 x-y 平面上生成了一个网格，然后使用 griddata 来获得 z 矩阵。但是这个图只有在只有 1 个 z 值对应于 x-y 对时才有效。换句话说，要使其工作，z 必须是 z = f(x,y) 类型。

pdegplot() ：我发现 matlab 可以导入和绘制 .stl 文件。我尝试转换我的坐标矩阵格式并用这个函数绘制它，但它也不起作用。因为显然在 .stl 文件中，一条边不能被超过 2 个元素共享。但是我的 FEM 文件总是（我希望）壳元素。这意味着 3 个或更多元素可以共享相同的元素。

Surfc() with 3d meshgrid：我发现 meshgrid() 可以接受 3 个输入 (x,y,z) 并创建一个 3d 网格。然而，这也不起作用。我使用了一个非常小的网格，大约有 1000 个节点，代码试图生成 3 个具有 1000x1000x1000 元素的矩阵。这意味着 1000 个节点的网格需要大约 3 GB 的内存。更重要的是，surfc 甚至无法绘制。

以某种方式自动导入其他文件格式：到目前为止，我一直在使用 patran 中性文件 (.out)。我手动读取文件并从中提取 x,y,z 数据。 Patran 还可以导出为 parasolid、iges 和 step 文件格式。我在 matlab 中寻找直接导入和绘制这些函数的方法，但就我所见而言，这些函数并不存在。

手动生成网格： Matlab 可以创建 3D 对象（如 [x,y,z] = sphere()），Surfc() 可以绘制这些对象，尽管我在 (1.) 中说过，x ,y,z 由 sphere() 生成的矩阵不像 (3.) 中那样是 3 维的，所以我尝试遵循这个并从我的 FEM 文件手动生成一个 3d 网格，仅用于测试。我发现 z 有重复的列，并且在每一列（作为一个层）中有 x 和 y 的 n 个值。当我尝试手动为我的网格做同样的事情时，surfc() 不再起作用。它绘制了一个我什至无法描述的非常奇怪的形状。

寻找第 3 方绘图软件：我尝试使用 gnuplot 之类的（轻量级）软件并访问，但到目前为止我都湿透了。如果您知道任何可以直接绘制 patran 中性文件的软件（最好是开源），我愿意接受建议。但该软件还必须能够绘制等高线图。因为我在 Matlab 中计算每个节点的数量，然后在网格上绘制其轮廓。

【问题讨论】：

网格（除非完全规则）不仅由点定义，而且由点之间的连接定义。您是否有连接信息，或者您正在处理常规网格？您还非常坚定地描述了它为什么起作用，但忘记描述您的数据！我只能从您的第一个函数中暗示每个 x,y 都有多个 Z 吗？怎么样？
@Ander Biguri 我的网格不规则，是的，我有连接信息。目前我的网格都是二次的（尽管它也可能是三等）。我有一个矩阵给出每个元素的 4 个节点（m x 4）和一个矩阵，给出每个节点的 x、y、z 坐标（n x 3）。其中 m 是元素数，n 是节点数。
所以你可以有一个tetramesh?
至于您的下一个问题，是的，每个 x,y 都有多个 z。这就是我所说的任意。但我想我应该更清楚。想想 x-z 平面上的一个盘子。在这种情况下，所有节点的 y 坐标相同。如果两个节点有相同的 x，那么这意味着两个节点的 x 和 y 相同，但 z 不同。
我明白你的意思，但你描述错误。您的数据是[x,y,z]，即使有时某些值被多次使用。看看建议的功能。我不认为有一个用于四边形的，我认为你只需要编写自己的

标签： matlab plot

【解决方案1】：

所以你可以有一个tetramesh？

您似乎正在使用 FEM-stile 网格，因此标准的表面绘图功能不起作用。对于不同形状（不是四边形）的 FEM 网格，您可能需要编写自己的函数...

【讨论】：

【解决方案2】：

如果您在说变量 p 和 c 中有网格点和网格单元连接，则可以使用外部 Matlab FEA 工具箱到 plot both structured and unstructured grids，例如plotgrid 命令

% Cread grid struct.
grid.p = p;
grid.c = c;
grid.a = gridadj(p,c,size(p,1));   % Reconstruct grid cell adjacencies.
grid.b = gridbdr(p,c,grid.a);      % Reconstruct boundary information.
grid.s = ones(1,size(c,2));        % Set subdomain numbers to 1 for all grid cells.

% Plot grid.
plotgrid( grid )

【讨论】：