Estrutura de dados para representação de modelos bidimensionais de elementos de contorno

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil, 2000.Uma das principais vantagens do Método dos Elementos de Contorno, cuja característica mais importante é a necessidade de definição da estrutura da sua malha apenas no contorno, é a facilidade em se representar o modelo geométrico. Esta característica, facilita, consideravelmente, a representação e manipulação da geometria, da geração de malha e das informações dos atributos à mesma. Embora muitos modelos planos de elementos de contorno possam ser gerados através de pré-processadores simples, existem alguns casos especiais nos quais o processo de modelagem não é uma tarefa trivial, requerendo o uso de programas de pré-processamento mais sofisticados. Como exemplos de casos especiais podem ser citados os casos de modelos com formas geométricas complexas, regiões infinitas ou semi-infinitas, regiões múltiplas e desconexas, arestas desconexas (fissuras) e furos. Dentro deste contexto, este trabalho apresenta uma estrutura de dados capaz de representar e tratar modelos bidimensionais genéricos de Elementos de Contorno com algumas características especiais. A estrutura de dados desenvolvida partiu da bem conhecida estrutura das Semi-Arestas (Half-Edge) — uma representação clássica da modelagem sólida através do contorno, mas que também pode ser utilizada para modelos planos, que devido a suas características, apresenta uma propriedade bastante conveniente para a representação e manipulação de modelos geométricos. Essas características serão apresentadas passo-a-passo através de alguns resultados da geração de modelos especiais através de uma interface gráfica implementada dentro do paradigma da Programação Orientada a Objetos.One of the main advantages of the Boundary Elements Methods is the feature of representing the geometry and physical properties of a model using just its boundary. This characteristic makes the representation and manipulation of the model geometry an easy task, also allowing the boundary element mesh generation in a straightforward and simple way. Even though a simple preprocessor program may suffice for generating most two dimensional boundary element models, in some special cases the modeling procedure represents a cumbersome task, requiring pre-processor programs with enhanced characteristics. The special cases considered in this work are models with complex geometry, infinite or semi-infinite domain, multiple regions, disconnected regions, disconnected edges (cracks) and holes. This work discusses on a data structure for handling with the modeling task of these special models. The proposed data structure used as start point the well-known Half-Edge data structure, which is a classic structure of the Boundary Representation techniques in solid modeling and can also be used for representing two-dimensional models. Due to its characteristics, the Half-Edge data structure consists of a very convenient tool for the representation and manipulation of geometric models. A graphical interface with the proposed data structure was implemented using Object-Oriented Programming. The results of step-by-step generation of some special two-dimensional models in the graphical interface illustrate the main characteristics of the proposed data structure