【VTK+有限元后处理】符号化矢量场绘制

目的

符号化有限元模型的节点矢量属性（应力等），将其可视化显示。

代码

构建drawVectorField函数，用于矢量场的符号化显示。代码如下：

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def drawVectorField(self, FEMapper, sample_ratio = 10, scale_ratio = 0.015, symbol = 'arrow'):
    self.main_actor.SetMapper(FEMapper)
    self.main_actor.GetProperty().SetOpacity(0.3)  # 设置透明度
    self.main_actor.GetProperty().SetColor(241 / 255, 135 / 255, 184 / 255)  # 设置颜色
    # 数据采样
    maskPoints = vtk.vtkMaskPoints()
    maskPoints.SetInputData(FEMapper.GetInput())
    maskPoints.SetOnRatio(sample_ratio)  # 采样率
    maskPoints.Update()
    # 符号化向量场
    glyph3D = vtk.vtkGlyph3D()  # vtkGlyph3D是一个过滤器，他会将固定的几何数据（符号数据）复制到输入的数据集的每一个点上
    glyph3D.SetInputData(maskPoints.GetOutput())
    if symbol == 'arrow':
        arrow = vtk.vtkArrowSource()  # 箭头符号
        arrow.Update()
        glyph3D.SetSourceData(arrow.GetOutput())  # 设置符号
    elif symbol == 'cone':
        cone = vtk.vtkConeSource()  # 圆锥符号
        cone.SetResolution(6)  # 设置用于表示圆锥的面数
        cone.Update()
        glyph3D.SetSourceData(cone.GetOutput())  # 设置符号
    # glyph3D.SetVectorModeToUseNormal()  # 使用法向控制符号方向
    glyph3D.SetVectorModeToUseVector()  # 使用向量控制符号方向
    glyph3D.SetScaleModeToScaleByVector()  # 使用点上的vector数据控制缩放
    # glyph3D.SetScaleModeToDataScalingOff()  # 这里没有标量，所以关闭符号缩放控制
    glyph3D.SetScaleFactor(scale_ratio)  # 设置缩放比例
    glyph3D.Update()

    glMapper = vtk.vtkDataSetMapper()
    glMapper.SetInputData(glyph3D.GetOutput())
    glMapper.Update()
    glActor = vtk.vtkActor()
    glActor.SetMapper(glMapper)
    glActor.GetProperty().SetColor(0.0, 0.79, 0.34)  # glyphActor

    self.renderer.AddActor(self.main_actor)
    self.renderer.AddActor(glActor)

在上面代码中，由于有限元模型通常节点和单元数量很多，为了方便观察，我们可以对数据进行降采样。关键代码如下：

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maskPoints.SetOnRatio(sample_ratio)  # 采样率

其中sample_ratio为采样率。

结果

![GIF 2022-11-20 9-33-08](D:\OneDrive\桌面\GIF 2022-11-20 9-33-08.gif)

参考

[1] VTK使数据符号化显示矢量数据