自编有限元程序如何与Paraview进行梦幻联动？

如何将自编程有限元程序求解的场结果转化为vtk文件，以便在Paraview中显示一直是困扰我的难题。

前两天恶补vtk的语法知识，终于攻克了这个难题，之前一直就是套用已有代码，云里雾里，懂了语法结构后，就可以随心所欲的使用各种代码语言实现它，就以最简单的Matlab语言为例，今天分享一下使用心得，希望对该话题感兴趣的小伙伴有帮助！

简易使用手册

官方帮助文档：

https://docs.vtk.org/en/latest/

1. 头文件：包含了 VTK 文件的版本信息和描述

   # vtk DataFile Version x.x
   Description
   ASCII 
   DATASET data_type
   

• STRUCTURED_POINTS
• STRUCTURED_GRID
• UNSTRUCTURED_GRID
• POLYDATA
• RECTILINEAR_GRID
• FIELD
• x.x 是 VTK 文件的版本号。
• Description 可以包含关于数据的描述性文本。
• ASCII 指示文件数据的格式。
• data_type 表示数据的类型，如 UNSTRUCTURED_GRID，只要是没有规则的都能用UNSTRUCTURED GRID表示，比如一个三角形和一个六面体的混合，可支持的数据类型：

2. 数据集描述：此部分指定了数据集的类型和大小。不同类型的数据集需要不同的描述。

   % n 节点数, dataType为double float等数据类型
   POINTS  [n]  [dataType]   
   [x_0] [y_0] [z_0]
   [x_1] [y_1] [z_1]
   [x_0] [y_0] [z_0]
   

      

   CELLS   [n_cells]  [n_list] % 单元个数、数据行占的格子     
   [单元0上的顶点总数目]  [单元0顶点0的编号]   [单元0顶点1的编号]  [单元0顶点2的编号]  
   [单元1上的顶点总数目]  [单元1顶点0的编号]   [单元1顶点1的编号]  [单元1顶点2的编号] 
   

      

   CELL_TYPES  [n_cells]        % 单元个数
   [单元0类型]         % 表示几何类型的整数
   

      

      

      

      

• CELL_TYPES 用于指定每个单元的类型，例如，2D 网格的三角形、四边形，或 3D 网格的四面体、六面体等。
• CELLS 用于描述单元（元素）的连接信息，单元编号从0开始。节点连接顺序应和vtk文档一致！
• POINTS 用于表示点坐标的数量和数据类型。

3. 数据属性：这部分包括与数据相关的属性，例如，标量、矢量、张量等。这些属性可以随节点或单元关联。

   POINT_DATA [n] % n表示节点数
   CELL_DATA [n_cells] % n_cells表示单元数
   

      

   % dataName数据名字，dataType是double之类的，numComp表示每个节点有两个分量
   SCALARS [dataName] [dataType] [numComp]  
   

• LOOKUP_TABLE 用于指定属性值的颜色映射，保持默认即可：LOOKUP_TABLE default。
• SCALARS 用于指定属性的类型和名称。
• POINT_DATA 或 CELL_DATA 用于指定属性关联的目标（节点或单元）。

实例

load('out.mat');
vtk_file = fopen('output.vtk', 'w');
node_coords =Node;
element_info =Element;
displacement_info =U; 
AxialForce_info = AxialForce';
% 写入 VTK 文件头
fprintf(vtk_file, '# vtk DataFile Version 3.0\n');
fprintf(vtk_file, 'Finite Element Results\n');
fprintf(vtk_file, 'ASCII\n');
fprintf(vtk_file, 'DATASET UNSTRUCTURED_GRID\n');
% 写入节点坐标
num_nodes = size(node_coords, 1);
fprintf(vtk_file, 'POINTS %d float\n', num_nodes);
for i = 1:num_nodes
    fprintf(vtk_file, '%f %f 0.0\n', node_coords(i, 1), node_coords(i, 2));
end
% 写入单元信息
num_elements = size(element_info, 1);
fprintf(vtk_file, 'CELLS %d %d\n', num_elements, num_elements * 3);
for i = 1:num_elements
    fprintf(vtk_file, '2 %d %d\n', element_info(i, 2) - 1, element_info(i, 3) - 1);
end
% 写入单元类型
fprintf(vtk_file, 'CELL_TYPES %d\n', num_elements);
for i = 1:num_elements
    fprintf(vtk_file, '3\n'); % 2 节点线元素
end
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%POINT_DAT%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
% 写入位移数据
fprintf(vtk_file, 'POINT_DATA %d\n', num_nodes);
fprintf(vtk_file, 'SCALARS Displacement float 2\n');
fprintf(vtk_file, 'LOOKUP_TABLE default\n');
for i = 1:num_nodes
    % fprintf(vtk_file, '%f %f\n', displacement_info(i, 2), displacement_info(i, 3));
    fprintf(vtk_file, '%f %f \n', displacement_info(i * 2 - 1), displacement_info(i * 2));
end
% 写入节点轴力数据
% fprintf(vtk_file, 'POINT_DATA %d\n', num_nodes);
fprintf(vtk_file, 'SCALARS AxialForce float 2\n');
fprintf(vtk_file, 'LOOKUP_TABLE default\n');
for i = 1:num_nodes
    fprintf(vtk_file, '%f %f \n', AxialForce_info(i * 2 - 1), AxialForce_info(i * 2));
end
fclose(vtk_file);

Paraview显示效果如下：