[發明專利]連接不完美匹配NURBS面片以形成適于有限元分析的計算機模型

有效

• 申請號: 201410503337.4
• 申請日: 2014-09-26
• 公開（公告）號: CN104573167B
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 斯蒂芬·哈特曼
• 申請（專利權）人: 利弗莫爾軟件技術公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

本申請公開了用于連接不完美匹配NURBS面片以形成適于有限元分析的計算機模型的技術。接收用于沿著物理邊界連接在一起的第一和第二面片的定義，物理邊界在不完美匹配的第一曲線和第二曲線中定義。兩個曲線的節點矢量都被標準化，使得參數長度分別等于物理長度。具有較少數量的控制點的曲線作為主曲線，另一曲線作為從曲線。如果曲線部分重疊，則第一和第二曲線被調整，使得第一和第二投影點分別對應于共同曲線的起始和結束位置。通過計算從曲線的控制點與主曲線的控制點的依賴度，確定用于沿著物理邊界數值連接面片的一組線性約束等式。面片、以及約束等式使得能夠從中創建適于有限元分析的計算機模型。

技術領域

本發明總的涉及計算機輔助工程分析，更具體地涉及用于連接不完美匹配非均勻有理基礎樣條(Non-Uniform Rational Basis Splines，NURBS)面片以形成適于有限元分析(FEA)的計算機模型的方法和系統。

背景技術

隨著計算機技術的進步，計算機輔助工程(CAE)和計算機輔助設計(CAD)已經被用于協助工程師/科學家來設計各種行業(例如，汽車、航空等)中的產品。一種首先發展的CAE技術是有限元分析(FEA)，它是在行業中廣泛用于建模和求解與復雜系統(例如三維非線性結構設計和分析)相關的工程問題的計算機方法。FEA的名字源于被考慮的物體的幾何形狀被規定的方式。

FEA軟件提供了幾何形狀描述的模型、以及模型(有時候指的是FEA網格模型)內的每個點的相關材料特性。在這個模型中，被分析的系統的幾何形狀由各種尺寸的實體、殼體以及梁表示，它們被稱為單元。單元的頂點被稱為節點。所述模型由有限數量的單元組成，它們被賦予材料名稱，從而將單元與材料特性關聯起來。因此所述模型表示被分析的物體沿著它周圍的環境所占據的物理空間。然后FEA軟件引用了表格，在表格中每種材料類型的特性(例如，應力-應變構成等式、楊氏模量、泊松比、導熱性)都被制成表格。此外，還規定了物體的邊界條件(也就是，負荷、物理約束等)。用這種方式，創建物體及其環境的模型。

此外，被稱為計算機輔助設計(CAD)的行業被發展用于表示產品的幾何形狀，例如表面建模。在CAD中，使用了主要基于NURBS的曲線和表面。通常，產品的設計被封裝在CAD系統中，并從CAD數據生成FEA網格模型。因此，FEA網格模型由產品的近似幾何形狀表示。通常采用半自動化方式執行這樣的FEA網格模型的生成。為了克服這些缺陷，開發出了基于NURBS的FEA。

由于CAD和FEA的不同要求，存在與基于NURBS的FEA相關的缺點。其中的一個缺點與剪裁NURBS表面描述相關。特別地，剪裁NURBS表面包括下層的規則NURBS表面，具有定義下層的表面面片被顯示或者不被顯示的附加剪裁線。雖然剪裁NURBS在CAD中運行良好，但是它在FEA中的使用仍是當前研究中的主題，并不是最先進的。代替直接使用原始的剪裁NURBS表示，它將首先會被剪切為一組較小的規則NURBS面片。接下來必須為該較小的規則NURBS面片創建一組新的NURBS參數，以適用于FEA(例如，維持面片邊界處的連續性)。但是創建一組NURBS參數是冗長且困難的任務。

因此，期望有用于連接不完美匹配NURBS面片以形成適于有限元分析的計算機模型的方法和系統。

發明內容

這部分用于概述本發明的某些方面并簡要介紹一些優選的實施例。可以對此處的這部分以及摘要和名稱做出簡化和省略，以避免使得這部分的目的變得不明顯。這樣的簡化或省略并不用于限制本發明的范圍。