[發明專利]基于六面體單元生成算法形成的海上浮體載體

在審

• 申請號: 201710295245.5
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107093208A
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 劉浩宇;任晉原;高佩瑤
• 申請（專利權）人: 深藍海工（北京）科技有限公司
• 主分類號: G06T17/10
• 分類號: G06T17/10;G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及浮島建設領域，特別是涉及一種基于六面體單元生成算法形成的海上浮體載體。

背景技術

海上漂浮載體做為海上應用領域的一部分,可在浮體載體上進行海上城市開發等多種可行性項目，具有極大的可開發價值，成為各國海上研究的重點領域。但作為巨型建筑的載體必須具有以下屬性:用于構建地基的漂浮載體結構必須是穩定的。受制于當前制作技術以及成本的考慮，現在都還處在實驗室和海試階段，還未向工程化發展。

目前存在的的浮動載體設備領域多為鋼結構澆筑波特蘭第五型水泥(與FRP合用)而成，這種結構的雖然在結構上相對穩定,但其制作成本相對偏高，不適合大型漂浮載體的建設。因此,大型海上漂浮載體應由許多小型的結構物組合而成。因此在新材料被發明之前，海上城市的標準化、規范化、模塊化被看作是解決這一問題的可行辦法。由于海洋結構物需要具有良好的浮性、靜穩性、動穩性、抗沉性、操縱性、搖蕩特性等，以及需要有較強的結構。經過進一步的檢索未發現類似技術應用于本領域的公開文獻。

發明內容

本發明通過三維六面體單元結構化網格生成方法建造海上漂浮載體，結構化網格的優點是易于實現，在每個子區域內網格可以得到很好的控制，生成規則的結構化網格，而且能生成曲面網格。通過一些對海洋的精準計算和不同三維六面體的利用實現一個多六面體組成的穩定、抗大風浪的能長久靜處于波濤洶涌海面上的可靠基礎載體。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：有限元算法對六面體進行補償：

其中，所述補償設計的步驟包括：有限元自動分析系統的最低要求是能夠不依賴于用戶的人工交互作用，直接從實體造型系統所提供的幾何描述中產生有限元分析需要的數據，這就要求有限元生成算法能夠適應任意形狀的實體類型。對于高精度單元，尤其是三維六面體單元的網格自動生成。

其中，為解決開頭所述問題，本發明采用的再一個技術方案是為六面體單元建立自適應加密技術。為了實現網格加密區域和非加密區域之間的相容性協調過渡，本發明將在模板的基礎上建立一套新的加密模板，加入一個孤立點加密模板并改進兩個拐角模板，以獲得尺寸均勻的子單元，并有效地控制加密信息場的蔓延。

其中，所述六面體單元自動生成解決的問題還包括：提出新的邊界擬合方法。為了避免節點的反復搜索并解決面片的無次序擬合問題，本文擬提出一種新的邊界擬合方法，即優先點與相對位置關系相結合的邊界擬合方法。本文將建立八種網格表面自由四邊形面片類型和五種補充擬合類型，并提出相應的擬合規則。本發明將提出一種基于幾何拓撲關系和優先點的特征點擬合方法。針對邊界擬合過程中可能出現的問題，本發明提出了相應的處理方法。即把同一條凹曲面上所有退化面片的指向調整為一致。

其中，所述六面體單元問題，還有對六面體質量的優化技術的發明。改進了當前的拓撲優化技術和節點平滑技術。將在現有拓撲優化模式的基礎上提出12種新的拓撲優化模式，包括5種插入模式，4種退化模式和3種插入和退化相結合的混合模式，分別應用于特征邊和特征點上的退化單元，并建立起各種模式尤其是混合模式的協調應用規則以及相容性問題的處理方法。對于節點平滑技術，為了避免傳統拉普拉斯平滑方法造成的形狀失真和體積誤差問題，本發明提出一種基于映射的拉普拉斯平滑算法來調整一般表面節點的位置。

其中，所述六面體單元的局部加密問題為針對用戶選擇的單個或成組的節點、單元、單元邊、單元面、網格邊界邊、網格表面和局部區域等元素進行局部加密。

其中，在六面體單元的建造上采用了一次性膜殼作為基本骨架，當材料澆筑進膜殼中并且后者(膜殼)不被拿出而是與變硬的材料保持成整體。模板上使用一次性模板的塑料材質快速地獲得模殼，其容易使用并且制造便宜，可以打造成符合要求的形狀和尺寸，在其中加入少許支撐裝置，保證整個結構的穩定。

附圖說明

圖1是本發明使用的STL三角面片示意圖；

圖2是本發明使用的鋸齒狀核心網絡圖。

具體實施方式

以下描述中，為了說明而不是為了限定，提出了諸如特定系統結構、接口、技術之類的具體細節，以便透徹理解本申請。然而，對建造海上浮到領域熟悉的同行人員來說，在沒有這些具體細節的其它實施方式中也可以實現本申請。在其它情況中，省略對大家熟悉的裝置、結構以及方法的詳細說明，以免不必要的細節妨礙本申請的描述。

請參閱圖1，圖1為本發明使用的STL三角面片，包括：