[發(fā)明專利]一種基于靜平衡的接觸網(wǎng)線索三維動(dòng)態(tài)建模方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201710654526.5 | 申請(qǐng)日： | 2017-08-03 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN107609213B | 公開（公告）日： | 2020-07-17 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 劉志剛;廖峰;韓志偉 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 西南交通大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | G06F30/23 | 分類號(hào)： | G06F30/23;G06T17/00 |
| 代理公司： | 成都信博專利代理有限責(zé)任公司 51200 | 代理人： | 張輝 |
| 地址： | 610031 四川省成都市*** | 國省代碼： | 四川;51 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 平衡 接觸 網(wǎng)線 三維 動(dòng)態(tài) 建模 方法 | ||
1.一種基于靜平衡的接觸網(wǎng)線索三維動(dòng)態(tài)建模方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟1：根據(jù)接觸網(wǎng)幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，利用有限元方法對(duì)接觸網(wǎng)進(jìn)行離散，采用空間內(nèi)二節(jié)點(diǎn)非線性索單元模擬接觸線和承力索，采用桿單元模擬吊弦；
步驟2：以單元長度和節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)為接觸網(wǎng)初始平衡態(tài)中的未知量，構(gòu)建結(jié)構(gòu)平衡方程；
步驟3：采用牛頓-拉夫遜方法迭代求解結(jié)構(gòu)平衡方程，計(jì)算得到接觸網(wǎng)靜態(tài)平衡參數(shù)，建立接觸網(wǎng)靜態(tài)平衡模型；
步驟4：對(duì)接觸網(wǎng)靜態(tài)平衡模型數(shù)據(jù)按承力索、吊弦、接觸線三類進(jìn)行分割和格式轉(zhuǎn)換處理，為后續(xù)數(shù)據(jù)提取和接觸網(wǎng)三維模型數(shù)據(jù)計(jì)算做準(zhǔn)備；
步驟5：采用三角面片法表達(dá)接觸網(wǎng)三維模型，即：
步驟5.1：將接觸網(wǎng)的承力索、吊弦無限細(xì)分，等效成N個(gè)圓柱體單元模型相接；圓柱體單元模型的底面圓采用12個(gè)頂點(diǎn)構(gòu)建，通過24個(gè)三角頂點(diǎn)來繪制圓柱體單元模型三角面；
步驟5.2：在承力索和吊弦的圓柱體單元模型表達(dá)方法的基礎(chǔ)上，采用具有線槽的圓柱體單元模型表示接觸線三維模型；
步驟6：根據(jù)接觸網(wǎng)靜態(tài)平衡模型數(shù)據(jù)獲得圓柱體單元模型兩底面圓心坐標(biāo)，由兩底面圓心坐標(biāo)三軸向的差值計(jì)算任意圓柱體單元模型兩底面的法線，軸向差值最大的方向?yàn)榉ň€方向；
步驟7：推導(dǎo)得到各法線情況下的圓柱體單元模型三角頂點(diǎn)三維坐標(biāo)換算矩陣，再根據(jù)接觸線的結(jié)構(gòu)參數(shù)，計(jì)算得到接觸網(wǎng)三維模型的三角頂點(diǎn)坐標(biāo)；
步驟8：推導(dǎo)得到接觸網(wǎng)三維模型頂點(diǎn)索引存儲(chǔ)矩陣的自動(dòng)計(jì)算矩陣，通過動(dòng)態(tài)讀取計(jì)算所得接觸網(wǎng)三維模型相關(guān)數(shù)據(jù)，采用三角面片法實(shí)時(shí)繪制渲染得到接觸網(wǎng)線索結(jié)構(gòu)三維模型。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于靜平衡的接觸網(wǎng)線索三維動(dòng)態(tài)建模方法，其特征在于，所述步驟5.1具體為：
圓柱體單元模型底面圓A圓周上12個(gè)頂點(diǎn)弧距為等弧間距，圓周上任意相鄰兩點(diǎn)分別與圓心連線所構(gòu)成夾角均為30°；設(shè)圓A半徑為r，圓心a坐標(biāo)為(x，y，z)，則得到圓心與圓周上點(diǎn)a0～a11在Y-Z平面上的關(guān)系式為：
其他平面上圓心與圓周上點(diǎn)關(guān)系式同理。
3.如權(quán)利要求2所述的一種基于靜平衡的接觸網(wǎng)線索三維動(dòng)態(tài)建模方法，其特征在于，所述步驟5.2具體為：
圓柱體單元模型底面圓A中，B為a0、a6兩點(diǎn)距離，C為a2、a4兩點(diǎn)距離，D為a1、a5兩點(diǎn)距離，K為a1在Y軸投影到a3的距離；在點(diǎn)a0、點(diǎn)a6～a11中，任意相鄰兩點(diǎn)分別與圓心連線所構(gòu)成夾角均為30°；設(shè)圓半徑為r，圓心a坐標(biāo)為(x，y，z)，則得圓心與圓周上點(diǎn)a0～a11在Y-Z平面上的關(guān)系為：
其他平面上圓心與圓周上點(diǎn)關(guān)系式同理。
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