[發明專利]一種基于網格映射的三維周期性網格劃分方法

在審

• 申請號: 201910904851.1
• 申請日: 2019-09-24
• 公開（公告）號: CN110717288A
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發明（設計）人: 孟慶祥;徐衛亞;吳關葉;楊蘭蘭;王環玲;徐建榮;閆龍
• 申請（專利權）人: 河海大學;中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06T17/20;G06F111/10;G06F111/04
• 代理公司: 32224 南京縱橫知識產權代理有限公司
• 代理人: 董建林

本發明公開了一種基于網格映射的三維周期性網格劃分方法，其特征在于，包括如下步驟：（1）搜索周期性邊界上所有面單元，兩個相對的面構成一組面單元組合；（2）通過對某個面單元組合進行網格映射，生成該組的周期性網格；（3）對每個面單元組合進行周期性網格的生產，完成周期性邊界上周期性網格的劃分；（4）在周期性面單元網格的基礎上，劃分實體單元網格。優點：將面網格映射到相對的面，從而保證周期性邊界面單元網格的周期性，克服了現有網格劃分方法無法保證周期性的缺點；效率高，實現了針對三維實體周期性邊界的周期性網格劃分，從而使得周期性邊界條件更容易施加，便于實現，以及更好地服務于巖土力學相關研究和工程安全性評價。

技術領域

本發明是涉及一種三維數值模型網格的劃分方法，具體地說是涉及一種基于網格映射的三維周期性網格劃分方法。

背景技術

天然巖土體材料形成經過了漫長的地質歷史時期，具有很強結構性，常表現出明顯的不連續性、非均質性、各向異性和力學響應的非線性。傳統的本構模型難以描述具有復雜細觀結構的巖土體材料的力學行為，基于巖土體材料的細觀結構的數值方法僅適用于小尺度的巖土體材料的模擬，無法應用于大型巖土體工程。建立連接宏觀力學相應和細觀結構演化的多尺度分析方法，揭示巖土體材料的宏細觀力學機理，已經成為當前巖土工程領域的難點和前沿問題。

作為典型的非均質材料，巖土體材料的細觀結構對其力學行為具有非常重要的影響。那么基于有限單元方法（FEM）的土石混合體數值模型的建立以及數值模擬是研究非均質材料的常用分析方法。為保證所建有限尺度的數值模型可以真實反映該模型所代表的部分（系統）受到周邊或環境的真實影響，針對數值模型施加周期性邊界條件往往是數值建模的重要步驟。

具有周期性網格的周期性邊界條件更有利于數值模擬的計算以及得到更合理的計算結果。基于周期性邊界條件的多尺度模擬技術已經成為研究的熱點。在二維模型的建立中，周期性網格建立的方法通過固定網格種子點實現。但是對于三維細觀模型的建立，目前并沒有實現周期性網格建立的方法。因此如何在保證邊界條件周期性的同時也保證所劃分的網格相應地具有周期性是一個關鍵問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種基于網格映射的三維周期性網格劃分方法。

為解決上述技術問題，本發明提供一種基于網格映射的三維周期性網格劃分方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）搜索周期性邊界上所有面單元，兩個相對的面構成一組面單元組合；

（2）通過對某個面單元組合進行網格映射，生成該組的周期性網格；

（3）對每個面單元組合進行周期性網格的生產，完成周期性邊界上周期性網格的劃分；

（4）劃分實體單元網格。

進一步地，所述步驟（1）中的周期性邊界是通過建立邊界節點的一一對應的約束關系來實現的。

優選的，所述步驟（1）中所述周期性邊界在相對邊界上相應位置有相同形狀的面單元，將兩個相對應的面單元作為一組面單元組合存儲。

進一步地，所述步驟（2）的具體步驟是將某個所述面單元組合中的一個面單元先劃分網格，然后將已劃分的網格復制并偏移到該組的另一個面單元上。

進一步地，所述步驟（3）的具體步驟是遍歷所有面單元組合，按照步驟（2）的方法生成周期性網格，完成周期性邊界上周期性網格的劃分。

進一步地，所述步驟（4）在面網格的基礎上，在模型內部生成控制節點，采用常規的Delaunay四面體實現實體網格剖分。

本發明所達到的有益效果：