[發明專利]一種基于凸包算法的凹體生成方法和裝置

有效

• 申請號: 201911191929.6
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN111080790B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 孟慶祥;陳鴻杰;徐衛亞;盧吉;王環玲;遲福東
• 申請（專利權）人: 河海大學;華能瀾滄江水電股份有限公司;華能集團技術創新中心有限公司
• 主分類號: G06T17/10
• 分類號: G06T17/10;G06T19/20;G06F30/20;G06F119/14;G06F111/10
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 張倩倩

1.一種基于凸包算法的凹體生成方法，其特征是，包括：

獲取待模擬的骨料顆粒形態數據；

在預選擇的基本形狀的表面取多個點，記為初始點；

利用凸包算法基于初始點構成凸包，確定所形成的凸包中三角面的連接關系；

基于待模擬的骨料顆粒形態數據，對各初始點進行徑向拉伸或者縮短以及旋轉操作，將操作后的點記為位置點，并記錄各初始點與位置點之間的對應關系；

用各位置點替換相應初始點，基于所述凸包中三角面的連接關系生成凹體三角面，得到由相應凹體三角面組成的凹體，即為待模擬骨料顆粒的數值模型。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征是，還包括，將生成的凹體輸出為相應骨料顆粒的幾何格式文件，用于其它對相應骨料顆粒進行的數值試驗。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征是，所述幾何格式文件為STL文件。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征是，還包括，將生成的凹體作為骨料顆粒，投放到預先設定的區域內，建立顆粒增強型復合材料的數值模型。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述待模擬的骨料顆粒的形態數據包括顆粒三維空間點坐標信息，顆粒凹凸系數以及顆粒三維面的連接關系信息。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述預選擇的基本形狀為圓球或橢球。

7.根據權利要求1或5所述的方法，其特征是，定義基本形狀為橢球，橢球的半軸長為(r_a,r_b,r_c)，各初始點采用極坐標表示為i為初始點個數，θ和分別為方位角和仰角，按照每隔△θ和取一個初始點，即：

則所選取的顆粒三維空間初始點的坐標X₀＝(x_0i,y_0i,z_0i)為：

8.根據權利要求7所述的方法，其特征是，所述基于待模擬的骨料顆粒形態數據，對各初始點進行徑向拉伸或者縮短操作包括：

對每一個橢球面上的點的方位角和仰角添加一個隨機量得到的點的方位角和仰角表示為

對每一個點上橢球的半軸長添加一個隨機擾動(η_a,η_b,η_c)，得到新的赤道半徑和極半徑為(r_ai,r_bi,r_ci)：

rand()表示產生隨機數函數，其中隨機量和(η_a,η_b,η_c)控制顆粒的凹凸性；

則擾動后的三維空間點坐標信息為X_n＝(x_ni,y_ni,z_ni)：

所述旋轉操作包括：考慮顆粒的空間擺放位置，假定顆粒在空間的歐拉角為(α,β,γ)，有旋轉矩陣：

旋轉操作后最終三維顆粒上點的坐標X_F＝(x_fi,y_fi,z_fi)為：

X_F＝RX_n。

9.根據權利要求1所述的方法，其特征是，所述利用凸包算法基于初始點構成凸包包括：

根據初始點的極坐標計算笛卡爾坐標，基于初始點X₀的笛卡爾坐標利用凸包算法構成凸包。

10.一種基于凸包算法的凹體生成裝置，其特征是，包括：

待模擬骨料顆粒形態數據獲取模塊，用于獲取待模擬的骨料顆粒形態數據；

初始點選擇模塊，用于在預選擇的基本形狀的表面取多個點，記為初始點；

凸包三角面關系確定模塊，用于利用凸包算法基于初始點構成凸包，確定所形成的凸包中三角面的連接關系；

擾動操作模塊，用于基于待模擬的骨料顆粒形態數據，對各初始點進行徑向拉伸或者縮短以及旋轉操作，將操作后的點記為位置點，并記錄各初始點與位置點之間的對應關系；

以及凹體生成模塊，用于用各位置點替換相應初始點，基于所述凸包中三角面的連接關系生成凹體三角面，得到由相應凹體三角面組成的凹體，即為待模擬骨料顆粒的數值模型。